趋化因子研究进展(格式)

趋化因子

研究进展

北京大学医学部

韩文玲

1文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第1页!简介目前，近50种趋化因子得以发现，成为最大的细胞因子亚家族;趋化因子及其受体具有重要的生理意义和病理作用,在炎症、肿瘤、AIDS等疾病中发挥重要作用，趋化因子相关产品已经进入临床研究，成为新的生物治疗热点;

趋化因子的理论和应用研究是目前生命研究的热点之一。2文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第2页!趋化因子研究的迅速发展3文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第3页!趋化因子研究的标志性成果4文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第4页!（一）概念：趋化因子（chemokines,chemoattractantcytokines，CK）是能使细胞发生趋化运动的小分子细胞因子。趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。C5a和细菌代谢产物细胞因子（IL-8)5文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第5页!1999年，国际命名委员会根据CK的结构特征命名。绝大多数CK有4个保守的半胱氨酸（Cys），根据前两个Cys的相对位置不同，可以分为CXC（）、CC（）

、C（）

和CX3C（）

趋化因子。分别用CXCLn、CCLn、XCLn和CX3CLn代表CXC、CC、C和CX3C家族CK，L为Ligand，迄今发现的CK有CXCL1-16，CCL1-28，XCL1-2和CX3CL1。CCL17/TARC，CCL22/STCP-1/MDCCK基因的命名:SCYn:SmallInducibleCytokineGeneSCYAn:CC;SCYBn:CXC;SCYCn:C;SCYDn:CX3C。CK受体的命名规则与此相似，用R即Receptor代替L。目前发现的CK受体有CCR1-11，CXCR1-6，XCR1和CX3CR1。

6文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第6页!（1）CXC（α）趋化因子根据该家族CK个Cys前是否有ELR（glutamicacid-leucine-arginine,谷氨酸-亮氨酸-精氨酸）结构，分为：ELRCXC趋化因子:

…ELRCXC……C……C…CXCL8/IL-8等，趋化Neu，不能趋化Mo；促进血管的生成。非ELRCXC趋化因子:

…CXC……C……C…CXCL12/SDF-1等，

趋化Lymphocyte或HPC；抑制血管的生成。同源性：CXC家族CK之间：25%-90%。染色体定位：

CXCL1-11：4q21；CXCL12：10q11；CXCL13：5q317文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第7页!（2）CC（β）趋化因子分类：4CysCC趋化因子:包括多数CCCKs…CC……C……C……6CysCC趋化因子:CCL15/Lkn-1，CCL21/SLC/6Ckine…CC……C……C……C……C……趋化谱：T、B、Mo、Bas、Eos、Neu等。

同源性：CC成员之间：25%-70%；定位：CCL1-16,18,23:17q11-12;

CCL17,22:16q13;CCL19,21,25,27:9p138文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第8页!CC趋化因子在17号染色体上成基因簇形式存在9文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第9页!(4)CX3C（）趋化因子结构：…CXXXC……C……C……..Fractalkine/neurotactin:分形素/神经趋化素，唯一一个CX3C成员，为膜结合型

CK。趋化谱：膜型:Mo,T;重组的趋化因子功能区:Neu。定位：16q13，与CCL17,22紧密连锁。10文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第10页!2、根据来源和功能分类：

（1）组成性/淋巴组织/自稳性趋化因子：定义：胸腺、淋巴结、脾脏中组成性高表达的CK。

靶细胞：初始T细胞、胸腺细胞、记忆细胞。功能：在淋巴细胞的发育、成熟、归巢和再循环过程中发挥重要作用。皮肤、小肠、粘膜组织中也表达此类CKs，与组织特异性淋巴细胞归巢有关。11文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第11页!

（2）诱导性表达趋化因子/炎性趋化因子：

定义：在LPS、IL-1、TNF-等刺激下产生的CK。

靶细胞：效应细胞。

功能：防御功能；反应过度时，有破坏作用。

12文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第12页!炎性趋化因子和自稳性趋化因子成员、受体及靶细胞13文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第13页!1、CKs分子量小，在8-12KD之间；2、蛋白质一级结构上具有同源性，CXC与CC成员之间：20%-30%；（四）趋化因子的共同结构特点14文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第14页!4、CKs有2个螺旋，3个折叠；15文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第15页!5、不同CKs具有相似的空间结构。16文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第16页!二、趋化因子受体17文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第17页!1、7次跨膜，C端位于胞内，有Ser/Thr位点，参与信号转导；(一)趋化因子受体的特点18文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第18页!3、胞内区与G蛋白偶联，G蛋白由组成；4、亚单位具有GTP结合位点和GTP酶活性；5、CKR未与CK结合时，呈聚合状态，与GDP结合；与CK结合后，与GTP结合，游离，活化下游效应物.19文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第19页!（二）、趋化因子受体的分类1、根据结合配体的不同，分为CXCR，CCR，XCR,CX3CR。

2、根据特异性不同，分为特异性受体、共享性受体、杂合性受体（DARC，Duffy血型抗原，红细胞趋化因子受体）、孤儿受体、病毒受体等。20文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第20页!（三）、趋化因子受体的表达1、CKR有其相对特异的表达谱：CXCR4：Neu、Mo;CCR3:Eos、Bas；DARC：RBC21文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第21页!2、CKR的表达具有时、空特异性：（1）在Th细胞的不同阶段，表达不同的CKR：

NaïveTh:CCR7,CXCR4;Th0:CCR7,CCR5,CXCR3Th1:CCR5,CXCR3;Th2:CCR3,4,8,CXCR422文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第22页!TLR调控DC细胞CKR的表达23文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第23页!CKR的信号传导途径24文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第24页!（一）趋化作用；（二）上调整合素的表达,活化白细胞；（三）促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放:

CCL2/MCP-1：Bas释放组织胺；CXCL8/IL-8：Neu产生活性物质，呼吸爆发；（四）调节血管生成：ELRCXC、CCL2促进血管生成；CXCL10、CCL21/SLC抑制血管生成。25文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第25页!趋化因子在白细胞迁移中的作用26文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第26页!（五）生长因子活性，促进细胞增殖27文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第27页!（一）CKs促进免疫细胞发育、成熟：1、CXCL12/SDF-1和CXCR4促进B细胞分化发育成熟；2、CCL25/TECK和CCR9、CXCL12/SDF-1和CXCR4、CCL22/MDC和CCR4等促进T细胞发育成熟；3、CCL3，4/MIP-1、和CCR1，CCR2，CCR5等促进非成熟DC向炎症部位聚集，摄取抗原，发生功能成熟。28文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第28页!CCL25/TECK和CCR9、CXCL12/SDF-1和CXCR4、CCL22/MDC和CCR4等促进T细胞发育成熟29文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第29页!胸腺中表达的CK和CKR30文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第30页!(二）CCL21/SLC，CCL19/ELC和CCR7、CXCL13/BCA-1/BLC和CXCR5协助T、B、DC细胞在周围免疫器官中正确定位并相互作用T：CCR7;DC：CCR7;B：CCR7、CXCR5;TFH：CXCR5T区HEV：SLC、ELC;B滤泡区HEV：BCA;T与DC在T区作用，分化效应细胞;TFH与B在B区作用，协助Ab产生和类别转换31文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第31页!病原体决定免疫应答32文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第32页!趋化因子与过敏反应中嗜酸细胞聚集Th2细胞分泌的IL-4、IL-13与IL-1、TNF协同作用，促进Eotaxins-1,2,3、MCP-4产生，趋化Eos、Bas。33文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第33页!（五）CKs协助记忆、效应T、B细胞向特定组织归巢CLA+T向皮肤归巢：CCL27

/

CTACK、

CCR10，CCL17/TARC、CCR447hiT向小肠归巢：CCL25

/

TECK、CCR9IgAASC向小肠粘膜归巢：CCL25

/

TECK、CCR9IgGASC位于慢性炎症部位：CXCL9/Mig、

CXCR3，CXCL12/SDF-1、CXCR4T向粘膜归巢：CCL28

/

MEC。34文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第34页!五、趋化因子调节造血（一）趋化造血前体细胞，调节骨髓造血功能：

MIP-1/CCL3、MCP-4/CCL13、TECK/CCL25等25种CKs抑制髓系造血；人MIP-1/CCL3与GM-CSF和M-CSF协同刺激骨髓造血；（二）促进B前体细胞的发育：SDF-1/CXCL12；（三）促进Eos前体细胞发育成熟：Eotaxin/CCL11。

35文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第35页!

（一）趋化实验：1、体内实验：皮下、腹腔、静脉注射，观察细胞浸润情况；繁琐。2、体外实验：最常用的方法是Boyden小室法，也称微孔滤膜法。48孔趋化小室，上层放靶细胞，下层放待检测因子，两层之间有聚炭膜隔开；简单易行。

细胞类型膜孔径趋化时间Neu:3um30min；Lymphocytes:5um120min；Mo:8um90min

36文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第36页!Boyden小室示意图37文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第37页!（二）钙流实验

多数CK与受体结合后,胞内Ca2+；Indo-1AM或Fura-2AM等是Ca2+螯合剂EGTA的衍生物，可特异高亲和Ca2+；将靶细胞与荧光探针孵育；检测荧光强度变化，反映CK活性。

38文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第38页!七、新趋化因子cDNA的克隆技术(一)早期CKs：蛋白质到核酸；费时耗力,CXCL8/IL-8。

(二)新发现CKs：核酸到蛋白质；快速。39文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第39页!2、染色体中免疫分子聚集区的大规模测序

17号染色体存在CCCluster，对YAC克隆测序、分析，克隆了CCL18/MIP-4,与MIP-1α有49.5％的同源性，趋化T细胞。

40文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第40页!4、Blast检索及EST分析和拼接

例1：从公共的EST数据库发现CCL26/MIP-4,与MIP-1β有44％的同源性，趋化T、Mo。例2：本室大鼠CKLF1，2、小鼠CKLF2，4及人CKLF-RP1-8(CKLF-RelatedProtein1)的克隆化。41文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第41页!（一）CKs概念、命名、分类、结构特点：

1、概念：是能使细胞发生趋化运动的小分子细胞因子。

趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。2、命名：CKs：

CXCLn、CCLn、XCLn、CX3CLnCK基因：SCYAn:CC;SCYBn:CXC;SCYCn:C;SCYDn:CX3C。CK受体：CXCR1-6，

CCR1-11，XCR1和CX3CR1。3、分类：（1）

CXC（）：ELR和非ELR；CC（）：4C和6C；C（）；CX3C（）。（2）组成性/淋巴组织/自稳性趋化因子；诱导性表达/炎性趋化因子。42文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第42页!（二）CKR结构特点、

分类、表达及信号转导1、结构特点：

（1）7次跨膜，C端位于胞内，有Ser/Thr位点，参与信号转导；（2）不同CKR之间具有同源性；（3）胞内区与G蛋白偶联，G蛋白由组成；（4）亚单位具有GTP结合位点和GTP酶活性；（5）CKR未与配体结合时，呈聚合状态，与GDP结合；与CK结合后，与GTP结合，游离，活化下游效应物.（6）与CKR偶联的G蛋白有多种，与趋化运动有关的G蛋白亚单位多为PTX敏感的GI。43文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第43页!（三）CKs的生物学活性1、趋化作用；2、上调整合素的表达、活化白细胞；3、促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放；4、调节血管生成；5、生长因子活性，促进细胞增殖。44文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第44页!

（五）CKs与造血

1、趋化造血前体细胞，调节骨髓造血功能；

MIP-1/CCL3等多数CKs抑制髓系造血；MIP-1/CCL3与GM-CSF等协同刺激骨髓造血；2、促进B前体细胞发育：SDF-1/CXCL12；3、促进Eos前体细胞发育成熟：Eotaxin/CCL11。

45文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第45页!（七）新CKs的克隆方法1、传统的蛋白质到核酸途径:2、现代的核酸到蛋白质途径：

（1）趋化因子产生细胞cDNA的大规模测序和生物信息学分析；

（2）染色体中免疫分子聚集区的大规模测序；（3）差异显示技术；（4）生物信息学技术。46文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第46页!一、趋化因子47文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第47页!（二）命名早期：根据CK来源、靶细胞、结构特征而命名。TARC：ThymusandActivation–RegulatedChemokine胸腺和活化调节的趋化因子STCP-1/MDC:StimulatedTCellChemoattractantProtein-1（活化T细胞趋化蛋白-1）Macrophage-DerivedChemokine（巨噬细胞来源的趋化因子）；

48文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第48页!（三）趋化因子的分类

1、根据蛋白质的一级结构进行分类：CXC（）趋化因子；CC（）趋化因子；C（）趋化因子；CX3C（）趋化因子。C为半胱氨酸,X为任意氨基酸49文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第49页!CXC趋化因子的名称、染色体定位及受体50文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第50页!CC趋化因子的名称、染色体定位及受体51文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第51页!（3）C（）趋化因子结构：……C…………C……(2，4位Cys)

Ltn1，2(lymphotactin，淋巴细胞趋化素)两个成员，

趋化谱：T，BMC定位：1q2352文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第52页!53文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第53页!自稳性趋化因子的组织表达54文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第54页!趋化因子的表达模式55文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第55页!（3）其它具有趋化活性的细胞因子IGF-1,FGF,HGF等细胞因子具有趋化活性，但它们的主要作用不是趋化作用，不列为CKs。56文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第56页!3、多数CKs含有4个保守的Cys，1，3位Cys、2，4位Cys形成功能必须的两对二硫键；57文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第57页!CXCL12/SDF-1的空间构型图（NMR）58文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第58页!趋化因子的结构、定位及组成59文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第59页!趋化因子受体属于7次跨膜的G蛋白偶联受体超家族（GPCRs，G-proteincoupledreceptors）60文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第60页!2、不同CKR之间具有同源性；61文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第61页!6、与CKR偶联的G蛋白有多种，与趋化运动有关的G蛋白亚单位多为PTX敏感的GI。62文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第62页!63文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第63页!趋化因子受体、配体及靶细胞64文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第64页!（2）CKR在DC迁移和功能成熟中具有不同的表达模式:

非成熟DC：CCR1，CCR2，CCR5，CXCR4，易于向炎症部位聚集，摄取抗原负载抗原的成熟DC：CCR4，CCR7，CXCR4，便于向淋巴组织迁移65文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第65页!(四)CKR的信号传导途径

IL-8+IL-8RGDPGTP.TPKPLCβ2,3PI-3KIP3+DAGCa2+PKCPKBMAPK66文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第66页!三、趋化因子的基本功能67文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第67页!趋化因子引起的细胞形态改变68文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第68页!CXCL8/IL-8的作用69文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第69页!四、趋化因子在免疫细胞

发育、定位及免疫应答中的作用70文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第70页!CXCL12/SDF-1和CXCR4促进B细胞分化发育成熟HPC表达CXCR4，骨髓基质细胞产生CXCL12/SDF-1；CXCL12/SDF-1趋化HPC与基质细胞相互作用，促进HPC向B细胞发育，表达sIg；成熟B细胞对CXCL12/SDF-1反应性，离开骨髓，进入血循环71文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第71页!CCL22/MDC和CCR4促进DP与TEC作用，发生阴性选择或成熟为单阳性细胞进入外周72文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第72页!CCL3，4/MIP-1、和CCR1，CCR2，CCR5等促进DC成熟73文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第73页!（三）促进效应T细胞回到炎症和感染部位1、TFH：CXCR5，进入滤泡区，辅助B细胞产生抗体的类别转换；2、Th1:CCR5,CXCR3，进入病毒感染等炎症部位；3、Th2:CCR3,4,8,CXCR4，进入过敏反应部位。74文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第74页!（四）CKs促进天然免疫细胞和

活化的适应性免疫细胞相互作用1、CKs使Th2活化与组织Eso聚集相联系；2、CTL活化，产生CKs，Mo、NK、Granulocyte聚集，扩大杀伤效应。75文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第75页!CTL产生趋化因子白细胞聚集病毒感染部位，放大免疫反应76文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第76页!趋化因子及其受体在免疫应答中的作用77文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第77页!六、趋化因子的常用研究方法78文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第78页!反应结束后，洗掉非特异结合细胞，固定、染色，记数。记数方法：

高倍镜下每孔随机选5个视野，取平均值。趋化活性表示方法：

通常以趋化指数（chemotaticindex,CI）表示。CI指实验组细胞数与对照组细胞数（三个复孔的平均值）的比值，CI大于2有意义。79文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第79页!A、微孔滤膜法示意图B、内皮细胞趋化结果80文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第80页!（三）功能实验CXC

CKs:弹性蛋白酶、葡萄糖醛酸酶释放检测、呼吸爆发实验；MIP-1，β：用骨髓造血干细胞集落形成实验；CCCKs:组织胺释放。81文档之家-/趋化因子研究进展(格式)共89页，您现在浏览的是第81页!1、CKs产生细胞cDNA的大规模测序和生物信息学分析

CKs产生细胞cDNA文库——大规模随机测序——同源性比较——与已知CKs