执业兽医资格考试免疫学细胞因子与补体系统

第三单元细胞因子与补体系统鲁东大学王晓通第一页，共72页。概念与种类细胞因子的概念细胞因子的种类特性与生物学作用细胞因子的特性细胞因子的主要生物学作用第二页，共72页。第1节细胞因子的概念与种类一、概念：

细胞因子是多种细胞所分泌的能调节细胞生长分化、调节免疫功能、参与炎症发生和创伤愈合等小分子多肽的统称。

免疫球蛋白、补体不包括在细胞因子之列。第三页，共72页。二、细胞因子的种类根据细胞因子主要的功能不同分类：白细胞介素干扰素肿瘤坏死因子集落刺激因子生长因子趋化性细胞因子第四页，共72页。一、白细胞介素〔Interleukin，IL〕

最初是指由白细胞产生又在白细胞间发挥作用的细胞因子，虽然后来发现白细胞介素可由其他细胞产生，也可作用于其他细胞，但这一名称仍被广泛使用着。目前已报导的白细胞介素已有29种〔IL-1-29〕。第五页，共72页。二、干扰素〔Interferon，IFN〕干扰素是最先发现的细胞因子，因其具有干扰病毒感染和复制的才能故称干扰素。根据来源和理化性质，可将干扰素分为α、β和γ三种类型。IFN-α/β主要由白细胞、成纤维细胞和病毒感染的组织细胞产生，也称为Ⅰ型干扰素。IFN-γ主要由活化T细胞和NK细胞产生，也称为Ⅱ型干扰素。第六页，共72页。三、肿瘤坏死因子

〔Tumornecrosisfactor，TNF〕肿瘤坏死因子是Garwell等在1975年发现的一种能使肿瘤发生出血坏死的物质。肿瘤坏死因子分为TNF-α和TNF-β两种。TNF-α主要由活化的单核－巨噬细胞产生，抗原刺激的T细胞、活化的NK细胞和肥大细胞也分泌TNF-α。TNF-β主要由活化的T细胞产生，又称淋巴毒素〔lymphotoxin，LT〕。第七页，共72页。四、集落刺激因子

〔Colony-stimulatingfactor，CSF〕

集落刺激因子是指可以刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血干细胞进展增殖分化，并在半固体培养基中形成相应细胞集落的细胞因子。目前发现的集落刺激因子有：粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子〔GM-CSF〕、单核-巨噬细胞集落刺激因子〔M-CSF〕、粒细胞集落刺激因子〔G-CSF〕。第八页，共72页。第2节特性与生物学作用第九页，共72页。一、细胞因子的特性〔一〕理化特性细胞因子是糖蛋白，分子量为8-80kD，大多数为15-30kD第十页，共72页。〔二〕分泌特性

多细胞来源短暂的自限性分泌：细胞因子一般无前体状态的储存。当细胞因子产生细胞受刺激后，启动细胞因子基因转录，该过程通常非常短暂，而且细胞因子的mRNA极易降解，故细胞因子的合成具有自限性。第十一页，共72页。〔二〕分泌特性

以旁分泌〔paracrine〕、自分泌〔autocrine〕或内分泌〔endocrine〕的方式发挥作用。旁分泌，作用于邻近细胞，其作用方式是短暂地产生并在部分发挥作用自分泌，分泌的细胞因子主要作用于产生细胞因子的细胞本身内分泌，通过循环系统作用于远处细胞第十二页，共72页。第十三页，共72页。〔三〕细胞因子的作用特点具有激素样活性作用细胞因子通过对细胞因子受体发挥作用多效性：一种细胞因子可作用于不同类型的靶细胞，产生多种生物学效应。冗余性：几种不同的细胞因子也可作用于同一种靶细胞发生作用，产生一样或相似的生物学效应：如IL-2、IL-4、IL-9和IL-12都能维持和促进T淋巴细胞的增殖。颉颃性〔xiéháng〕：不相上下，相抗衡引申为不相上下第十四页，共72页。〔四〕细胞因子的网络性细胞因子间可互相诱生：如IL-1能诱生IFN-α/β、IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8等多种细胞因子，由此形成一种级联反响，表现正向或负向调节效应。细胞因子受体表达的调节：如IL-1、IL-5、IL-6、IL-11、IL-7、TNF等均能促进IL-2受体的表达；IL-1能降低TNF受体密度；多数细胞因子对自身受体的表达呈负调节，对其他细胞因子受体表达呈正调节。细胞因子间生物学活性的互相影响：某些细胞因子对特定生物学效应显示协同作用，如IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、TNF等协同促进活化的B细胞增生；低浓度IFN-γ或TNF单独应用不能激活巨噬细胞，结合使用有显著的激活作用。第十五页，共72页。二、细胞因子的生物学作用介导和调节固有免疫介导和调节特异性免疫应答刺激造血功能参与神经-内分泌-免疫网络促进血管生成：血管内皮细胞生长因子(VEGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)第十六页，共72页。第二节补

体

系

统Complement第十七页，共72页。

补体的发现JulesBordet(1870-1961)Discovererofcomplement

细菌发生凝集细菌发生溶解第十八页，共72页。第十九页，共72页。不耐热的成分，能辅助特异性抗体的溶菌作用，称为补体〔complement)第二十页，共72页。补体与抗体的联络与区别联络：补体：是机体免疫系统的一种独立的系统，主要是存在于血清，体液及组织细胞外表的特殊蛋白系统，人体有30多种，补体系统的激活须有抗原抗体复合物的参与〔经典途径〕。抗体：抗原进入机体刺激机体，是由机体浆细胞产生的，可与相应的抗原发生特异性的免疫反响，形成抗原抗体复合物。最明显区别的就是：补体系统是非特异性免疫因素之一，而抗体是特异性免疫因素之一。抗体只能用于一种抗原，而补体可以用于多种抗原。第二十一页，共72页。补体与抗体的联络与独立性独立性：自身免疫性溶血，假如有补体参与时，补体通过一系列的激活，最后形成膜攻击复合物〔membraneattackcomplex〕，它可以直接攻击红细胞膜，导致红细胞破裂，这就是所谓“血管内溶血〞。没有补体参与的免疫性溶血，抗体与红细胞膜上抗原结合后，没有直接把红细胞破坏，而是把红细胞“致敏〞，致敏RBC在通过脾脏等网状内皮系统时，被吞噬细胞“吃掉〞，这就是所谓“血管外溶血〞。第二十二页，共72页。第一部分补体概述补体系统〔complementsystem):广泛存在于血清、组织液与细胞膜外表的，一组经活化后具有酶活性的蛋白质反响系统，包括30余种组分，故称为补体系统。第二十三页，共72页。一

补体系统的组成1、补体的固有成分存在于体液，参与补体激活级联反响。参与经典激活途径的：C1、C2、C4参与旁路激活途径的：B、D、P因子参与甘露糖结合凝集素激活途径的：甘露糖结合的凝集素〔MBL〕、MBL相关的丝氨酸蛋白酶〔MASP〕共同组分：C3、C5～C9

第二十四页，共72页。一

补体系统的组成2、补体调节蛋白可溶性或膜型分子，调节补体活化，如H因子、I因子等。3、补体受体表达于各种细胞外表，与补体活性片段结合，如CR1-CR5，C3aR、C4aR、C5aR第二十五页，共72页。固有成分按发现先后命名〔C1-C9)或用大写英文字母命名(B、D、P因子等〕。调节蛋白多按功能命名。裂解片断加英文小写字母作为后缀。具酶活性的成分加上划线。灭活片断在前加字母i。 C3→C3a+C3b C3bBb iC3b补体的命名第二十六页，共72页。补体理化性质多β球蛋白，少α、γ球蛋白。C3最多血清含量相对稳定，与抗原刺激无关不随机体特异性免疫建立与增强而升高均为糖蛋白，对热不稳定〔56℃，30min灭活〕，没有种属特异性。主要来源于肝脏，少数来自其他细胞〔如单核/巨噬细胞〕，属急性期蛋白。第二十七页，共72页。第二部分补体的激活补体的激活的三条途径1、补体活化的经典途径2、补体活化的MBL途径3、补体活化旁路途径哪种途径在发挥抗感染作用中最早出现？旁路途径第二十八页，共72页。第二十九页，共72页。经典激活途径(classicalpathway)由C1活化开场的补体激活途径激活物主要是免疫复合物(IC)IgM,IgG与抗原结合，Fc段构象发生改变C1分子必须同时与两个或以上Ig分子Fc段结合与抗原结合的单个IgM分子可有效激活C1分子第三十页，共72页。C1分子C1q,C1r,C1s等3种分子组成的多聚体复合物：6聚体C1q亚单位球部：与IgFc段结合C1r,C1s:单链蛋白质,丝氨酸蛋白酶第三十一页，共72页。补体活化途径的识别阶段1.Ig,抗原结合段构象改变头部与Fc段结合亚单位构象改变5.裂解C1r6.裂解C1s第三十二页，共72页。经典途径的激活阶段C1s裂解后产生的小片段:具有酶活性StartMg2+

Ca2+第三十三页，共72页。膜攻击阶段***三条补体活化途径共同末端通路转化酶裂解C5,产生C5a,C5b.补体级联反响过程中最后一个酶促反响.2.C5b+C6,C7,插入脂质双层膜。再与C8结合,形成C5b678,稳定附着在细胞膜上.第三十四页，共72页。3.膜攻击复合物〔MembraneAttackComplex,MAC〕C5b678结合12-15个C9分子而成的多聚体，插入靶细胞脂质双层膜,内径11nm小孔，胞内浸透压下降,靶细胞死亡,细胞形态改变.第三十五页，共72页。第三十六页，共72页。第三十七页，共72页。第三十八页，共72页。旁路途径激活由C3开场，不依赖于特异性抗体参与成分:C3、B、D、P因子激活物:细菌、内毒素、酵母多糖、凝集的IgA、IgG4等提供补体激活反响所需微环境感染早期的防御机制第三十九页，共72页。旁路途径的准备阶段Mg2+正常时，有少量C3裂解，机体处于准备状态。第四十页，共72页。Mg2+C3转化酶C5转化酶细菌、内毒素、酵母多糖等激活物主要为C3b和C3bBb提供不易被H因子和I因子灭活的微环境和接触外表第四十一页，共72页。进入液相Bb:具酶活性稳定构造附于颗粒性外表补体激活的旁路途径与c3b放大效应第四十二页，共72页。第四十三页，共72页。MBL：甘露糖结合凝集素；MASP：MBL相关的丝氨酸蛋白酶。激活物质为含N氨基半乳糖或甘露糖基的病原微生物。活化不需C1，而由MASP、C4、C2、C3介导。对经典和旁路两条途径有穿插促进作用MBL途径第四十四页，共72页。MBL途径的激活激活物：细菌，LPS，酵母多糖，葡聚糖MBL结合细菌甘露糖残基,构象发生改变激活MASPMASP1可直接裂解C3后，同旁路途径;MASP2水解C4及C2后，同经典途径。第四十五页，共72页。经典激活途径第四十六页，共72页。第四十七页，共72页。三条补体激活途径的特点及比较第四十八页，共72页。 1.均需要激活物。 2.均为级联反响，每一步都产生扩大效应——“滚雪球〞。 3.有共同的末端效应——MAC溶解靶细胞。 4.有某些共同的调节机制。三条激活途径的共同点第四十九页，共72页。

三条激活途径的不同点比较项目

经典途径

MBL途径

旁路途径

激活物

抗原抗体复合物

含甘露糖基的

病原体表面成分

病原微生物

内毒素、酵母多糖等参与成分C1~C9MBL、MASP，B、D、P因子

C2~C9C3、C5~C9

抗感染作用

特免效应阶段

非特异性免疫

非特异性免疫

感染中晚期

感染早期

感染早期C3转化酶C4b2aC4b2aC3bBbC5转化酶

C4b2a3bC4b2a3bC3bBb3b第五十页，共72页。第三部分补体系统的调节补体活化的调控机制：①控制活化的启动；②活性片段的自发衰变；③补体调节蛋白的作用。第五十一页，共72页。〔一〕经典途径的调节抑制C3转化酶形成C1抑制物〔C1inhibitor,C1INH)C1INH缺陷：遗传性血管神经性水肿补体受体1〔CR1，结合C3b/C4b〕sCR1治疗部分缺血再灌流损伤、烧伤、神经脱髓鞘病、心肌堵塞

补体系统的调节第五十二页，共72页。〔一〕经典途径的调节衰变加速因子〔decayacceleratingfactor，DAF〕膜辅助蛋白〔membranecofactorprotein,MCP／CD46〕：多种组织细胞表达-DAForCD59缺陷(阵发性睡眠型血红蛋白尿〕-sDAF,sMCP,sCD59用于心肌堵塞、烧伤、异种移植超急排斥

补体系统的调节第五十三页，共72页。第五十四页，共72页。C4b2aC4b2a3b第五十五页，共72页。〔二〕旁路途径的调节抑制C3转化酶的组装和形成I因子、H因子、CR1以及MCP等对旁路途径的正性调节作用P因子第五十六页，共72页。〔二〕旁路途径的调节备解素(properdin)：又称P因子，血清中的P因子与C3bBb结合后发生构象改变，可使C3bBb半寿期延长10倍，从而加强C3转化酶裂解C3的作用，因此对补体旁路途经具有正性调节作用。第五十七页，共72页。〔三〕针对MAC形成的调节CD59：膜反响性溶解抑制物，可阻碍C5b6与C7、C8的结合阻止MAC组装。C8bp：抑制MAC组装S蛋白：抑制MAC形成群集素:血浆蛋白，抑制MAC组装第五十八页，共72页。第四部分补体的生物学意义〔一〕补体的生物功能1.细胞毒作用〔溶菌、溶病毒和溶细胞〕血清总补体活性测定第五十九页，共72页。血清总补体活性测定补体系统可被致敏血细胞(结合了抗红细胞抗体的红细胞)激活,而使该细胞溶解。在一个反响系统中,固定致敏血细胞数量,那么溶血所释放的血红蛋白量与补休活性呈正相关关系,由血红蛋白量即可推算出补体总活性。第六十页，共72页。2.参与调理作用补体激活过程中的C3b、C4b和iC3b都是重要的调理素，固定于细菌或其他颗粒性物质外表，通过与吞噬细胞外表CR1\CR3\CR4结合促进吞噬细胞的吞噬。调理吞噬作用可能是机体抵御全身性细菌感染和真菌感染的主要机制之一。第六十一页，共72页。调理作用抗体的调理作用主要是通过IgG(IgG1和IgG3)的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞外表的IgMFcR，IgGFcR结合，从而增强其吞噬作用的；IgM的Fc段不能被吞噬细胞识别，故不能直接诱导吞噬作用，但其可以激活补体系统，间接行使调理作用。抗体的调理机制为①抗体在抗原颗粒和吞噬细胞间“搭桥〞，使吞噬细胞易于接近和吞噬抗原；②抗体与抗原接合后，可改变抗原外表电荷，降低吞噬细胞与抗原之间的斥力；③抗体可抑制某些细菌外表分子如荚膜的抗吞噬作用；④、抗体与抗原结合形成的免疫复合物可活化吞噬细胞。调理作用与ADCC〔抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用〕作用的主要区别：ADCC作用只有抗体参与，NK细胞等通过释放穿孔素、丝氨酸蛋白酶杀伤靶细胞；而调理作用主要通过吞噬细胞的吞噬作用去除与抗体结合的细菌或颗粒性物质。第六十二页，共72页。3.免疫黏附——去除循环免疫复合物第六十三页，共72页。4.炎症介质〔C3a和C5a)第六十四页，共72页。〔二〕补体的病理生理学意义1.机体抗感染防御的主要机制固有免疫和适应性免疫之间的桥梁最早居中较晚补体介导的调理作用促进APC摄取抗原和巨噬细胞吞噬第六十五页，共72页。2、参与适应性免疫应答免疫应答的诱导C3b,C4b：使抗原易于被提呈。C3d：与BCR共受体，促进B活化。免疫细胞增殖分化C3d、iC3b、C3dg：参与B活化。免疫应答效应免疫记忆3、与血液中其他级联反响系统互相作用补体与凝血系统、激肽系统和纤溶系统等存在互相作用(如，C1INH抑制Ⅻa、Ⅺa、激肽释放酶和纤