医学免疫学教学汇编-5细胞因子-wpz

细胞因子(Cytokine)2014年11月18日/s/1kT855Yn1精选课件1957年发现第一个细胞因子：干扰素第一阶段：1957-1970，发现活性，结构不清第二阶段：1970-1985，借助分子生物学技术第三阶段：1985-2000，发现细胞因子系统，生物药开始研发第四阶段：2003-至今，发现更多，更深入，以细胞因子及受体为药物靶点取得产业化重大成果已经发现200余种细胞因子2精选课件细胞因子概念细胞因子（Cytokine）是由免疫细胞及组织细胞分泌的在细胞间发挥相互调控作用的一类小分子可溶性多肽蛋白，通过结合相应受体调节细胞生长分化和效应，调控免疫应答。在一定条件下也参与炎症等多种疾病的发生。细胞因子从细胞中释放出来成为重要的可溶性信使蛋白，它是细胞间信号网络的组成部分。在免疫系统，这一网络调控天然免疫和特异性免疫应答中各种功能性事件，如炎症反应、防御病毒感染、特异性T、B细胞增殖及功能调节等。3精选课件第一节细胞因子的共同特点（一）细胞因子的基本特征（二）细胞因子的作用方式（三）细胞因子的功能特点4精选课件细胞因子的基本特征1.小分子蛋白质(8~30kD)2.可溶性3.高效性，在较低浓度下即有生物学活性4.通过结合细胞表面相应受体发挥生物学效应5.可诱导产生6.半衰期短7.效应范围小，绝大多数为近距离发挥作用5精选课件正常细胞：未活化时，产生很少；活化后，产量可提高成百上千倍；如活化的淋巴细胞、活化的单核/巨噬细胞、NK细胞、成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞等。各种细胞都可分泌相应细胞因子一种细胞因子可由多种细胞产生一种细胞可产生多种细胞因子肿瘤细胞细胞因子的产生注：基因表达具有细胞和时空特异性6精选课件细胞因子的作用方式自分泌（autocrine）方式：作用于分泌细胞自身旁分泌（paracrine）方式：对邻近细胞发挥作用内分泌（endocrine）方式：通过循环系统对远距离的靶细胞发挥作用7精选课件血液循环IL-2IL-12TNFTcellDCTcellTargetcellsmacrophage8精选课件细胞因子的功能特点多效性（pleiotropism）一种细胞因子可对不同的细胞发挥作用（相同或不同），如IL-4促进B细胞增殖和分化，刺激胸腺细胞和肥大细胞增殖重叠性（redundancy）两种或两种以上的细胞因子具有同样或类似的生物学作用，如IL-2、IL-7、IL-15刺激T细胞增殖协同性（synergy）一种细胞因子可以增强另一种细胞因子的功能，如IL-5协同IL-4促进B细胞抗体类别向IgE转换拮抗性（antagonism）一种细胞可以抑制另一种细胞因子的功能，如IFN-γ抑制IL-4对B细胞的抗体向IgE转换网络性（network）不同生物学效应的细胞因子之间彼此刺激、约束，形式复杂而有序的细胞因子网络，对免疫应答进行调节，维持免疫系统的稳态平衡。9精选课件活化、增殖和分化增殖增殖多效性10精选课件IL-2、IL-4、IL-5IL-4+IL-5IL-4IFN-γ拮抗性协同性均有刺激B细胞增殖的功能更有效地诱导IgE类别转换IL-4阻断IFN-γ诱导类别转化的作用BcellBcellBcell重叠性11精选课件网络性12精选课件TH1MjIL-4骨髓基质细胞IL-1IL-6IL-7SCF造血干细胞IL-1IL-6IL-11TNF-aGM-CSFG-CMFM-CSF单核细胞TH2B中性粒细胞嗜酸性粒细胞IL-1IL-8TNF-aIL-1TNF-aIL-10IL-4IL-4IL-6IL-10IL-13IL-4TGF-bIL-4IL-5IL-6IL-13IL-10TGF-bIL-4IL-4内皮细胞IL-4TcIL-4IL-2IFN-gIL-10IL-13IL-4NK1+TNK细胞IFN-gIL-2IL-2IFN-gIL-2IL-2IL-12G-CMFIFN-gGM-CSFIL-12IL-1TNF-aTGF-bPDGFFGFM-CSFGM-CSF内皮细胞纤维母细胞下丘脑IL-1TNF-aM-CSFGM-CSFIL-1IL-6TNF-aIL-4IL-6IL-4网络性13精选课件第二节细胞因子的分类（一）根据产生细胞因子的细胞种类分类（早期）：1、淋巴因子(lymphokines)2、单核因子(monokines)3、非淋巴因子、非单核因子/巨噬细胞产生的细胞因子：基质、血管内皮、成纤维细胞等14精选课件（二）根据结构和功能分类1.白细胞介素（interleukin,IL）2.集落刺激因子（colony-stimulatingfactor,CSF）3.干扰素（interferon,IFN）4.肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）5.生长因子（growthfactor,GF）6.趋化因子（chemokine）六大类15精选课件IL白细胞产生又在白细胞间发挥作用，按发现顺序给予IL编号：IL1~IL38IL-1

家族IL-2

家族IL-6

家族IL-10

家族IL-12

家族IL-17

家族IL-3(集落刺激因子)IL-8（趋化因子）其它IL16精选课件IL-1家族：IL-1α/β、IL-1Rα、18、33、37、38等IL-2家族：IL-2、4、7、9、15、21(共用γ受体链)IL-6家族IL-6、11、27、30、31(共用gp130受体链)IL-10家族IL-10、19、20、22、24、26、28A/B、29(结构相似)IL-12家族IL-12、23、27、35、37(均为异源二聚体结构)IL-17家族：IL-17A、B、C、D、E和F集落刺激因子IL-3、

1、

5、

6、

11IL-8（趋化因子）其它IL：IL-13、14、16、32、3417精选课件CSF能够刺激多能造血干细胞和不同分化阶段的造血祖细胞分化、增殖的细胞因子。粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）粒细胞集落刺激因子（G-CSF）红细胞生成素（EPO）干细胞因子（SCF）血小板生成素（TPO）IL-3：诱导早期造血祖细胞分化、增殖18精选课件IFN具有干扰病毒感染和复制功能的细胞因子。1957年从病毒感染细胞培养中分离到一种生物活性物质，因它可以干扰其它病毒的复制而被命名为干扰素。I型(IFN-α，IFN-β)，耐酸，主要由病毒感染的细胞产生II型(IFN-γ)，不耐酸，主要由活化T细胞和NK细胞产生IFN-α是异质性的，包括14个亚型，编码基因成簇排列，产物高度同源不同IFN生物活性相似，具有抗病毒、抗细胞增殖、抗肿瘤和免疫调节功能19精选课件TNF最初因其能造成组织坏死而得名，分为TNF-α和TNF-β两种。

TNF-α:单核/巨噬细胞产生；TNF-β:又称为淋巴毒素α(lymphotoxin-α，LT-α），主要由活化T细胞产生。TNF-α和TNF-β共用受体，功能相似。TNF超家族包括TNFα，β,TRAIL,FASL，CD40L等30余种细胞因子。在调节免疫应答、杀伤靶细胞和诱导细胞凋亡等过程中发挥重要作用TNF超家族绝大多数成员为II型膜蛋白；在特异性金属蛋白酶作用下，形成可溶形式，活性形式多为同源三聚体20精选课件GF泛指一类可促进相应细胞生长和分化的细胞因子。转化生长因子-β（TGF-β）血管内皮生长因子（VEGF）成纤维细胞生长因子（FGF）表皮生长因子（EGF）神经生长因子（NGF）血小板生长因子（PDGF）等21精选课件趋化因子对不同细胞具有趋化作用的细胞因子。除了趋化作用外，还能够活化免疫细胞，也参与调节血细胞发育、血管生长、细胞凋亡等。趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。22精选课件趋化因子不同家族结构示意图23精选课件趋化因子研究历史24精选课件趋化因子及其受体25精选课件其他称呼/分类：促炎细胞因子：IL-1，IL-6，IFN-γ，TNF-α，IL-18，趋化因子等Th1细胞因子:IFN-α,IL-2,IL-16,IL-17,TNF-α等，促进细胞免疫为主Th2细胞因子:IL-4,IL-10,IL-5,IL-13，辅助体液免疫为主抗炎细胞因子：IL-4，IL-10，IL-13，TGF-β,IL-21，IL-25，IL-35，IL-37，IL1-Rα其他，等等26精选课件第三节细胞因子受体通常在细胞因子名称后加“R”表示，如IL-1R，TNFR等。细胞因子受体均为跨膜蛋白，由胞膜外区、跨膜区和胞质区组成，结合相应配体后启动细胞内的信号转导过程。27精选课件28精选课件I类细胞因子受体家族/造血细胞因子受体家族为细胞因子受体中最大的一个家族，多数成员属于多亚单位受体，其中一种或两种亚单位多肽负责结合细胞因子膜外区序列结构相似于EpoR,即膜外N端含4个高度保守Cys,近膜侧含1个Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser(WSXWS)的基序29精选课件D200II类细胞因子受体家族/IFN受体家族两条肽链组成，胞外区含有Fn3样结构域，并含有4个不连续的半胱氨酸，但无WSXWS基序包括IFN和IL-10的受体IL-1030精选课件TNFTNFCD40LNervegrowthfactor(NGF)FASLTNFR超家族（TNFRSF）富含半胱氨酸，在与细胞因子结合后形成三聚体发挥作用包括TNF、Fas、CD40、神经生长因子等的受体

TNFRI（P55，CD120a）：胞内同源序列即“死亡结构域”TNFRII（P75，CD120b）不含死亡结构域31精选课件趋化因子受体（GPCRs，G-proteincoupledreceptors）胞外细胞膜细胞质COOHNH2G蛋白αβγ属于7次跨膜受体超家族，胞内环状结构与G蛋白偶联。根据结合配体的不同，分为CXCR，CCR，XCR和CX3CR。32精选课件CXCR4和CCR5是HIV感染的共受体33精选课件CXCR4主要表达在T细胞表面，是嗜T性HIV-1的辅助受体；CCR5主要表达于单核巨噬细胞表面，是嗜M性HIV-1的辅助受体；双嗜性细胞株可同时利用CCR5或CXCR4发挥感染作用。CCR5Δ32纯合子基因型的个体缺乏功能性的CCR5，对健康无明显影响，但却获得了对HIV-1天然抵抗的能力。34精选课件35精选课件世界上第一位艾滋病治愈者蒂莫西·布朗（TimothyRayBrown）经过骨髓干细胞移植手术，移植的干细胞在布朗体内发挥了应有的作用，源源不断地产生新细胞，重建起具有CCR5受体缺失的免疫系统。这意味着，HIV病毒在他体内渐渐走投无路。2010年，布朗体内的HIV病毒已被彻底清除，他成为了艾滋病根治的第一人。这是人类战胜艾滋病的首个案例，打破了“艾滋病不可治愈”的神话。尽管这项成功难以复制，它仍为艾滋病研究带来了希望和信心。布朗也因此成为了医学界的明星人物。36精选课件细胞因子受体共用链大多数细胞因子受体由2条或3条多肽链组成，其中1条或2条多肽链特异性结合细胞因子（细胞因子结合亚单位），另1条则转导信号（信号转导亚单位），不能单独与细胞因子结合。结合亚单位构成低亲和力受体，与结合亚单位共同构成高亲和力受体并转导信号。信号转导亚单位可共用，即细胞受体受体共用链。37精选课件IL-2受体家族38精选课件39精选课件细胞因子受体共用链的意义节约；细胞因子功能替代；共用链缺失或功能缺陷，将引起严重后果，如IL-2R亚家族的g链缺陷，将引起重症联合免疫缺陷（SCID）。40精选课件可溶性细胞因子受体(sCKR)产生方式：大部分为膜受体脱落小部分为分泌型生物学活性：膜受体正常代谢途径膜受体相应配体“竞争抑制剂”

细胞因子受体拮抗剂：IL-1Ra与IL-1同源，竞争结合IL-1受体，抑制IL-1的生物学活性。41精选课件sCKR与临床检测：sIL-2R：恶性肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染与其他传染性疾病、移植排斥反应等sIL-6R：炎症与自身免疫性疾病、感染性疾病、肿瘤和白血病等sTNFR：炎症与自身免疫性疾病、感染性疾病、肿瘤和白血病、骨髓移植等治疗：大多数sCKR与细胞因子结合后阻断细胞因子与膜受体结合，从而抑制细胞因子的生物学活性。应用sCKR为减轻或防止细胞因子造成的病理损害提供了新的治疗途经。42精选课件中枢免疫器官IL-3,SCF:多能造血干细胞及多种定向的祖细胞GM-CSF:髓样细胞前体及多种髓样谱系细胞G-CSF:促进中性粒细胞分化和吞噬M-CSF:单核/巨噬细胞的分化和活化EPO:红细胞生成TPO,IL-11:巨核细胞分化和血小板生成外周免疫器官IL-4,IL-5,IL-6,IL-13:B细胞活化,增殖和分化IL-2,IL-7,IL-18等活化T细胞并促进其增殖细胞因子与类别转换,Th细胞发育,等第四节细胞因子的免疫学功能(一)调控免疫细胞的发育、分化和功能43精选课件44精选课件45精选课件TregTh0Th17Th2Th1TGF-βTGFβ,IL-10IFN-γ，IL-12IL-4IL-6,TGF-βIFN-γ,IL-2TNF-αIL-4,IL-5IL-36,IL22IL-17,IL-36IL-22细胞免疫体液免疫固有免疫免疫负调控46精选课件抗感染免疫抗菌免疫细菌刺激巨噬细胞释放IL-1,TNF-α,IL-6,IL-8,IL-12等,引起局部和全身炎症反应DC摄取抗原后分化成熟,上调MHC-I,II类分子表达,抗原肽提呈给初始T细胞,启动适应性免疫应答免疫细胞活化,增殖,迁移,等,最终清除病原体或感染细胞抗病毒免疫I型IFN诱导抗病毒蛋白产生TNF-α和LT直接杀伤病毒感染细胞(凋亡)IFN刺激病毒感染细胞表达MHC-I分子IFN,IL-2,IL-12,IL-15,IL-18等促进NK细胞功能IL-1,TNF-α,IFN-γ等激活单核巨噬细胞,增强吞噬和杀伤功能抗肿瘤作用TNF-α,LT等直接杀伤肿瘤细胞抑制肿瘤细胞生长(如IFN-γ,IL-4等)诱导NK和CTL的杀伤活性诱导肿瘤细胞表达MHC-I,II类分子(如IFN-γ)诱导细胞凋亡TNF超家族成员肿瘤细胞,病毒感染细胞,活化的免疫细胞自身,等(二)调控机体的免疫应答47精选课件48精选课件细胞因子“双刃剑”：参与免疫应答，发挥抗感染，抗肿瘤和诱导细胞凋亡等功能参与疾病的发生第五节细胞因子与临床49精选课件细胞因子与疾病I.细胞因子风暴（cytokinestorm)：又称高细胞因子血症，炎症细胞因子过量产生的现象。免疫应答分泌大量细胞因子免疫细胞调控异常、失控（促炎与抗炎细胞因子之间平衡失调）迅速大量产生多种促炎细胞因子（TNF-α,IL-1,6,8,12,18,IFN,MCP-1等)异常免疫应答，全身炎症反应综合征,严重时则导致多器官功能障碍综合征感染移植物抗宿主病急性呼吸窘迫综合征浓毒血症SARS流感等50精选课件细胞因子风暴被认为是1918年西班牙流感、H1N1猪流感和H5N1禽流感疫情中的主要致死因素。在上述疫情中，最容易死亡的是产生了强免疫应答的青壮年，而一般季节性流感主要影响儿童和老人。51精选课件生物技术药物的免疫毒性评估2006年，CD28激动剂TGN1412的I期临床试验事件（英国）TGN1412:针对CD28的人源化单克隆抗体I期临床试验中,单次静脉注射12-16h,导致六名健康志愿者病危，出现多器官衰竭猴子的记忆性T细胞少52精选课件IL-1,TNF-α,IL-6为内源性致热源，作用下丘脑体温调节中枢，引起发热TNF-α，IL-1等刺激内皮细胞、白细胞释放炎性介质（一氧化氮，氧自由基等）改变凝血功能，导致组织损伤与弥散性血管内凝血，在感染性休克中起重要作用IL-1Ra可阻断IL-1与IL-1R作用，降低人内毒素性休克病死率II.致热与炎症病理损伤53精选课件骨髓瘤细胞表面高表达IL-6R并分泌大量IL-6，心脏粘液瘤、浆细胞瘤、子宫颈癌及膀胱癌均异常分泌IL-6，有利于促进肿瘤细胞生长IL-1可刺激急慢性髓样白血病细胞、浆细胞和卵巢癌细胞生长多种肿瘤细胞分泌的TGF-β、IL-10可抑制机体的免疫功能，有助于肿瘤逃逸免疫系统的监控。III.肿瘤的发生与逃逸54精选课件超敏反应：IL-4促进IgE合成自身免疫病：类风湿性关节炎、银屑病等患者体内高水平TNF