白细胞介素8的功能与研究进展课件

白细胞介素-8的功能与研究进展08细胞生物学

D200802021

白细胞介素-8的发现白细胞介素-8的产生与分子特性白细胞介素-8的基因结构白细胞介素-8的生物学作用白细胞介素-8的受体及作用机理白细胞介素-8与疾病的关系及最新研究进展1.白细胞介素-8的发现史1986年Kownazki首先证实单核细胞可产生一种中性粒细胞趋化因子。1987年由Yashimma以脂多糖(LPS)、植物血凝聚素(PHA)刺激人单核细胞，培养上清液经纯化证实对中性粒细胞有趋化作用。此后，多个实验室相继发现有同样活性的细胞因子，并根据这些因子的不同生物活性，给以不同的命名。1988年基因克隆成功，发现这些不同命名的细胞因子的分子特性完全一致，属于趋化因子(CXC)亚族(α亚族)的成员。1988年,该因子在一次国际会议上被确定命名为白细胞介素-8(Interleukin-8

，IL-8)/NAP-1

。2.白细胞介素-8的产生与分子特性2.1IL-8的产生IL-8的细胞来源较为广泛，主要来源于人血液单核细胞和内皮细胞。另外还有：淋巴细胞、中性粒细胞和内皮细胞、成纤维细胞、软骨细胞、人类多种肿瘤细胞等。细胞中IL-8的表达是诱导型的，需在IL-1、TNF-a、PHA和LPS等诱导剂作用下以上细胞才能合成并释放一定形式的IL-8。Fig.7.

SummarydiagramillustratingamodelforthemechanismbywhichRef-1regulatesTNF-α-inducedIL-8inhumangastricepithelialcells.TNF-αactsviaitsreceptor,TNFR-1,onmitochondriatoinitiatecaspase-mediatedapoptosisthatgeneratesROS,and/oronIκBkinasetoactivateNF-κB.ROSthemselvescanalsoactivateNF-κB,andonceactivated,freeNF-κBtranslocatesintothenucleus.Similarly,eitherc-Jun/c-Junhomodimersorc-Jun/c-FosheterodimersareactivatedbyTNF-αorROSthroughpathwaysinvolvingmitogen-activatedproteinkinasesleadingtotheactivationofAP-1.BothROSandTNF-αincreasetheexpressionofRef-1ingastricepithelialcellsleadingtonucleartranslocationofRef-1.TheintranuclearpresenceofRef-1reductivelymodulatesAP-1andNF-κBactivation,andinthereducedform,thesetranscriptionfactorsactivatetranscriptionbybindingtoDNAbindingsitesupstreamofseveralredox-sensitivepro-inflammatorycytokinegenesincludingI8.

其中DNA结合位点上游的几个氧化还原敏感的促炎性细胞因子基因就包括IL-8

。

2.2白细胞介素-8的分子特性IL-8是一种分子量很小的蛋白（M=8.359KDa）成熟的IL-8包括79aa、77aa、72aa、71aa、70aa和69aa六种形式，其中以72aa为主。这几种形式区别在于N端，它们都是由99aa的前体经过多次的N端切除而产生的。IL-8有3个反向平行β片层，彼此以袢环结构相连，C端52～72个残基肽段构成一个长的螺旋结构在实验室条件下，IL-8为双体，由两个相同分子间的第一个β折叠片层的氢键相互作用形成稳定的结构。COOHNH2HOOCNH23.白细胞介素-8的染色体定位和基因结构编码IL-8的基因定位于4号染色体的q12～q21部位，含有4个外显子和3个内含子，其5′末端序列与其他细胞因子基因无总体相似性，但含有几个已知的核因子结合位点，包括激活因子-1和肝细胞核因子-1和干扰素调节因子-1，与糖皮质激素作用的位点也在5′末端。现已证实，IL-1，TNF和PMA能诱导多种细胞表达IL-8mRNA，而IL-4和糖皮质激素对IL-8的表达有抑制作用。进一步的研究表明，糖皮质激素对IL-8基因转录的抑制是通过激素受体复合物与IL-8基因5′末端的糖皮质激素反应成份（GRE）相互作用实现的。Bp=3159

图为IL-8cDNA的核苷酸序列和由此推导出的IL-8的氨基酸序列4白细胞介素-8的生物学作用IL-8的主要生物学功能是在炎症反应中趋化中性粒细胞(Neutrophils，Neu)、T淋巴细胞以及嗜碱粒细胞(Basophils

）至病灶部位，并且它的趋化性对不同细胞有差异。中性粒细胞与IL-8接触后发生形态变化，定向游走到反应部位并释放一系列活性产物。这些作用可导致机体局部的炎症反应，达到杀菌和细胞损伤的目的。IL-8可以使中性粒细胞表达表面粘附分子，释放贮存酶，引起呼吸爆发，生成活性氧代谢物以至引起组织浸润等一系列反应。4.1IL-8对中性粒细胞的作用IL-8对中性粒细胞有趋化、激活、脱颗粒等作用。趋化、激活：研究表明，动物及人皮内注射IL-8，可导致持久的血浆渗出和大量Neu浸润。由于IL-8能耐受血清和渗出液中肽酶的降解，因而能在局部累积，发挥比经典趋化肽C5a和甲酰甲硫氨酰三肽（FMLP）更持久的效应，且无交叉反应。脱颗粒：IL-8能呈剂量依赖性地使中性粒细胞脱颗粒，脱颗粒后的细胞上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性极低，表明粒细胞受损极微。从而使颗粒中的酶到达胞外杀伤病原体。4.2

IL-8对嗜碱性粒细胞的作用IL-8对嗜碱性粒细胞有趋化活性并使之释放组织胺：

IL-8对嗜碱性粒细胞有一定的趋化作用，除此之外，它尚能呈剂量依赖性地直接使嗜碱性粒细胞释放组织胺。C5a、FMLP虽也有此作用，但它何同时对单核细胞和嗜酸性粒细胞也有趋化活性。而IL8对单核细胞和嗜酸性粒细胞无作用，但在比诱导浓度低100倍时却能抑制碱性粒细胞释放组胺。

此活性表明：IL-8可参与速发型变态反应的发生，且趋化强度弱于中性粒细胞。4.3IL-8对T淋巴细胞的作用给大鼠淋巴结引流区域皮下注射IL-8后3分钟，淋巴细胞即开始向引流淋巴结迁移增多，30分钟时可增多3倍，6~8小时仍为正常水平的2倍;给大鼠耳部皮下注射IL-8后，也见到淋巴细胞在局部呈剂量依赖性增多。实验表明：IL-8可使T淋巴细胞最大游走率提高7.4倍,但不能促进T细胞增殖，IL-8对动员T淋巴细胞参与免疫反直有一定的促进作用，且T淋巴细胞对IL-8的敏感性比Neu高2～10倍。5白细胞介素-8的受体及作用机理5.1IL-8受体IL-8是通过细胞膜表面的特异性受体起作用的。IL-8受体有两种类型：IL-8RA型(或IL-8RⅠ)和IL-8RB型(或IL-8RⅡ)，分子量分别为67kD和59kD，两种受体在氨基酸水平上有77％同源性，不同的氨基酸位于受体的N端，最近命名为CD128，这两种受体都有7个穿膜区，属于G蛋白偶联超家族。另外，1989年，Samanta等测得每个Neu上有20,000个受体，而每个T淋巴细胞上有300个受体。

IL-8受体结构示意图IL-8受体5.2IL-8及其受体作用机理实验表明，IL-8与受体结合后，引起的反应主要是通过细胞膜上G蛋白偶联的磷脂酰肌醇途径产生的。G蛋白分解产生的Gβγ激活磷脂酶C-β2(PLC-β2)，PLC催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)分解产生二酰基甘油(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)，DAG可以激活蛋白激酶C(PKC)，PKC再磷酸化细胞内的酶和蛋白质，从而发挥效应。IP3使细胞质内的Ca2+浓度升高，而Ca2+在细胞运动，基因表达的调控方面有重要作用。IL-8还可以刺激磷脂酰肌醇4-磷酸激(PIPkinase)活性。该酶催化以下反应，PIP+ATP=PIP2。该反应可能有以下两方面的作用:①使细胞表面的PIP2

得到补充；②PIP2可以结合到肌动蛋白结合蛋白前纤维蛋白(profilin)上，使得肌动蛋白丝能够形成、生长，微丝结构得以稳定，对于细胞在趋化过程中的形变和运动是很重要的。PIP2β趋化因子IL-8引起细胞形态的改变Cytokines(IL-8)possessingchemotaxiscytokine（IL-8)Interleukin中性粒细胞的渗出过程

毛细血管内皮细胞侵入细菌附壁粘着游出ECEC

IL-1

IL-6

IL-12

TNF-a

IL-8细胞因子

吞噬并杀伤病原微生物IL-8的作用流程示意图分泌进入血液中性粒细胞嗜碱性粒细胞T-淋巴细胞穿越血管内皮细胞进入感染部位引发炎症反应，加速对病原菌的杀灭速度6白细胞介素-8与疾病的关系及最新进展

IL-8与多种炎症及趋化作用有关，参与多种疾病的发生过程，成为最近年的研究热点，主要在以下几个方面：

6.1.IL-8与各种急慢性炎症性疾病的关系如：类风湿关节炎、免疫性血管炎、牙周炎、肾小球肾炎、肠道炎症等都与IL-8有关，现已证明类风湿关节炎的关节积液中及银屑病痛灶中IL-8水平升高，IL-8可能参与这些疾病的发生，可以根据病情研制IL-8受体或其受体后传导途径阻断剂以及抑制IL-8产生的药物，对于治疗此类疾病将大有益处。6.2IL-8与心脑血管疾病的关系脑梗死:

大多数缺血猝死患者血液中单核细胞(MNC)的IL-8mRNA表达明显增加，且不受症状发作与检测时间间隔长短的影响,研究表明，IL-8可促发脑实质的白细胞浸润,随后浸润的白细胞蛋白酶激活、自由基形成，继而引起脂质过氧化和神经元损伤，且抗IL-8抗体能显著减少脑梗死体积和脑水肿程度，减轻患者痛苦。病毒性脑炎：2006年，张海鸿等测定40例病毒性脑炎患儿和20例同龄健康儿童及非感染性疾病患儿的血清和脑脊液(CSF)IL-8水平。结果病毒性脑炎患儿血清及CSF中IL-8水平均明显高于对照组(P<0，001)，表明IL-8参与了病毒性脑炎的过程，但具体机理未明。

6.3IL-8与肿瘤发生的关系研究表明，IL-8在正常情况下表达是诱导型的，但在许多癌细胞系中，IL-8却组成型表达。IL-8被证实有诱导血管生成和黑素瘤细胞运动的能力。由于血管生成、运动和细胞增殖是肿瘤转移过程中的重要步骤，所以IL-8的表达与黑素瘤的转移潜能直接相关。MarioLuca等认为：虽然不能排除IL-8可能通过特异性结合内皮细胞致其增殖及IL-8作为自分泌生长因子的可能性．但IL-8通过诱导Ⅳ型胶原酶产生是引起血管生成和黑素瘤细胞转移能力增加的主要原因。参考文献牙周炎患者外周血及牙龈组织中白细胞介素8表达的临床实验研究;苗强。赵虹卜,郎志刚,侯翠珠.中国实验诊断学2OO6年8月.中性粒细胞与白细胞