细胞因子1
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关于细胞因子,您应知道的那些事儿随着基因工程、蛋白质工程、细胞工程等生物高新技术的交叉应用,细胞因子的研究取得了突飞猛进的发展。
到目前为止,细胞因子已发展成为一个涉及到多种学科、既具有深奥的理论探索意义(如细胞因子信号传导的分子机制),又具有极大的实际应用价值(如细胞因子免疫治疗和基因治疗)的热门研究领域。
最近通过对我们公司17,000+细胞因子产品(涉及400+个分子的1000+重组蛋白)整理,更是认识到细胞因子在当前科学研究、疾病治疗和新药研发方面的重要性,因此对细胞因子基础知识的了解更是必不可少的。
1. 什么是细胞因子?细胞因子(Cytokine, CK)是细胞间相互作用的一种化学物质,由免疫细胞和非免疫细胞合成分泌的一类有多种生物活性的小分子多肽或糖蛋白。
细胞因子最早是从淋巴细胞和单核细胞中发现的,因此曾被称为淋巴因子或单核因子,随后研究发现机体中的多种细胞都具有分泌这些蛋白的功能。
细菌、病毒等微生物与物理或化学因素对机体的损伤都可以激发细胞因子的产生,而细胞因子又能杀灭细菌和抑制病毒,达到保护机体的目的。
2. 细胞因子有哪些特征呢?(1)低分子量:绝大多数为6~60KD的多肽或糖蛋白。
其结构有:单体,包括多数细胞因子;二聚体,包括IL-5、IL-10、IL-12、M-CSF、TGF-β及PDGF等;三聚体,如TNF。
(2)具有高效能作用。
10-12mol/L就有明显的生物学作用。
细胞表面可表达高亲和性的受体(10~10,000个/细胞)。
(3)天然细胞因子由抗原、丝裂原或其他刺激物活化的细胞所分泌,通过旁分泌(paracrine)、自分泌(autocrine)或内分泌(endocrine)方式在局部发挥短暂作用。
(3)分泌为短时自限性。
无前体状态的储存,细胞受刺激活化后合成、分泌,刺激停止后合成停止。
(4)多源性或多向性,即一种细胞因子可由多种细胞产生,同一种细胞可产生多种细胞因子。
(5)需通过与靶细胞表面相应受体结合后发挥其生物学效应。
细胞因子的名词解释细胞因子是一类具有调节、介导和传递作用的分子信号物质,它在生物体内起着重要的调控功能。
细胞因子主要通过与特定受体结合,激活一系列细胞内信号传导通路,影响细胞的生长、分化和功能活动。
细胞因子的种类繁多,包括细胞生长因子、细胞因子家族、细胞凋亡因子等,它们合作相互作用,维持生物体内部的平衡。
1. 细胞生长因子细胞生长因子是一类对细胞生长与分化具有刺激作用的蛋白质分子。
常见的细胞生长因子包括表皮生长因子(EGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、成纤维生长因子(FGF)等。
细胞生长因子能够结合到靶细胞的受体上,通过激活内部信号传导通路,触发一系列反应,促进细胞的增殖和生长,参与组织发育以及伤口愈合等生理过程。
2. 细胞因子家族细胞因子家族是一类在结构和功能上高度保守的蛋白质分子,它们在细胞信号转导过程中起到重要作用。
典型的细胞因子家族包括肿瘤坏死因子(TNF)家族、白介素(IL)家族、干扰素(IFN)家族等。
细胞因子家族成员通常具有类似的结构域和生物活性,能够与特定的受体结合,触发一系列的信号级联反应,影响免疫、炎症等重要生理功能。
3. 细胞凋亡因子细胞凋亡因子是一类参与细胞凋亡(程序性细胞死亡)的蛋白质分子,能够调控细胞的死亡信号通路。
典型的细胞凋亡因子包括肿瘤坏死因子(TNF)、凋亡诱导配体(FasL)、乳头状瘤病毒(Warts virus)等。
细胞凋亡因子能够与受体结合,激活千变万化的信号通路,诱导细胞凋亡,起到清除异常、老化或受损细胞的作用,维护机体内部的稳定环境。
4. 细胞因子的功能与应用细胞因子作为细胞间的信息分子,参与调节免疫、炎症、生长和发育等多个生理和病理过程。
它们在医学领域有着广泛的应用。
例如,重组细胞因子制剂被广泛应用于治疗癌症、类风湿关节炎、多发性硬化症等多种疾病,调节机体的免疫反应和细胞增殖。
此外,细胞因子还被用于干细胞培养和再生医学研究中,通过调控干细胞的命运决定和分化,实现组织工程与器官再生。
细胞因子九项检测科普细胞因子九项检测是一种常规的免疫检测方法,可以评估人体细胞因子水平。
细胞因子是一类信号蛋白,能够刺激或抑制体内免疫反应,起着极其重要的作用。
而细胞因子水平的高低与很多疾病的发生和发展密切相关,包括肿瘤、炎症性疾病和自身免疫病等。
细胞因子九项包含的检测指标分别是干扰素γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、白介素8(IL-8)、白介素10(IL-10)、白介素12(IL-12)、干扰素α(IFN-α)和白介素4(IL-4)。
其中,前六项是评估炎症水平的重要指标,后三项则是评估免疫功能的关键指标。
这项检测通常采用外周血检测或分泌物检测方式进行。
外周血检测需要采集一定量的血液样本,经过离心等处理方法分离出白细胞,然后通过酶联免疫吸附试验(ELISA)等技术检测不同细胞因子的浓度。
而分泌物检测则需采集相应分泌物的样本,如唾液、泪液、脑脊液、尿液等,利用同样的检测方法进行分析。
临床上,细胞因子九项检测广泛应用于炎症性疾病、自身免疫疾病和肿瘤等的辅助诊断、预后评估及治疗监测。
例如,对于患有类风湿性关节炎的患者,检测IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的浓度可以帮助评估疾病活动度和治疗效果;对于肝硬化或乙型肝炎患者,测定IFN-γ和IL-10的水平可以判断病情的稳定或恶化;对于乳腺癌等恶性肿瘤患者,检测IL-12和IFN-α的含量可以评估治疗反应。
需要提醒的是,细胞因子九项检测并不是万能的,其结果必须与临床表现、检验和其他检查结果综合考虑。
同时,在进行检测前需要咨询医生,了解相关的注意事项和检测费用等信息。
综上,细胞因子九项检测是一项非常重要的免疫检测方法,可以对很多疾病的诊断、治疗和预后评估提供有益的帮助。
但同时,我们也需要认识到检测结果是辅助诊断、预测和治疗的重要参考,不能替代临床医生的判断和治疗方案。
细胞因子的作用功能
细胞因子由免疫细胞和某些非免疫细胞经刺激而合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质,这种小分子蛋白质通常对人体血细胞代谢起明显的调节作用。
不同的细胞因子具有不同的生理功能,常见的细胞因子的作用主要包括以下几种:
1、促红细胞生成素:它的主要作用是促进红细胞的生成,比如促红细胞生成素能够促进骨髓中红细胞的增殖分裂,产生数量更多的红细胞。
当人体缺氧的时候促红细胞生成素的浓度就会增高,刺激红细胞进一步增多,弥补人体缺氧的状态;
2、集落粒细胞刺激因子和集落粒单细胞刺激因子:它的主要作用是促进粒细胞和单核细胞的生成;
3、促血小板生成素和白细胞介素11:它们的主要作用是促进巨核细胞的生成并向成熟血小板转化,从而促进血小板的生成,在临床上常应用于各种原因引起的血小板减少症患者;
4、白细胞介素2:白细胞介素2在细胞间相互作用、免疫调节、造血以及炎症过程中起重要调节作用。
第六章细胞因子单选题1.下列不是由单核-巨噬细胞产生的细胞因子为A.IL-1 B.IL-12 C.TNF-α D.IFN-α E.TNF-β2.IL-1的主要产生细胞是A.T细胞 B.巨噬细胞 C.B 细胞 D.NK细胞E.中性粒细胞3.TNF-α的主要产生细胞是A.B细胞 B.巨噬细胞 C.NK细胞 D.中性粒细胞 E.T细胞4.下列物质中不属于分泌型分子的是A.C3 B.sIgA C.SmIg D.IL-2 E.TNF-α5.下列作用特点中细胞因子不具备的是A.高效性 B.特异性 C.多效性 D.重叠性 E.分泌性6.通过抑制 Th1细胞产生IFN-γ、IL-2 和TNF-β等调节细胞免疫功能的细胞因子是A.IL-1 B.IL-2 C.IL-8 D.IL-10 E.IL-127.刺激造血干细胞分化增殖的细胞因子是A.SCF B.IFN-α C.TNF D.IL-8 E.IL-128.下列不是由淋巴细胞产生的细胞因子是A.IL-2 B.IFN-γ C.IL-4 D.EP0 E.IL-109.关于细胞因子下述错误的是A.一种细胞因子可由多种细胞产生 B.一种细胞只能产生一种细胞因子 C.一种细胞因子可具有多种生物学活性 D.细胞因子可以自分泌和旁分泌方式发挥作用 E.细胞因子间可具有协同和拮抗作用10.主要由肾脏细胞产生的细胞因子是A.EP0 B.IL-2 C.IL-15 D.IL-8 E.IFN-γ11.最先被发现的细胞因子是A.TGFβ B.IFN C.SCF D.IL-10 E.IL-112.具有细胞毒效应的细胞因子是A.IL-1 B.TNF C.IL-2 D.IL-5 E.CSF13.下列组合错误的是A.Thl 细胞 - IL-2 B.Th2 细胞 - IL-4 C.Thl 细胞 - IL-6 D.巨噬细胞 - IL-1 E.NK 细胞 - TNF α14.与发热和恶液质产生有关的细胞因子是A.IL-l0 B.IL-2 C.IL-4 D.IFN-γ E.TNF-α15.关于细胞因子下述错误的是A.细胞因子受体可以是Ig超家族成员 B.可由非免疫细胞合成 C.对机体有利也可能有害 D.相互之间可产生拮抗作用 E.只表达在细胞膜表面起作用16.关于IFN-α和IFN-β下述错误的是A.由白细胞、成纤维细胞和病毒感染的组织细胞产生 B.可由病毒、多聚肌苷酸诱导产生 C.具有抗病毒作用 D.具有免疫调节作用,但作用较弱 E.发挥作用不需与相应受体结合17.具有抑制病毒增殖作用细胞因子是A.IFN-α B.TNF-α C.IL-1 D.IL-6 E.IL-218.IL-2的功能不包括A.是T细胞的自分泌生长因子 B.是B细胞的旁分泌生长因子 C.刺激NK细胞的增殖 D.刺激IFN-γ产生 E.促进红细胞成熟19.下列英文缩写的中文含义错误的是A.IL-白细胞介素 B.EPO-血小板生成素 C.SCF-干细胞因子 D.TNF-肿瘤坏死因子 E.CSF一集落刺激因子20.可用于纠正慢性肾功能衰竭患者贫血状态的细胞因子是A.EPO B.G-CSF C.M-CSF D.SCF E.TNF21.关于细胞因子的临床应用下列错误的是A.IL-2可用于治疗感染性疾病 B.IFN-γ可用于治疗类风湿性关节炎 C.CSF 可用于一些血液病的治疗 D.IFN-α可用于治疗白血病,但不能用于恶性肿瘤E.GM-CSF可用于治疗化疗导致的血细胞减少症22.在抗体类别转换中,诱导IgE产生的细胞因子是A.IL-1 B.IL-2 C.IL-3 D.IL-4 E.IL-523.IL-1的功能不包括A.促进T细胞的增殖 B.刺激单核吞噬细胞合成IL-1 C.大量IL-1进人血流能诱导急性期蛋白 D.激活NK细胞 E.可作为内源性致热原24.关于IL-12,下述错误的是A.由上皮细胞产生的一种异源二聚体分子 B.可协同IL-2诱生LAK细胞 C.可促进Th0细胞向Th1细胞分化 D.诱导Th1细胞分泌IL-2和IFN-γ E.抑制Th0细胞分泌IL-4和IL-1025.Ⅰ型干扰素的生物学活性应除外A.抑制病毒的复制 B.抑制细胞增生 C.增强NK细胞的活性 D.促进MHC Ⅰ类分子表达 E.促进MHCⅡ类分子表达26.Ⅱ型干扰素的生物学活性应除外A.激活单核吞噬细胞 B.抑制病毒的复制 C.抑制细胞增生 D.促进IL-4的产生 E.促进CD8十CTL成熟27.IL-4的生物学功能应除外A.诱导B细胞,发生免疫球蛋白重链的类别转换 B.刺激B细胞及巨噬细胞表达MHCⅠ类分子 C.Th2细胞的自分泌生长因子 D.促进胸腺细胞和T细胞增生E.肥大细胞的生长因子28.干扰素的功能不包括A.刺激肝细胞合成急性期蛋白 B.是巨噬细胞激活因子 C.能刺激MHCⅠ类分子的表达 D.具有抗病毒作用 E.能抑制细胞增殖29.免疫球蛋白基因超家族受体不包括A.EPO受体 B.IL-l受体 C.IL-6受体 D.IL-12受体 E.M一CSF受体30.可引起恶液质的细胞因子是A.IL-2 B.IFN-γ C.IL-3 D.IL-8 E.TNF-α31.可作为IL-6诱生剂的细胞因子是A.IL-12 B.IL-10 C.IFN D.IL-2 E.IL-132.为阻止或减轻革兰氏阴性菌感染时内毒素所致休克的发生,应被中和和减轻其生物学作用的细胞因子是A.IL-3和IL-8 B.IL-2和IL-4 C.IL-1和IL-2 D.IL-8和IL-4 E.IL-1和 TNFα33.可抑制IL-2合成的细胞因子是A.IL-6 B.IL-6 C.IL-8 D.IL-10 E.IL-1834.具有刺激嗜酸性粒细胞增殖和分化作用的细胞因子是A.IFN-γ B.IL-2 C.TNF-α D.IL-1 E.IL-535.关于IL-2下列错误的是A.主要由活化的巨噬细胞产生 B.由活化的CD4十T细胞产生 C.可诱导CD4+T细胞增殖 D.可与CD4+T细胞的特异性受体结合 E.在抗原存在的条件下,可活化CD8+T细胞36.CD4+Th1细胞不合成A.IL-2受体 B.IL-2 C.诱导巨噬细胞活化的因子 D.IL-4 E.活化CD8十T细胞的因子37.关于细胞因子下列错误的是A.一种细胞因子可以作用于多种不同的靶细胞 B.每种细胞因子都与其特异的细胞因子受体相结合 C.所有细胞因子都可由T细胞产生 D.T细胞的细胞因子基因在受到刺激后的数小时内活化 E.细胞因子受体的表达可以受细胞因子自身调控38.关于T细胞产生的细胞因子,下列正确的是A.是T细胞活化后产生的针对抗原的特异性物质 B.存在于静止T细胞内,T细胞活化后被释放 C.可影响B细胞产生抗体的类别 D.发挥效应具有MHC限制性E.对淋巴细胞以外的细胞不起作用填空题1.细胞因子可通过——、——和——三种方式发挥作用。
细胞因子受体(1)第三节细胞因子受体细胞因子是由多种细胞产生的,具有广泛调节细胞功能作用的多肽分子,细胞因子不仅作用于免疫系统和造血系统,还广泛作用于神经、内分泌系统,对细胞间相互作用、细胞的增殖分化和效应功能有重要的调节作用。
细胞因子发挥广泛多样的生物学功能是通过与靶细胞膜表面的受体相结合并将信号传递到细胞内部。
因此,了解细胞因子受体的结构和功能对于深入研究细胞因子的生物学功能是必不可少的。
随着对细胞因子受体的深入研究,发现了细胞因子受体不同亚单位中有共用链现象,这对阐明众多细胞因子生物学活性的相似性和差异性从受体水平上提供了依据。
绝大多数细胞因子受体存在着可溶性形式,掌握可溶性细胞因子受体产生的规律及其生理和病理意义,必将扩展人们对细胞因子网络作用的认识。
检测细胞因子及其受体的水平已成为基础和临床免疫学研究中的一个重要的方面。
一、细胞因子受体的结构和分类根据细胞因子受体cDNA序列以及受体胞膜外区氨基酸序列的同源性和结构征,可将细胞因子受体主要分为四种类型:免疫球蛋白超家族(IGSF)、造血细胞因子受体超家族、神经生长因子受体超家族和趋化因子受体。
此外,还有些细胞因子受体的结构尚未完全搞清,如I L-10R、IL-12R等;有的细胞因子受体结构虽已搞清,但尚未归类,如IL-2Rα链(CD25)。
(一)免疫球蛋白超家族该家族成员胞膜外部分均具有一个或数个免疫球蛋白(Ig)样结构域,有关Ig超家族的结构特点参见第三章。
目前已知,属于IGSF成员的细胞因子受体的IL-1Rt I(CD121a)、IL-1RtⅡ(CD121b)、IL-6Rα链(CD126)、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR(CD115)、SCFR (CD117)和PDGFR,并可分为几种不同的结构类型,不同IGSF结构类型的受体其信号转导途径也有差别。
(1)M-CSFR、SCFR和PDGFR:胞膜外区均含有5个Ig样结构域,其中靠近胞膜区为1个V样结构,其余4个为C2样结构。
白介素1的概念白介素1(Interleukin-1,IL-1)是一种由免疫细胞产生的细胞因子,属于白细胞介素家族的一员,具有广泛的生物活性和调节免疫和炎症反应的能力。
白介素1由多种免疫活性细胞,如巨噬细胞、单核细胞、淋巴细胞等产生,并通过细胞间相互作用和细胞外基质的相互作用传递信号影响其他免疫细胞和非免疫细胞。
白介素1由两种具有相似结构但功能略有不同的分子形式组成,分别为白介素1α(IL-1α)和白介素1β(IL-1β)。
这两种形式均能与相同的受体结合,但在产生过程和分子结构上有所不同。
IL-1α主要是一种细胞内形式,它被认为是细胞损伤、坏死或其他细胞应激状态的指示物质。
而IL-1β主要是一种细胞外形式,它是被活化的免疫细胞产生并释放到周围环境中的炎症介质。
白介素1是免疫反应和炎症过程的重要调节因子。
它在免疫细胞激活和炎症反应中起着至关重要的作用。
当免疫系统在感染、损伤或其他免疫挑战的情况下被激活时,白介素1会被释放并招募其他免疫细胞参与免疫和炎症反应。
它通过与其受体结合,并激活下游信号通路,刺激炎症细胞的产生,如白细胞、中性粒细胞、单核细胞等,从而导致炎症反应的发生。
此外,白介素1还参与了多种其他生物学过程,如细胞分化、增殖、胚胎发育、组织修复和再生等。
它的作用不仅限于炎症反应,还包括影响免疫细胞的迁移、促进免疫记忆的形成以及调节免疫细胞的生存和凋亡等。
然而,过度活化的白介素1可能会导致炎症性和免疫性疾病的发生和发展。
在某些疾病中,如风湿性关节炎、糖尿病、炎症性肠病等,白介素1的过度产生和释放会引起持续的炎症反应,损害组织和器官的正常结构和功能。
因此,研究白介素1的调控机制以及开发针对其的治疗方法具有重要的临床意义。
近年来,人们发现了一些针对白介素1的治疗手段,包括抗体药物和小分子化合物。
这些药物可以靶向白介素1及其受体,抑制其活性,从而减轻炎症反应和改善疾病症状。
这些治疗方法在临床实践中已经得到了一定的应用,并显示出一定的疗效。
细胞因子检测【关键词】细胞因子检测一、白细胞介素(IL)检测1.白细胞介素1β(IL-1β)检测IL-1又称淋巴细胞激活因子,是急性期免疫反映的要紧调剂因子,对T细胞激活,诱导IL-2产生起着大体的作用;而这些作用大多数是IL-1β直接产生的。
[参考值]~μg/L(ELISA)[临床意义](1)组织损伤或感染,如Crohn’s病、败血症;某些自身免疫性炎症反映(如类风湿关节炎)、结核、风湿等血中IL-1β升高。
(2)神经系统炎症或损伤时脑脊液中IL-1β升高。
(3)胸膜腹膜炎渗出液中IL-1β升高。
(4)在再生障碍性贫血患者,单核细胞产生IL-1能明显下降。
(5)老年人或癌症患者外同血中单核细胞产生IL-1能力也低于正常人,因此在感染后不易显现发烧等临床病症。
[注意事项](1)不抗凝静脉血检测,也可是脑脊液或渗出液;(2)搜集标本必需用不含致热原、内毒素的清洁试管;(3)标本不该有溶血、脂血、黄疸。
2.白细胞介素2(IL-2)检测白细胞介素2(IL-2)是白细胞介素中的一种。
要紧由活化T细胞产生,是具有多向性作用的细胞因子(要紧增进淋巴细胞生长、增殖、分化)。
它对机体的免疫应答和抗病毒感染有重要作用。
[参考值]~μg/L(ELISA)[临床意义](1)IL-2要紧刺激T细胞生长;诱导细胞毒作用;对B细胞的生长及分化有必然的增进作用;可明显增强对单核.巨噬细胞的抗原递呈能力、杀菌力、细胞毒性。
IL-2随年龄增加有降低趋势。
(2)增高见于自身免疫性疾病(如SLE、类风湿关节炎等)、再生障碍性贫血、多发性骨髓瘤、心血管病、肝病、肿瘤、排斥反映等。
(3)降低见于免疫缺点病(如艾滋病、联合免疫缺点病等)、恶性肿瘤、l型糖尿病、某些病毒感染、同意免疫抑制医治者和老年人等。
[注意事项](1)不抗凝静脉血标本,以血清进行检测,也可检测尿液或人淋巴细胞培育上清液中的白细胞介素2水平。
(2)搜集标本必需用不含致热原、内毒素的清洁试管。
细胞因子的种类与功能(1)细胞因子是一种介导细胞相互作用、调节免疫反应和炎症反应的蛋白质分子。
细胞因子可分为许多类别,每一种都具有特定的生物学功能,下面我们来分别了解一下细胞因子的种类与功能。
1.生长因子生长因子是一类能够促进细胞增殖、分化、迁移和代谢的细胞因子。
生长因子包括胰岛素样生长因子(IGF)、表皮生长因子(EGF)、纤溶酶原激活物质(PA)和生长激素(GH)等。
生长因子的神奇在于,在细胞增殖和分化过程中,以非常低的浓度发挥巨大的生物学活性。
2.炎症因子炎症因子是介导炎症反应的重要分子,主要包括白细胞介素(IL)和肿瘤坏死因子(TNF)等。
当人体的免疫系统受到病原体或损伤刺激时,炎症因子就会在机体内释放,以帮助免疫系统有效地对抗外来病原体。
但大量的炎症因子释放也会导致机体的炎症反应失调,进而引发一系列的炎症病变。
3.细胞间信号分子细胞间信号分子是一种分泌到细胞间质中的细胞因子,它可以影响细胞间的相互作用和调节多种生物学过程,包括细胞增殖、分化和死亡等。
细胞间信号分子包括血管内皮生长因子(VEGF)、基质重塑因子(TGF-β)和补体蛋白C5a等。
其作用方式是通过细胞表面受体与钙离子信号转导系统进行转化。
4.细胞极化因子细胞极化因子是一种促进细胞极化的细胞因子,它可以增强细胞的某些功能,如细胞迁移、细胞形态重构和细胞分化等。
细胞极化因子包括呼吸道上皮细胞极化因子(PACE)和细胞迁移因子(MIF)。
细胞极化对于人体对抗细菌和病毒的侵袭具有重要作用,它可以增强细胞周围的防御功能,从而保证人体免疫系统的正常运行。
在生物体内,细胞因子会在局部细胞和全身循环之间传递信息,在调节免疫反应和组织修复等生物学过程中具有举足轻重的作用。
了解细胞因子的种类与功能,不仅有助于深入理解细胞在机体内的复杂生物学行为,对于疾病发生的机制也具有重要的参考价值,可以为开展治疗性干预提供理论依据。
第七章细胞因子学时:3目的要求:1.掌握:细胞因子的概念、细胞因子的共同特性,掌握几种主要的细胞因子(IL-2、IL-12、IFN、TNF、CSF、EPO)的分泌细胞和生物学活性。
2.熟悉:其它细胞因子的分泌细胞和生物学活性。
3.了解:细胞因子受体家族及信号转导机制,了解细胞因子在临床上的应用。
教学内容:1.细胞因子的概念和共同特性。
2.细胞因子的种类和功能:IL-(IL-1、IL-2……IL-18)、IFN、TNF、CSF、趋化因子生长因子等。
3.细胞因子与疾病的发生,细胞因子与疾病的诊断及治疗。
[本章主要内容]一、细胞因子概述(一)细胞因子的概念细胞因子(cytokine,CK):是由细胞 (免疫细胞、非免疫细胞)合成、分泌的能调节多种细胞生理功能的低分子量蛋白质的统称。
(二)细胞因子的共同特性1.绝大多数细胞因子均为分子量为6~60KD的多肽或糖蛋白。
其结构有:单体,包括多数细胞因子;二聚体,包括IL-5、IL-10、IL-12、M-CSF、TGF-β及PDGF等;三聚体,如TNF。
2.具有高效能作用。
10-12mol/L就有明显的生物学作用。
细胞表面可表达高亲和性的受体,10~10,000个/细胞。
3.分泌为短时自限性。
无前体状态的储存,细胞受刺激活化后合成、分泌,刺激停止后合成停止。
4.可通过自分泌、旁分泌及内分泌方式发挥作用。
多数细胞因子以自分泌(autocrine)或旁分泌(paracrine)起作用;少数细胞因子(IL-1、IL-6、TNF-α等)还可通过内分泌(endocrine)方式起作用。
细胞因子产生的多源性及多向性:(1)一种细胞可分泌多种细胞因子;(2)几种不同类型的细胞可产生一种或多种相同的细胞因子。
6.发挥作用为非特异性、多效性及重叠性。
多效性是指一种细胞因子作用于多种靶细胞,产生不同的生物学效应。
重叠性是指不同细胞因子作用于同一靶细胞,产生相同或相似的生物学效应。
7.作用具有双重性。
介导生理作用,参与正常免疫应答,清除异物;介导病理作用,参与炎症反应、自身免疫病及肿瘤的发生、发展等。
8.细胞因子的网络效应。
即不同细胞因子间具有协同作用和拮抗作用。
细胞因子的合成分泌相互调节,受体表达相互调控,共同组成了细胞因子网络。
9.细胞因子与激素、神经肽和神经递质共同组成细胞间信号分子系统。
二、细胞因子的种类与功能根据功能可将细胞因子大致分为六大类:白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、趋化因子和生长因子。
白细胞介素(interleukins,ILs)ILs是能够介导白细胞之间和其他细胞之间相互作用的细胞因子。
已报告有20余种。
1. 白细胞介素-1(IL-1): 有两种存在形式,即IL-1α和IL-1β,结合相同受体。
细胞来源:主要为单核吞噬细胞,还有淋巴细胞、内皮细胞及角化细胞等。
主要生物学功能:(1)低浓度时主要具有免疫调节作用,如协同刺激增强T细胞和APC 活性;促B细胞增殖及抗体产生。
(2)高浓度时诱发肝急性期血浆蛋白合成,介导炎症反应;引起发热和恶病质状态。
2.白细胞介素-2(IL-2)细胞来源:主要由CD4+T细胞产生, CD8+T细胞也可产生。
以自分泌和旁分泌方式发挥效应。
主要生物学功能:(1)活化CD4+和CD8+T细胞,促细胞因子产生;(2)刺激NK细胞增殖、活化,诱导LAK细胞产生;(3)促活化B细胞增殖及产生抗体;(4)可激活单核-巨噬细胞。
3. 白细胞介素-4(IL-4)细胞来源:主要由Th2细胞产生。
主要生物学功能:(1)刺激B细胞活化、增殖,诱导Ig类别转换产生IgG1 和IgE,并促进其抗原递呈;(2)促进Th0细胞向Th2细胞分化;(3)抑制Th1细胞活化、增殖;(4)协同IL-3刺激肥大细胞增殖。
4.白细胞介素-6(IL-6)细胞来源:主要由Th2细胞产生,也可由单核-巨噬细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞产生。
主要生物学功能:(1)刺激肝细胞合成急性期血浆蛋白,参与炎症反应;(2)刺激活化B细胞的增殖,分泌抗体;(3)协同刺激T细胞、胸腺细胞和骨髓造血干细胞增殖;(4)促骨髓瘤细胞增殖。
5.白细胞介素-8(IL-8)细胞来源:主要由单核-巨噬细胞和内皮细胞产生,也可由上皮细胞和成纤维细胞产生。
主要生物学功能:(1)对中性粒细胞有强的趋化作用,对嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和淋巴细胞也有趋化作用;(2)活化中性粒细胞,参与炎症反应。
6.白细胞介素-10(IL-10)细胞来源:主要由Th2细胞和单核巨噬细胞产生;B细胞和上皮细胞也可产生。
主要生物学功能:(1)抑制巨噬细胞的抗原递呈和辅助T细胞应答功能;(2)抑制Th0细胞向Th1细胞分化及细胞因子产生;(3)可促B细胞分化增殖。
7.白细胞介素-12(IL-12)细胞来源:主要由T细胞、B细胞、单核-巨噬细胞产生。
主要生物学功能:(1)激活NK细胞;(2)促Th0细胞向Th1细胞分化、增殖;(3)刺激CD8+CTL细胞活化;(4)可协同IL-2诱生LAK细胞。
8.白细胞介素-18(IL-18)细胞来源:单核-巨噬细胞和上皮细胞。
主要生物学功能:(1)刺激活化T细胞产生细胞因子;(2)诱导NK细胞的细胞毒作用。
(二)干扰素(IFN)1.根据其来源、结构及生物学性质,可分为二型:I型干扰素: 包括IFN-α,由白细胞(主要为单核吞噬细胞)产生;IFN-β, 由成纤维细胞产生。
主要诱生剂为病毒和polyI-C (人工合成的双股RNA)Ⅱ型干扰素(又称γ-干扰素,IFN-γ):主要由活化的T细胞和NK细胞产生。
主要诱生剂为抗原或有丝分裂原。
2.主要生物学活性:Ⅰ型干扰素:(1)抗病毒、抗肿瘤作用:① 诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白,干扰病毒复制,抑制病毒感染或扩散; ②增强NK细胞和CTL细胞对病毒感染细胞和肿瘤细胞的杀伤破坏作用。
(2)免疫调节作用:与IⅠ型干扰素比较弱。
主要表现为 ① 促进MHC Ⅰ表达,增强内源性抗原递呈;②抑制MHC Ⅱ类分子表达,限制Th细胞激活。
Ⅱ型干扰素:(1)抗病毒、抗肿瘤作用与Ⅰ型干扰素的②类似,但作用较弱;(2)免疫调节作用:① 激活单核-巨噬细胞;② 促MHC I 类和MHC Ⅱ类分子的表达,增强NK细胞和CTL细胞的杀伤活性;③ 抑制Th0细胞向Th2细胞转化;④ 促T细胞和B细胞分化、增殖。
(三)肿瘤坏死因子(TNF)1975年,Garwell发现接种卡介苗(BCG)的小鼠注射脂多糖(LPS)后,血清中含有一种能杀死某些肿瘤细胞或使肿瘤组织发生出血坏死的物质,称为肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)。
根据其来源和结构的不同,可分为TNF-α(又称恶液质素)和TNF-β(又称淋巴毒素)。
二者结合同一受体。
细胞来源:TNF-α主要由单核-巨噬细胞产生;T细胞、NK细胞和肥大细胞也可产生。
TNF-β由T细胞产生,通常只在局部发挥效应。
主要生物学功能:(1)低浓度时,①促进血管内皮细胞ICAM-1等黏附分子表达,刺激血管内皮细胞、成纤维细胞、单核-巨噬细胞分泌 IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等细胞因子,诱导炎症反应;②促MHC Ⅰ类分子表达,增强CTL细胞对靶细胞的杀伤活性;③直接杀伤肿瘤细胞,引起肿瘤组织出血坏死。
(2)高浓度时,①直接作用于下丘脑体温调节中枢,引起发热反应;②协同IL-1、IL-6诱导肝细胞合成急性期蛋白;③抑制骨髓造血干细胞的分裂;④引起恶液质;⑤介导内毒素所致的休克。
(四)集落刺激因子(colony-stimulating factor,CSF)集落刺激因子是选择性刺激造血干细胞增生分化成某一谱系的细胞因子统称。
即在半固体培养基中使骨髓造血干细胞分化为不同谱系细胞集落的细胞因子。
主要包括:干细胞因子(stem cell factor,SCF,c-Kit配体),促多能干细胞分化;粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage CSF,GM-CSF),刺激骨髓各系前体细胞分化和骨髓前体细胞向粒细胞、单核细胞分化;粒细胞集落刺激因子(G-CSF),刺激粒细胞前体细胞的分化成熟,延长其存活时间,并增强其吞噬杀伤功能;巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF),刺激单核-巨噬细胞的分化增殖,延长其存活时间,并增强其功能;红细胞生成素(erythropoietin,EPO,)促骨髓红细胞前体分化成为成熟红细胞;血小板生成素(thrombopoietin,TPO),刺激骨髓巨核细胞分化成熟为血小板。
(五)趋化因子(chemokines)趋化因子是指对白细胞具有吸引趋化作用的细胞因子。
按照C(半胱氨酸)残基排列基序不同分亚族:(1)CXC亚族(α亚族),氨基端两个半胱氨酸被其它任一氨基酸分开。
主要代表成员是IL-8。
(2)CC亚族(β亚族),氨基端两个半胱氨酸相邻。
主要代表成员是MCP-1(单核细胞趋化蛋白-1) ,趋化并活化单个核细胞(单核细胞和T细胞)。
(3)C亚族(γ亚族),氨基端只含有一个半胱氨酸。
主要成员是lymphotactin,趋化淋巴细胞。
(4)CX3C亚族(δ亚族),两个半胱氨酸被三个氨基酸隔开。
成员是Fractalkine,趋化淋巴细胞和巨噬细胞。
(六)生长因子(growth factor,GF)生长因子是具有刺激细胞生长作用的细胞因子。
如转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、表皮生长因子(epithelial growth factor,EGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、神经生长因子(nerve growth factor,NGF)、血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)等。
转化生长因子β(TGF-β):在人类 有3种存在形式,TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。
细胞来源:主要由T细胞、B细胞和巨噬细胞产生,某些肿瘤细胞也可产生。
主要生物学功能:(1)抑制T细胞的增殖和细胞因子的产生;(2)抑制B细胞的增殖和T 细胞依赖性多克隆抗体的产生;(3)抑制NK细胞活化和IL-2的LAK细胞诱导作用;(4)抑制巨噬细胞活化。
(5)抑制多种细胞增殖(如内皮细胞、上皮细胞和平滑肌细胞),但促成纤维细胞增殖,加速伤口愈合。
三、细胞因子受体家族(一)细胞因子受体家族分类细胞因子受体均为跨膜糖蛋白,其结构含胞外区、跨膜区和胞浆区。
根据膜外区氨基酸序列的同源性及结构特征分为五个家族:1.免疫球蛋白超家族,包括IL-1R、IL-6R、M-CSFR、SCFR、PDGFR和FGFR等。