细胞因子的受体结构与功能

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细胞因子及其受体

近年来对于细胞因子的研究发展迅速, 已有百余种细胞因子被发现; 细胞因子产品已应用于临床. 有专门研究细胞因子的学会 ( 如 International cytokine society) 和刊物 (如 Cytokine).
3
二.细胞因子的分类
根据来源分类: 1.淋巴因子 (lymphokine)
6
细胞因子发挥作用的三种方式
自分泌 autocrine
作用于分泌细胞自身
旁分泌 paracrine
作用于比邻细胞
血液循环
内分泌 endocrine
远距离作用
7
四.细胞因子的作用特点
细胞因子通常以“非特异”方式发挥作用. 细胞因子与相应受体结合具有很高的亲和力,极少量就能产生明显生物学反应.
2. 干扰素（IFN）：机体在病毒感染时合成释放的，能干扰病毒DNA或RNA的复制.
3. 肿瘤坏死因子（TNF）：能使肿瘤发生出血和坏死.
4. 集落刺激因子（CSF）：能够刺激多能造血干细胞和不同发育阶段的造血干细胞的增殖分化.
5. 生长因子（GF）：刺激细胞生长、增殖.
6. 趋化因子（chemokine）：对粒细胞、单核巨噬细胞和淋巴细胞有趋化和激活作用.
•免疫调节作用
•大多数细胞因子具有上调免疫功能作用.eg: IL-1 •有些细胞因子具有免疫抑制作用. eg: TGF-β、 IL-10
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细胞因子的主要生物学作用(2)
•刺激造血细胞增殖分化
eg: GM-CSF
•参与和调节炎症反应
eg: TNF-α
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六.主要的细胞因子
1. 白细胞介素（白介素，IL）：由白细胞分泌并作用于白细胞的细胞因子.目前统一命名的有三十多种.

《医学免疫学教学课件》05 ck,cd,am

共用链（common chain）：
一条肽链参与多种CKR的组成，称为“共用链 ”或 “公有链”，主要与信号转导有关。特异性配体结合链称为“私有链（private chain）。
CK功能的重叠性主要是由CKR共用链决定的。
Structure of the IL-2 and IL-4 receptors Common and private chain
Lecture 5 Cytokines (CK)
Leukocyte Differentiation Antigens & Adhesion Molecules
第六章细胞因子第八章白细胞分化抗原与黏附分子
Part-1
Cytokines (CK)
主要内容
概念 CK的分类与命名 CK的共同特征 CK的受体 CK的生物学功能
细胞因子受体共用链
可溶性细胞因子受体 (sCKR )
sCKR 是CKR的一种特殊形式。sCKR的氨基酸序列与mCKR 胞膜外区同源，仅缺少跨膜区和胞内区。通过膜受体脱落或mCKR的不同剪接而形成。sCKR与细胞因子特异性结合，但亲和力一般比mCKR低。
sCKR的产生机制 – 膜受体脱落 – mCKR 的不同剪接
➢免疫球蛋白受体超家族（Ig receptor superfamily） ➢I型细胞因子受体（红细胞生成素受体超家族） ➢II型细胞因子受体（干扰素受体家族） ➢III型细胞因子受体（肿瘤坏死因子受体超家族） ➢趋化因子受体家族（G蛋白偶联受体超家族或七跨
膜α－螺旋受体）
细胞因子受体分类
免疫球蛋白超家族：
免疫球蛋白超家族（IgSF）细胞因子受体家族 C型凝集素家族整合素家族肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）肿瘤坏死因子受体超家族

(整理)第六章细胞因子

第六章细胞因子第一节细胞因子的共同特点一、细胞因子的概念细胞因子(cytokine)是由机体多种细胞分泌的小分子蛋白质，通过结合细胞表面的相应受体发挥以调节免疫应答为主的生物学作用。

二、细胞因子的命名细胞因子按其产生来源可分为：由单个核吞噬细胞产生的细胞因子称为单核因子(monokine)；由淋巴细胞产生的细胞因子称为淋巴因子(lymphokine)等。

按其作用可分为干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子、生长因子和趋化因子等。

部分由不同细胞分泌的细胞因子，其基因及编码蛋白与结构清楚者，在免疫调节、造血和炎症中发挥重要作用，又称为白细胞介素(interleukin，IL)。

三、细胞因子作用方式天然的细胞因子由抗原、丝裂原或其他刺激物所活化的细胞所分泌，通过旁分泌(paracrine)、自分泌(autocrine)或内分泌(endocrine)的方式发挥作用。

若某种细胞因子作用的靶细胞(细胞因子作用的细胞)也是其产生细胞，则该细胞因子对靶细胞表现出的生物学作用方式称为自分泌，如T淋巴细胞产生的白细胞介素-2(IL-2)可刺激T淋巴细胞本身生长。

若某种细胞产生的细胞因子主要作用于邻近的细胞，则该细胞因子对靶细胞表现出的生物学作用方式称为旁分泌，如树突状细胞产生的IL-12促进T淋巴细胞增殖及分化。

少数细胞因子如TNF-α、IL-1在体液中浓度很高时也作用于远处的靶细胞，表现为内分泌方式。

图细胞因子的自分泌、旁分泌或内分泌作用A. 自分泌；B. 旁分泌；C. 内分泌四、细胞因子作用特点细胞因子通常具有多效性、重叠性、拮抗性和协同性。

①多效性：一种细胞因子可作用于多种靶细胞，产生多种生物学效应，如干扰素可上调有核细胞表达MHC Ⅰ类分子，也可激活巨噬细胞。

②重叠性：几种不同的细胞因子作用于同一种靶细胞，产生相同或相似的生物学效应，如IL-2和IL-4均可刺激T淋巴细胞增殖。

③拮抗性：一种细胞因子抑制其他细胞因子的功能，如IL-4可抑制IFN- 刺激Th细胞向Thl细胞分化的功能。

细胞因子(Cytokine)讲义教材

5 致热：直接致热或者刺激单核巨噬细胞释放IL-1引起发热。
11
集落刺激因子
（ colony stimulating factor， CSF）
能选择性刺激多能造血干细胞和不同发育阶段造血干细胞定向增生分化，形成某一谱系细胞集落的细胞因子。
包括 GM-CSF、M-CSF、G-CSF、IL-3、EPO、 SCF及TPO
按功能
白细胞介素（IL) 干扰素（IFN) 肿瘤坏死因子（ TNF）集落刺激因子（CSF）趋化因子生长因子（GF）
3
白细胞介素（ interleukin， IL)
主要由白细胞产生，介导白细胞和其他细胞间的相互作用。
功能：调节免疫应答、介导炎症、刺激造血。目前报道的有30种，归类的18种。
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分类
按结构分为五个家族，大多CKR属于造血因子受体超家族。
1 免疫球蛋白超家族（IgSF） 2 Ⅰ型/EPO受体家族 3 Ⅱ型/IFN-R家族 4 Ⅲ型/TNF-R家族 5 趋化因子受体家族 6 可溶性细胞因子受体
VEGF(vascular thelial cell growth factor，
血管内皮细胞生长因子)等。
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TGF-β的功能
多种细胞和肿瘤细胞可分泌非活性的TGFβ，经酸或酶作用后显示活性。其对上皮细胞和神经外胚层来源的细胞起抑制作用；对间来源的细胞起刺激作用。
功能： 1 抑制上皮细胞、VEC、T、B增殖；抑制CK
2 免疫调节：上调Tc表达I类分子、IL2R、 IFN-R，促进Tc功能；上调巨噬细胞II类分子表达。
3抗感染：阻止病毒早期蛋白合成，抑制病毒复制；刺激肝细胞合成急性期蛋白。
4 致炎：诱导VEC表达AM并使之分泌促炎因子和趋化因子；诱导血液中白细胞表达粘附分子并粘附VEC，促使白细胞渗出。

细胞受体的种类与功能

Ｌａｉｇｅｖｒｎｎｅｉｎｆｒｓｅｉｌｔｐｃｂｏｏｙｒｖｅｎｅｃｉｇｏｈｒｄｆｓｎｏｄｌｃｏｌｅｒｎｎｉｍｅｔｄｓｇｐｃａｏｉｉｌｇｅｉｗｉｇｔａｈｎｆｔｅ３ｒｇａｅｏｅｉｒｍｄｅｓｈｏｎｏｏｄｉ
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细胞因子的种类与功能

（1）免疫调节作用(主要)：
a. 活化巨噬细胞；
子，提高
b. 促进APC(s)表达MHC-II类分
抗原递呈能力；
NK细胞
c. 促进MHC-I类分子表达，增强
和 CTL细胞的杀伤活性；
d. 促B 细胞分化、增殖；
合成。
e. 抑制Th2细胞分化及细胞因子
A
11
三、肿瘤坏死因子（tumor
TNF）：
necrosis factor,
b. 刺激单核巨噬细胞等合成、分泌细胞因
子(如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 等)，导
致炎性细胞浸润和增强吞噬细胞的杀伤。
（2）促MHC-I类分子表达，增强CTL对靶细
A
14
高浓度：--- 内分泌效应
（1）引起发热；（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）引起代谢紊乱，导致恶液质；（5）介导内毒素致感染性休克。
A
15
2．TNF-β
LT）
又称淋巴毒素（lymphotoxin，
与TNF-α的氨基酸序列为28%同源性，
二者结合同一受体。
细胞来源：激活的T细胞。
生物学功能：与TNF-α相似，在局部
发挥效应。
A
16
四、集落刺激因子
(colony- stimulating factor， CSF)：
概念：
某一细
细胞来源：胎盘（人类）
刍动物）
A
孕体（反
9
2. 主要生物学活性：
I 型干扰素：
（1）抗病毒和抗肿瘤： A. 诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白，
干扰病毒复制；

细胞因子(共84张PPT)

二、干扰素（interferon, IFN）
1. 1957年发现 2. 广谱抗病毒作用 3. 间接杀伤或抑制病毒，通过与细胞表面受体
作用使细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒的复制
4. 可增强NK、巨噬细胞和T淋巴细胞的活性，
发挥免疫调节作用
（一）分型（根据其来源、结构及生物学性质）
1. I型 IFN-α、IFN-β （1）细胞来源
重叠性：几种不同的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（如IL-4和IL-6 均刺激B细胞增殖）
协同性：两种或两种以上的细胞因子共同作用，并
且一种细胞因子强化另一种细胞因子的功
能，两者表现为协同作用，如IL-3和IL-11
共同刺激造血干细胞的分化成熟。
拮抗性：一种细胞因子抑制另一种细胞因子的功能。（如IL-4－－IFN-γ）
（1）局部低浓度激活T细胞、激活巨噬细胞。（2）大量产生内分泌效应：诱导肝脏急性期蛋
白合成；引起发热和恶病质。
（二）IL-6
1. 细胞来源主要由单核-巨噬细胞、Th2细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞产生。
2. 主要功能（1）刺激活化B细胞增殖，分泌抗体；（2）刺激Ｔ细胞增殖及CTL活化；（3）刺激肝细胞合成急性期蛋白，参与炎症反应；（4）促进血细胞发育。
2. 细胞来源：单核巨噬细胞（主要）；
肥大细胞。
T细胞、NK细胞和
3. 主要功能
(1) 低浓度 --- 自分泌、旁分泌效应 1) 诱导炎症反应： ①旁分泌：使血管内皮细胞表达ICAM-1，促白细胞聚集于炎症局部； ②自分泌：刺激单核巨噬细胞等合成、分泌细胞因
子(如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等)，导致炎性细胞浸润和增强吞噬细胞的杀伤。

医学免疫学总结——细胞因子

细胞因子（CK）本章教学大纲【目的要求】掌握细胞因子的概念与特点掌握细胞因子的分类熟悉细胞因子的生物学活性了解细胞因子受体细胞因子概念：细胞因子是由免疫原、丝裂原或其他因子刺激细胞所产生的低分子量可溶性蛋白质，为生物信息分子，具有调节固有免疫和适应性免疫应答，促进造血，刺激细胞活化、增殖和分化等功能。

第一节细胞因子的共同特点细胞因子的命名1. 根据来源：单核因子、淋巴因子等2.根据结构和功能：白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子CSF、肿瘤坏死因子TNF、趋化性细胞因子、生长因子GF一、细胞因子的基本特性●小分子蛋白质（8~30kD）单体存在●可溶性●高效性●与相应的受体结合发挥作用●可诱导产生●半衰期短●效应范围小，近距离作用二、细胞因子的作用方式三、细胞因子的功能特点1.多效性：一CK多靶多效2.重叠性：多CK一靶一效3.协同性：一CK强化它CK4.拮抗性：一CK抑制它CK5.网络性：多CK互相平衡6.多源性7.双重性第二节细胞因子的分类及功能细胞因子的分类白细胞介素(Interleukin, IL)是能够介导白细胞与白细胞之间和白细胞与其他细胞之间相互作用的细胞因子. IL-1, IL-2,IL-3,IL-4,……IL-38（一）IL-1 (又称淋巴细胞刺激因子)1. 细胞来源主要由活化的巨噬细胞和内皮细胞产生。

2. 存在形式IL-1α和IL-1β。

3. 主要生物学功能（1）刺激T细胞表达IL-2R及分泌IL-2。

（2）参与炎症反应。

（3）刺激造血。

（4）诱导内皮活化促凝血。

（5）致热源---发热。

（二）IL-2 (又称T细胞生长因子,TCGF)1. 细胞来源主要由活化T细胞产生。

2. 作用方式以自分泌和旁分泌方式发挥效应。

3. 主要生物学功能（1）活化T细胞，促进增殖，细胞因子产生；（2）刺激NK细胞增殖，增强NK杀伤活性及产生细胞因子，诱导LAK细胞产生；（3）促进B细胞增殖和分泌抗体；（4）激活巨噬细胞。

细胞因子

趋化因子 (Chemokines)
一类结构类似，分子量约8-10KD，由白细胞与造血微环境中的基质细胞分泌，可结合在内皮细胞的表面，具有对中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞趋化、激活作用的细胞因子。
根据其氨基端半胱氨酸（Cys）的数目以及排列方式，可分为4个家族：
小结
掌握细胞因子的概念掌握细胞因子的共同特性掌握细胞因子主要生物学活性熟悉重要的细胞因子的主要功能，如 IFN, TNF,
IL 和CSF 了解细胞因子受体的分子结构了解细胞因子的临床应用
及应答
IL-10:
主要由Th2细胞及Treg细胞产生一类重要的抑制性细胞因子
抑制巨噬细胞的抗原提呈功能抑制多种促炎细胞因子的产生抑制Th1细胞应答促进B细胞增殖分化及抗体产生协同促进肥大细胞和胸腺细胞生长
IL-17:
主要由Th17细胞产生一类重要的促炎细胞因子，可诱导人表皮细胞、内
IFN-a IFN- IFN-g
TNF-a TNF- CD40 神经生长因子（NGF） FAS
IL-8 RANTES MIP-1 PF4 MCAF NAP-2
第五节细胞因子与临床
细胞因子含量改变导致疾病
细胞因子及其受体减少高表达细胞因子高表达可溶性的细胞因子受体
一类能使肿瘤细胞发生出血坏死的细胞因子
根据其结构和来源不同，主要分为两类：
TNF-α 主要由激活的单核-巨噬细胞产生。参与炎症、免疫应答、抗肿瘤、参与内毒素性休克等病理过程，引起恶病质等。
TNF-β 又称淋巴毒素（lymphotoxin, LT），主要由激活的淋巴细胞产生。其生物学作用与TNF-α极为相似，最大不同在于LT在局部发挥作用。

北大医学研究生课程-分子免疫学-细胞因子和细胞因子受体-王璐教授

• 免疫细胞基因和蛋白表达谱分析
（IL-21·22·26·28A/B·29·31·32·34）
• 免疫相关疾病的易感基因或致病基因分析(IL-24)
• 利用免疫细胞筛选模型，开展基因表达或 RNAi的功能筛选2021/6/24
5
免疫细胞筛选技术在发现细胞分子研究的重要位置
生物信息学基因芯片
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。
2021/6/24
2细胞因子研究历史• 1957年，发现干扰素（IFN）
• 1969年，提出淋巴因子（lymphokine）的概念
• 1974年，定名细胞因子（cytokine）
获得的基因，ORF克隆连接在真核表达载体
转染293T细胞，检测其分泌表
2021/6/24
达
7
7
在免疫细胞中，检测其生物学功能
PBMC
Add the secreted
CD4 +CD45RA + naïve T cells
protein
Anti-CD3, anti-CD28, IL-12, IL-2, anti-IL-4
10
细胞因子的分类
根据产生细胞因子的细胞种类分类： 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
2021/6/24
11
根据细胞因子的结构和功能分类
1、白细胞介素(Interleukin, IL) 2、集落刺激因子(Colony-Stimulating Factor,
细胞因子和细胞因子受体

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细胞因子的受体结构与功能细胞因子是一类在细胞间传递信息、调节免疫、炎症等生理过程中发挥重要作用的分子。

它们可以通过结合相应的受体，触发一系列反应，如启动信号转导、催化酶活性、调控基因表达等。

细胞因子受体的结构和功能特点在不同分子中有所不同，但一般可以分为以下几类。

1. 经典细胞因子受体家族
经典细胞因子受体家族包括多种细胞因子的受体，如IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IFN-γ等等。

这些受体通常包含一个跨膜区域，以及一个在细胞质内的结构域。

它们的跨膜区域通常含有多个跨膜α 螺旋，这些跨膜α 螺旋能够通过水解能释放细胞因子。

它们的内在柄区域则通过酪氨酸激酶等机制连接细胞信号转导网络。

2. 细胞因子受体酶
这类受体酶是通过激活酶活性从而得到细胞因子的反应。

一个著名的例子是细胞因子生长因子受体（RTK），通过激活受体激
酶，在细胞膜上催化酶活性。

这一过程开启了调节信号转导、生长、凋亡等多种不同反应的基因表达。

3. TLRs
TLRs又称为Toll样受体是在许多不同的免疫反应中，尤其在识别病原菌和其他可能的免疫原时发挥了重要的角色。

该类受体的跨膜域包含20~27个α螺旋，这些α螺旋通过离子键和氢键与同样具有高度保守性N-末端底部的病原菌分子成结合。

4. G蛋白耦合受体
G蛋白耦合受体在不同物种、人体脏器以及表达部位中广泛存在。

其中细胞因子受体与G蛋白耦合通常涉及细胞外延起始点中的C末端，通过细胞因子受体维持群体的共振，促进了物质、能量的大规模流动。

总之，细胞因子受体的结构和功能在不同分子中存在着差异，但总的来说，它们都能发挥强大的作用，控制着许多重要的生理过程。

研究细胞因子受体的结构和功能，对于开发新的免疫调节
药物、治疗某些免疫相关疾病、探索生物学等方面都具有重要意义。