常见细胞因子、趋化因子及其受体

全国趋化因子理论与实验学习班参考资料北京大学人类疾病基因研究中心2002年8月18-19日细胞因子总论1．导言在免疫系统中，各种免疫细胞均能合成和分泌小分子的多肽类因子,它们调节机体的免疫调节功能,参与免疫细胞的增殖,分化和行使功能,这些因子统称为细胞因子(cytokine)。

细胞因子除存在于免疫系统外，在机体的各个系统也广泛存在,发挥极为重要的生理调节作用，某些情况下可产生病理作用。

与免疫有关的细胞因子主要包括淋巴细胞产生的淋巴因子、单核巨噬细胞产生的单核因子、白细胞介素(interleukin,IL)、干扰素(interferon,IFN)、集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、趋化因子(chemokine)、转化生长因子β（transforming growth factor β,TGFβ）等,它们在免疫系统中起着非常重要的调控作用,在异常情况下也会导致免疫病理反应。

1.1 研究历史1957年,Issacs等人发现病毒感染的细胞产生一种因子, 可抵抗病毒的感染, 干扰病毒的复制, 因而命名为干扰素，这是发现第一个细胞因子。

但以后很长时间内，对细胞因子的了解只限于发现一些细胞培养上清液具有各种生物学活性,例如,分裂素或抗原刺激的T淋巴细胞培养上清含有T细胞生长因子(T cell growth factor,TCGF)、B细胞生长因子(B cell growth factor,BCGF)、T细胞替代因子(T cell replacing factor)活性；脂多糖(LPS)刺激的单核巨噬细胞可产生淋巴细胞活化因子(lymphocyte activating factor,LAF)、肿瘤坏死因子活性等,这主要是由于这些细胞因子的含量非常低, 并且多种细胞因子同时存在, 纯化困难, 因而限制了对其进行结构和功能的研究。

细胞因子对体内外免疫应答的调节及其相互作用机制细胞因子是一类信号分子，能够在体内外的免疫应答中发挥重要作用。

它们通过与靶细胞的受体结合，调节免疫细胞的生长、分化、活化、增殖、迁移、凋亡等功能，参与免疫系统的调节和协调。

各种细胞因子之间也能相互作用，形成复杂的网络调节机制，影响着免疫应答的过程和结果。

一、细胞因子的分类和功能细胞因子是一类多功能的生物分子，包括细胞生长因子、趋化因子、细胞凋亡因子、炎症因子、免疫调节因子等。

它们根据其作用靶细胞的不同，可分为自身免疫反应和炎症反应中的细胞因子、体液免疫反应中的细胞因子和细胞增殖分化中的细胞因子等各种类型。

细胞因子在免疫应答中起到非常重要的作用，比如通过促进免疫细胞的增殖和分化等功能来调节免疫反应，同时还能参与肿瘤免疫、自身免疫、组织再生、炎症和感染等生物学过程。

例如，在感染过程中，炎症因子会激活巨噬细胞和树突状细胞等内源性抗原呈递细胞，提高其抗原特异性，促进CD4+T细胞和CD8+T细胞的参与，增强细胞毒性和细胞水平的免疫防御能力。

二、细胞因子的调节机制细胞因子受体是大多数细胞因子功能的关键，在免疫系统中也是调节和协调免疫应答的重要节点。

细胞因子通常具有高度的特异性，与其受体之间的结合对细胞本身的，增殖、分化、活化、迁移和凋亡等生物学过程能够产生调节和控制作用。

一方面，不同细胞因子也能够调节受体表达和亚型分布，从而影响受体的信号传导效率和特异性。

另一方面，许多细胞因子还通过信号通路的交叉与积累，可能产生相互协同的作用或产生竞争和抵消作用，从而影响细胞因子的调节效应和生物学效应。

以IL-2为例，它不仅能够直接激活CTL和NK细胞，促进T细胞和B细胞的增殖和分化，并加强巨噬细胞的吞噬能力；还能间接诱导IL-1β、IL-6等多种细胞因子的合成，通过形成正反馈回路来进一步加强免疫应答。

三、细胞因子的相互作用机制细胞因子之间的相互作用机制非常复杂，包括协同作用、拮抗作用、交叉调节作用和扰动作用等多种类型。

趋化因子(chemokines)：是指具有吸引白细胞移行到感染部位的一些低分子量趋化因子(多为8-10KD)的蛋白质(如IL-8、MCP-1等)，在炎症反应中具有重要作用。

趋化因子Chemokine激发白细胞趋化性的小分子分泌性蛋白质。

是可受化学诱导物及细胞因子调节、并能刺激细胞趋化运动的一类细胞因子。

依照保守的半胱氨酸残基，可分为：①α趋化因子，含有保守的半胱-X-半胱(C-X-C)模体，主要是激发中性粒细胞趋化性；②β趋化因子，含有相邻的半胱氨酸残基(C-C)，主要吸附单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞；③γ趋化因子，仅含有一对半胱氨酸残基，激发淋巴细胞趋化性(即淋巴细胞趋化因子)；④δ趋化因子，含有一个半胱-X-X-X-半胱(C-X-X-X-C)模体，其作用仅局限于脑部，并被锚定在膜上。

所有受体都是G蛋白偶联受体。

简介人体在防御和清除入侵病原体等异物时，有一种使白细胞趋集的功能，有一些物质能引起这种功能称之为趋化剂或趋化因子，IL－8同时也是一种趋化因子。

趋化因子也称做趋化激素、趋化素或是化学激素。

是一小分子细胞因子家族蛋白。

趋化因子蛋白的共同结构特征包括，分子量小(约8-10 千道尔顿)，有四个位置保守的半胱氨酸残基以保证其三级结构。

这些小蛋白因其有定向细胞趋化作用而得名。

当然，这些蛋白有些趋化因子历史上还有其他的名字, 包括已知的SIS细胞因子家族、 SIG细胞因子家族, SYC细胞因子家族和血小板因子-4家族。

有的趋化因子被认为促进炎症反应,而有些趋化因子被认为在正常的修复过程或发育中控制细胞的迁徙。

在所有脊椎动物和一些病毒和一些细菌中有趋化因子存在, 但不存在于其他无脊椎动物. 这些蛋白质结合到趋化因子受体而起作用，趋化因子受体是G蛋白偶连的跨膜受体，选择性地表达在靶细胞表面。

编辑本段功能趋化因子的主要作用是趋化细胞的迁移. 细胞沿着趋化因子浓度增加的信号向趋化因子源处的迁徙。

有些趋化因子在免疫监视过程中控制免疫细胞趋化，如诱导淋巴细胞到淋巴结。

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。

细胞因子细胞因子受体相互作用通路介绍概述说明1. 引言1.1 概述细胞因子是一类具有调节和介导细胞间相互作用的蛋白质分子，它们在多种生理和病理过程中起着重要作用。

细胞因子受体是细胞表面上存在的特定蛋白质结构，能够与细胞因子结合并传递信号，参与调控细胞功能和免疫反应。

细胞因子与其受体之间的相互作用通路对于正常生物学过程的进行至关重要。

1.2 文章结构本文将首先介绍细胞因子及其定义、作用以及分类特点，并着重说明其与免疫调节之间的关系。

接下来将详细讨论细胞因子受体的基本概念和类型以及其结构和功能特点，包括受体信号转导途径等方面内容。

随后，我们将深入探讨细胞因子与细胞因子受体之间的相互作用机制，包括结合亲和力和特异性介导的相互作用方式，并分析这些相互作用后所带来的效应和功能调控。

最后，在总结中我们将强调细胞因子细胞因子受体相互作用通路的重要性，并展望未来在这一领域的研究方向。

1.3 目的本文旨在全面介绍细胞因子与细胞因子受体之间的相互作用通路，探讨其在生理和病理过程中的重要性。

通过对相关文献和研究成果的整理和分析，我们将尽可能详尽地介绍这一领域的最新进展和发现，以期促进对于细胞因子与细胞因子受体相互作用机制的深入理解，并为该领域未来研究提供启示和参考。

2. 细胞因子：2.1 定义和作用：细胞因子是一种分泌于细胞之间起到介导细胞信号传递的蛋白质或小分子。

它们在机体内起到调控和协调免疫反应、细胞增殖、发育和分化以及组织修复等多个生理过程中起着重要的作用。

细胞因子通过与其相应的受体结合，激活特定的信号传导途径，从而在细胞内产生一系列生物学效应。

2.2 分类和特点：根据其功能和结构特点，细胞因子可被划分为许多不同的类别。

常见的分类包括生长因子、趋化因子、淋巴因子和干扰素等。

不同类型的细胞因子具有不同的分泌来源、靶向细胞种类及其生物学效应。

2.3 细胞因子与免疫调节：在免疫系统中，细胞因子扮演着重要角色。

它们参与调节免疫应答、促进或抑制免疫反应，并调控T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞等免疫细胞的活性。

徐琦新疆医科大学免疫学教研室细胞因子cytokine,CK细胞因子☐掌握：细胞因子的概念；细胞因子的种类。

☐熟悉：细胞因子的共同特性；细胞因子的生物学活性。

☐了解：细胞因子受体种类；细胞因子与临床的关系。

本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床引言⏹免疫应答过程涉及多种免疫细胞间的相互作用，而这些作用是由可溶性分子和细胞膜分子所介导。

⏹介导免疫细胞间信息交流的可溶性分子主要是细胞因子、激素和神经递质。

⏹介导免疫细胞相互接触、相互作用的膜分子包括CD、AM、MHC分子、TCR、BCR等。

CK概念⏹CK是由细胞分泌的高活性小分子可溶性蛋白质，具有多种功能。

☐CK由细胞分泌，作用对象也须是细胞。

☐CK通过结合细胞表面的相应受体，调节细胞的各种状态，并介导细胞间的信息传导。

☐已发现200余种。

☐少数CK也有跨膜蛋白形式。

☐8-80Kda，多数<30Kda，单链。

本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床最初按来源分类⏹淋巴因子（lymphokine）: IL-2⏹单核因子（monokine）: IL-1⏹其他细胞产生的CK：EPO⏹白细胞介素(Interleukin, IL)☐由白细胞产生并介导白细胞间相互作用，IL-1～IL-38⏹干扰素(Interferon, IFN)☐干扰病毒复制，IFN-α,IFN-β,IFN-γ⏹肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor, TNF)☐使肿瘤细胞死亡，TNF-α,TNF-β(LT-α)⏹集落刺激因子(Colony stimulating factor, CSF)☐刺激造血细胞的分化发育，G-CSF, GM-CSF, M-CSF, EPO, TPO……⏹生长因子(Growth factor, GF)☐刺激细胞的生长和分化，TGF-β, EGF, VEGF……⏹趋化因子(Chemokine)☐趋化靶细胞，IL-8, MCP-1……本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床CK作用的共同特点⏹理化特性：1.小分子可溶性蛋白(8-30KD)；2.多为单链；无抗原特异性3.与受体结合后发挥作用；3.可诱导产生，半衰期短；⏹作用方式和特点：高效性；时效性；局部作用以自分泌和旁分泌为主；多源性；多样性；自限性分泌；⏹存在方式和产生特点：多效性；重叠性；协同性；拮抗性CK的局部分泌方式本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床重点⏹调节固有性免疫☐激活NK细胞和单核-巨噬细胞⏹调节适应性免疫☐T细胞分泌的因子调节免疫⏹刺激造血☐CSF、IL参与造血细胞的分化⏹促进细胞凋亡☐直接(TNF等)，间接(IL-2等)⏹参与炎症反应☐TNF-α、IL-1、IL-6、IFN-γ、趋化因子等被称为促炎性细胞因子⏹其它☐刺激组织的生长与再生，与神经、内分泌系统的关联……Th1与Th2的平衡CK调节B细胞活化与分化CK刺激造血本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床五类CKR结构CK功能抑制分子•CKR拮抗剂•可溶性CKR本章主要内容一、概述二、细胞因子分类三、细胞因子的共同特点四、细胞因子的免疫学功能五、细胞因子受体六、细胞因子与临床⏹细胞因子与炎症☐促进炎性细胞的渗出与趋化☐激活炎性细胞☐引起发热、参与炎症病理性损害⏹细胞因子与肿瘤☐抗肿瘤作用:IL-2, TNF☐促肿瘤生长:IL-6⏹细胞因子与移植排斥反应:☐IL-2, IL-1, TNF,IFN-γ增高⏹细胞因子与免疫性疾病☐免疫缺陷病(SCID, AIDS)☐超敏反应☐自身免疫病“细胞因子风暴”与炎症细胞因子临床应用存在下列问题⏹体内效果远不如在体外理想⏹体内应用毒性反应相当严重⏹细胞因子的半衰期过短（以分钟计）细胞因子疗法的改进方案⏹细胞因子的局部应用⏹诱导机体持续产生内源性细胞因子⏹细胞因子导向疗法⏹改进体内的应用方案，联合应用优于单独用⏹细胞因子基因疗法小结1. 细胞因子的分类：白细胞介素，干扰素，肿瘤坏死因子，集落刺激因子，趋化因子，生长因子；2.细胞因子的生物学活性包括：调节固有性免疫；调节适应性免疫；刺激造血；促进细胞凋亡，参与炎症反应，刺激组织的生长与再生，与神经、内分泌系统的关联等；3.细胞因子的共同特点复习思考题1. 简述细胞因子的种类。

细胞因子的种类与功能人教2019版高中生物学选择性必修一提到了几种细胞因子：那么，细胞因子有哪些？各有什么功能？细胞因子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。

细胞因子的作用方式细胞因子种类及功能特点细胞因子种类繁多，已发现200余种人细胞因子，根据结构和功能可分为六大类。

1.白细胞介素（interleukin，IL）早期发现细胞因子是由白细胞产生又在白细胞间发挥调节作用，故命名为白细胞介素（IL）。

按照其发现顺序给予Ⅱ序号（如IL-1、IL-2等）并命名，目前已经命名38种（IL-1~IL-38）。

2. 集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）是指能够刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞分化、增殖的细胞因子。

主要包括粒细胞-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）和血小板生成素（TPO）等，它们分别诱导造血干细胞或祖细胞分化、增殖成为相应的细胞。

IL-3诱导早期造血祖细胞分化、增殖为多种血细胞，因此也具有集落刺激因子的功能。

3.干扰素（interferon，IFN）因具有干扰病毒复制的功能而得名。

IFN根据来源和理化性质的不同，可分为I型和Ⅱ型干扰素，I型干扰素主要包括IFN-a、IFN-β，主要由病毒感染的细胞产生；Ⅱ型干扰素即IFN-γ，主要由活化T细胞和NK细胞产生。

不同IFN的生物活性相似，具有抗病毒、抗细胞增殖、抗肿瘤和免疫调节等作用。

目前已发现10余种干扰素家族的细胞因子。

4.肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）肿瘤坏死因子因最初被发现其能造成肿瘤组织坏死而得名。

分为TNF-α和TNF-β两种，前者主要由活化的单核/巨噬细胞产生，后者主要由活化的T细胞产生，又称淋巴毒素（lymphotoxin，LT）。