1、第七章 细胞因子（cytokines,CKs）,一类主要由免疫细胞和相关细胞活化后产生的高活性、多功能的小分子蛋白质。（不包括免疫球蛋白、补体和一般生理性细胞产物。）,细胞因子特点：1、结构特点低分子量多肽或糖蛋白，多以单体形式存在。2、产生特点产生细胞广泛，细胞活化后产生，一种细胞可产生多种细胞因子，同种细胞因子也可由多种不同细胞产生。3、作用特点需要与相应受体结合发挥功能，高效性（pmol/L）、多效性、重叠性、网络性，自分泌、旁分泌形式为主，有时也可内分泌方式作用于远端靶细胞。,细胞因子的来源,活化的免疫细胞：淋巴细胞尤其是T细胞、单核细胞/巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞等。 基质细胞类：血
2、管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、中枢神经系统的小胶质细胞等。 某些肿瘤细胞。,自分泌、旁分泌,自分泌 autocrine,内分泌 endocrine,血液循环,远距离作用,旁分泌 paracrine,作用于毗邻细胞,作用于分泌细胞自身,细胞因子的产生及分泌特点,肥大细胞,胸腺细胞,B,IL-4,多效性,活化、增殖、分化,增殖,增殖,IL-2、 IL-4、 IL-5,IL-4 + IL-5,B细胞,IL-4,IFN-g,拮抗性,重叠性,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,IFN-g 阻断IL-4诱导类别转化的作用，IL-4抑制IFN-g,B,B,B,多相性网络性效应,
3、多效性,重叠性,协同,拮抗,Cascade induction,细胞因子种类：白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、肿瘤坏死因子（TNF）、生长因子（GF）、趋化性细胞因子（chemokine）,interleukin，IL,自20世纪80年代起，由于陆续发现的多数细胞因子均来源于白细胞，并参与白细胞间的相互作用，故将他们统称为白细胞介素。目前已经证实，白细胞以外的其他某些细胞也产生IL，但仍沿用此名。目前已发现IL-1IL-22。,（一）白细胞介素(Interleukin,IL),1 产生细胞：淋巴细胞、单核吞噬细胞等2 作用介导白细胞间相互作用、调节细胞的生长分化、
4、参与免疫应答和介导炎症反应 3 种类：IL-1-IL-30,4 各论IL-1 发热, 促进T、B细胞增殖分化 IL-2 T细胞生长因子，增强NK细胞和LAK细胞的杀伤活性IL-3 刺激骨髓多能干细胞的增殖分化,IL-4：促进B细胞增殖分化，诱导B细胞发生Ig类别转换，产生IgE或IgG类抗体抑制Th1细胞 IL-5: 促进B细胞增殖分化，诱导B细胞发生Ig类别转换，产生IgA类抗体刺激T细胞增殖分化 IL-6：促进T、B细胞增殖分化,IL-7： 诱导胸腺细胞分化、前T和前B增殖 IL-8： 趋化因子 IL-10：抑制性细胞因子，抑制TH1细胞合成分泌细胞因子 IL-13: 抑制单核巨噬细胞合成
5、分泌炎性细胞因子（IL-1、6、8和TNF-）,（二）干扰素（Interferon,IFN）,抵抗病毒的感染,干扰病毒复制的细胞因子，包括 IFN、I型干扰素： 干扰素、 来源：白细胞、成纤维细胞、病毒感染的组织细胞等 功能：抗病毒感染、抗肿瘤生长免疫调节(较弱） 应用：病毒感染性疾病等，肝炎、 SARS,II型干扰素,：干扰素（IFN) 来源：活化的T细胞和NK细胞产生 功能：免疫调节提高单核巨噬细胞、树突状细胞的抗原提呈能力增强Tc细胞和NK细胞的杀伤活性抑制TH2细胞形成，下调体液免疫应答趋化作用抗病毒和抗肿瘤作用（次要）,病毒,病毒复制,抑制病 毒复制,信号转导,IFN-a,IFN-诱
6、导蛋白,诱导刺激,胞核,胞核,（三）肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)：可以直接诱导肿瘤细胞凋亡的细胞因子。 分类： TNF ：活化的单核巨噬细胞产生 亦称恶液质素 TNF：活化的T细胞产生，亦称淋巴毒素。 两种TNF的分子量为51kD， 结构为同源三聚体，具有相同的结合受体和生物学活性,TNF的生物学活性,1 杀瘤、抑瘤作用 （1）直接杀伤或抑制肿瘤细胞 （2）激活NK细胞和巨噬细胞，间接发挥作用 （3）损伤血管内皮细胞，促进血栓的形成，阻断肿瘤组织的血流供应，导致肿瘤出血坏死2 免疫调节作用（1）刺激靶细胞合成分泌细胞因子，如IL-1、IL-6、IL-8等（
7、2）增强T、B细胞对抗原和有丝分裂原的增殖反应（3）增强Tc细胞对靶细胞的杀伤活性,TNF的生物学活性,3 促进炎症反应 （1）诱导血管内皮细胞表达细胞间粘附分子1（ICAM-1) （2）分泌IL-1、 IL-8等炎症分子和趋化因子 （3）增强中性粒细胞和单核吞噬细胞的吞噬功能 4 抗病毒作用 （1）类似于IFN的作用 （2）直接杀伤病毒感染细胞,5 致热作用 内热性热源质(1)直接作用于下丘脑体温调节中枢 （2）刺激巨噬细胞释放IL-1 6 引发恶液质由TNF引起，能够促进蛋白脂肪消耗、分解，引起代谢紊乱表现为厌食、恶心、消瘦、衰弱和贫血,大剂量TNF注射造成恶液质的小鼠模型,分类 粒细胞集
8、落刺激因子（granulocyte-CSF, G-CSF) 巨噬细胞集落刺激因子（macrophage-CSF，MCSF) 粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 （granulocyte-maceophage-CSF, GM-CSF) 红细胞生成素（erythropoietin, EPO) 干细胞生成因子（stem cell factor,SCF) 多能集落刺激因子（multi-CSF),（四）集落刺激因子 (Colony stimulating factor, CSF):,集落刺激因子的作用,(五）生长因子(Growth factor)具有促进不同类型细胞生长效应的细胞因子 分类： 转化生长因子（tr
9、ansforming growth factor-,TGF) 表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF) 血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF) 成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor, FGF) 神经生长因子(nerve growth factor, NGF) 血小板衍生的生长因子（platelet derived growth factor, PDGF) 肝细胞生长因子（hepatic growth factor, HGF),转化生长因子,为同源二聚体，MW25kD 产
10、生细胞：正常细胞和肿瘤细胞,生物学活性： （1）对造血干细胞、上皮细胞、血管内皮细胞、T细胞和B细胞具有生长抑制作用，但对肿瘤细胞的生长无抑制作用 （2）抑制IL-2诱导的T、B细胞活化。 （3）抑制巨噬细胞、NK细胞、LAK细胞和Tc细胞的杀伤活性,4）促进间质细胞增殖，对成纤维细胞、成骨细胞和平滑肌细胞等促分裂作用 （5）对单核细胞和成纤维细胞具有趋化作用，促进伤口愈合。 （6）促进细胞外基质如 胶原蛋白和纤粘连蛋白的生成，在细胞形态维持和增殖、分化过程中起重要作用，有利于胚胎发育和细胞修复,(六） 趋化因子(Chemokine):一组具有趋化作用的细胞因子,能吸引免疫细胞到免疫应答局部,
11、参与免疫调节和免疫病理反应。,根据蛋白质的一级结构进行分类：CXC （）趋化因子；CC （）趋化因子；C （）趋化因子；CX3C （）趋化因子。,C为半胱氨酸,X为任意氨基酸,细胞因子受体（CKR）：膜结合型和可溶型。,1,五 细胞因子的主要生物学作用,1 抗感染和抗肿瘤 2 免疫调节作用 3 刺激造血细胞增殖分化 4 参与和调节炎症反应 5 其它,细胞因子（及受体）的临床意义细胞因子的存在与疾病发生细胞因子临床检测的意义细胞因子用于临床治疗（优点：不易引起免疫应答，活性高，不良反应停用后即消失。缺点：治疗效果体内外相差往往较大，半衰期较短，大剂量使用有较严重的不良反应。）,与细胞因子及其受体
12、 相关的生物制品,可溶性TNF: 治疗类风湿关节炎 IL-2: 免疫毒素治疗T细胞淋巴瘤 抗TNF抗体: 治疗肠道自身免疫炎症 抗IL-4抗体: 治疗变态反应性哮喘,细胞因子引起的病理反应,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）,细胞因子疗法可从以下几个方面加以改进,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 改进细胞因子在体内的应用方案 联合应用优于单独用 细胞因子基因疗法,新方向（传统的添加、阻断或拮抗疗法）细胞因子的基因疗法细胞因子的导向疗法细胞因子的衍生物研究,7. 细胞因子的临床应用
13、,1。重组细胞因子 利用基因工程技术生产的重组细胞因子治疗各种疾病，如肿瘤，感染，造血功能障碍等。在生物技术药物中，有相当比例的产品为重组细胞因子。,表。已批准上市的重组细胞因子药物,IFN 白血病、Kaposi肉瘤、肝炎、癌症、AIDS IFN 慢性肉芽肿、生殖器疣、过敏性皮炎、类风湿关节炎G-CSF 自身骨髓移植、化疗导致的粒细胞减少症、 再生障碍性贫血GM-CSF 自身骨髓移植、化疗导致的血细胞减少症、 再生障碍性贫血Epo 慢性肾衰导致贫血、癌症或癌症化疗导致的贫血、失血后贫血IL-2 癌症、免疫缺陷、疫苗佐剂 IFN 多发性硬化症 IL-11 放化疗所致血小板减少症 SCF 与G-C
14、SF联合应用与外周血干细胞移植EGF 外用药治疗烧伤、溃疡 bFGF 外用药治疗烧伤、外周神经炎,2。细胞因子抑制剂 用于治疗炎症，自身免疫病，移植排斥，休克等,CK,CK,CK,CK,Ab,CK,CKra,Soulble receptor,Receptor,细胞因子抑制剂的临床应用举例可溶性TNF受体治疗类风湿关节炎DAB389-IL-2免疫毒素治疗T细胞淋巴瘤抗TNF抗体治疗肠道自身免疫炎症,美国FDA2001年11月批准上市的IL-1ra（Kineret）,3。细胞因子检测 用于判断机体免疫功能，进行疾病辅助诊断，判断病程，预后，评价治疗效果4。重组细胞因子 作为佐剂与疫苗共用，预防感染
15、,5。细胞因子的基因治疗 将细胞因子或其受体基因通过 in vivo 或 ex vivo的途径导入病人体内，通过体内表达细胞因子治疗疾病。例如表达TNF的肿瘤疫苗；表达细胞因子的腺病毒或裸DNA直接体内注射等,IL-2受体链基因治疗（2000年法国2例，2002年英国1例）2例X联-SDID（11月，8月）治疗3天，10个月随访免疫功能正常,新细胞因子及其受体基因克隆化 基因Knockout技术在细胞因子研究的应用 细胞因子的信号传导和表达调控机理 细胞因子基因单核苷酸多态性（SNP） 细胞因子的临床应用 细胞因子的蛋白质工程,细胞因子研究热点,高活性长半衰期的细胞因子-Ig Fc融合蛋白,网
16、络上的细胞因子站点,http:/www.copewithcytokines.de/cope.cgi http:/cytokine.medic.kumamoto-u.ac.jp/ http:/bioinformatics.weizmann.ac.il/cytokine/ http:/ 北京大学人类疾病基因研究中心网址： http:/,第四节 细胞因子在临床上的应用一、细胞因子与疾病的发生1. 参与感染引起的炎症反应 如: TNF-、IL-1、IL-6、IL-8 等细胞子。2. 促进肿瘤细胞生长和转移如：TGF-、IL-10 、IL-6等细胞因子。3. 介导移植排斥反应如：IL-2、IFN-等细胞
17、因子。,4. 介导免疫性疾病 (1) 免疫缺陷 如：IL-2受体链基因(X染色体)突变 IL-2、IL-4、IL-7、IL-9及IL-15等细胞因子功能障碍。(2) 超敏反应如：IL-4、 IFN-等细胞因子。(3) 自身免疫性疾病如：IFN-、IL-2等细胞因子。,二、细胞因子与疾病的诊断及治疗1. 诊断 - 缺少特异性IL-2、IL-4、IL-5、IFN-等缺失 - T细胞活化及功能缺陷；TNF-（血清）- 类风湿关节炎、感染性休克等；IL-1、IL-6及TNF-（关节囊滑液）- 类风湿关节炎；IL-1（血清）- 慢性血清病、免疫复合物肾病等；sIL-2R（血清）- 白血病、多发性硬化、
18、AIDS、移植排斥反应等。,2. 治疗治疗方式： A. 细胞因子补充疗法B. 细胞因子阻断疗法（1）治疗炎症反应IFN-：疱疹性角膜炎、乙型肝炎等；IL-10：类风湿性关节炎。（2）治疗恶性肿瘤IL-2 ：肾细胞癌、黑色素瘤；IL-18、IL-10、IL-12、G-CSF、IFN-、 IFN-、TNF-等(转基因)：多种肿瘤。,（3）治疗自身免疫性疾病IFN- 多发性硬化症（MS）； IFN- 、 IL-1的抑制剂和TNF-的 McAb 类风湿性关节炎(RA）；抗IL-6 McAb SLE。,（4）治疗移植排斥IL-2、IL-3、IL-6、GM-CSF等： 骨髓移植；抗IL-2受体链McAb
19、：移植排斥。 （5）治疗造血系统疾病CSFs ： 造血功能异常；EPO ： 肾性贫血；M-CSF：白细胞减少。,部分用于临床的细胞因子及其抑制剂 EPO: 恶性肿瘤或化疗导致的贫血、慢性肾功衰竭导致的贫血、失血后贫血。 G-CSF:化疗导致的粒细胞减少症、自身骨髓移植、白血病、再生障碍性贫血、AIDS。 GM-CSF: 化疗导致的血细胞减少症、自身骨髓移植、再生障碍性贫血、AIDS、MDS。,IFN-: 恶性肿瘤、白血病、肝炎、AIDS、Kaposi肉瘤IFN-: 多发性硬化症IFN-: 恶性肿瘤、类风湿关节炎、感染性疾病、 慢性肉芽肿过敏性皮炎、生殖器疣IL-2 : 恶性肿瘤、免疫缺陷、疫苗
20、佐剂IL-11 : 恶性肿瘤、化疗导致的血小板减少症sTNF R- I : 类风湿关节炎,附： 细胞因子与临床,细胞因子具有广泛的生物学活性，不但参与体内多种生理活动，也与许多疾病过程的发生、发展密切相关。 一、细胞因子与疾病的发生（一）细菌内毒素性休克：（二）淋巴样及髓样肿瘤：,附： 细胞因子与临床,（三）免疫相关性疾病 1器官移植排斥反应 多种细胞因子参与急性移植排斥反应的发生 2免疫缺陷病 IL-2或IL-2R链缺陷或基因突变可导致重症联合免疫缺陷 3超敏反应 IL-4、IL-5和IL-6可正向调节IgE的合成或类型转换。 4自身免疫病 IFN-可诱导某些自身组织细胞表达MHC-类抗原，
21、导致自身免疫性损伤。,二、细胞因子与疾病的治疗,细胞因子相关的治疗方案主要包括： 细胞因子补充疗法，乃通过补充外源性细胞因子治疗疾病，例如应用IFN、IL-2、GM-CSF等抗肿瘤、抗感染、促进造血功能等； 细胞因子拮抗疗法，乃应用抗细胞因子抗体、细胞因子受体拮抗物等治疗炎症、移植排斥反应、自身免疫病及变态反应等。,附：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）,附：细胞因子疗法可从以下几个方面加以改进,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 改进细胞因子在体内的应用方案 联合应用优于单独用 细胞因子基因疗法,
