细胞因子受体

细胞因子及其受体Cytokineandcytokinereceptors细胞因子由免疫细胞和某些非免疫细胞（如血管内皮细胞、表皮细胞和成纤维细胞等）经刺激而合成分泌的一类小分子量可溶性糖蛋白。免疫细胞之间的信息交换及相互调节依赖于细胞因子。细胞因子除了介导、调节局部和全身免疫应答和炎症反应过程之外，还对伤口愈合、造血干细胞再生与分化密切相关。不包括免疫球蛋白、补体以及激素、神经肽、酶等生理性细胞产物。细胞因子概论一、研究简史1957Isaacs干扰素(interferon,IFN)1969Dumonde淋巴因子(lymphokine)单核因子(monokine)细胞因子(cytokines,CK)70~80年代:细胞因子纯化重组,统一命名1986年FDA批准临床应用(IFN-α)二、细胞因子的分类根据来源、功能和靶细胞分类根据作用分类：效应性和调节性(刺激,抑制)根据细胞因子的主要生物学活性分类综合分类：白细胞介素(interleukines,IL)干扰素(inteferons,IFN)肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactors,TNF)集落刺激因子(colony-stimulatingfactors,CSF)趋化因子(chemokines)促生长因子(growthfactors)三、细胞因子的特点1.细胞因子的产生和作用具有多向性单一刺激-----同一种细胞----多种细胞因子不同细胞----同一因子----不同类型靶细胞。2.正常的静息或休止状态的细胞必须经过激活后才能合成和分泌细胞因子。但是有些细胞不需外源刺激就可以自发地分泌某些细胞因子。3.自我调控的过程通常情况下，细胞因子极少储存，而是经过适当刺激后迅速合成，一旦合成后便分泌至细胞外以发挥生物学作用，刺激消失后合成亦较快停止并被迅速降解。肥大细胞胸腺细胞BIL-4pleiotropy活化、增殖、分化增殖增殖4．低分子量的分泌型蛋白质，常糖基化。5．需与靶细胞上的高亲和力受体特异结合后才发挥生物学效应。6．生物学效应极强ng,pg7．多种细胞因子也常具有某些相同或相似的生物学活性IL-2、IL-4、IL-9和IL-128．主要参与免疫反应和炎症反应。涉及到感染免疫、肿瘤免疫、自身免疫、移植免疫等诸多方面。9．以非特异性方式发挥生物学作用且不受MHC限制。10．某种细胞因子对靶细胞作用的强弱取决于细胞因子的局部浓度，靶细胞本身的类型（即作用于自身产生细胞）和旁分泌方式以及同时存在的其它细胞因子种类有关。血液循环细胞因子发挥作用的三种方式自分泌autocrine内分泌endocrine血液循环远距离作用旁分泌paracrine作用于比邻细胞作用于分泌细胞自身11.旁分泌或自分泌形式作用12．网络性,三种方式：（1）一种细胞因子诱导或抑制另一细胞因子的产生IL-1和TGF-β分别促进或抑制IL-2的产生；（2）调节同一种细胞因子受体的表达高剂量IL-2可诱导NK细胞表达高亲和力IL-2受体；（3）诱导或抑制其它细胞因子受体的表达TGF-β可降低T细胞IL-2受体的数量IL-6和IFN-γ可促进T细胞IL-2受体的表达。IL-4+IL-5B细胞IL-4IFN-g拮抗性antagonism丰裕性redundancy协同性synergy更有效地诱导IgE类别转换IL-4阻断IFN-g诱导类别转化的作用BIL-2、IL-4、IL-5均有刺激B细胞增殖的功能BBTH0TH2TH1IFN-gIL-2TNF-aIL-4IL-5IL-6IL-10化脓菌、蛋白质等细胞内寄生菌、病毒等DC1IL-12++DC2IL-12+/-体液免疫细胞免疫抑制起始阶段促进效应阶段四.细胞因子受体：细胞因子与靶细胞上的相应受体特异结合，受体介导细胞因子的作用－－通过信号传导，增强或抑制相关基因表达，从而发挥生物学效应。细胞因子与受体的亲和力极高(微量高效)，细胞因子可共用受体或受体共用信号传导链(作用相似)。ccccwsxws促红细胞生成免疫球蛋NGFRIFNR趋化因子素受体家族白超家族受体家族IL-2RcIL-6RIL-1RIL-3RIL-4RG-CSFRIL-5Ragcgp130IL-9RIL-7RLIFRGM-CSFREPORCNTFRPDGFRTNFRIFN-aRM-CSFRNGFRIFN-gRSCFRFasIL-10RbFGFRCD27c-kitCD30CD40DX40膜外膜内高亲和力IL-2受体ggaa低亲和力IL-2受体中等亲和力IL-2受体IL-2IL-2受体补充性控制蛋白家族细胞因子受体作用特点：细胞因子受体信号主要由JAK/STAT途径传递，还可引起细胞内发生不同蛋白质的磷酸化、肌醇磷酸代谢变化、钙离子变化等。一些受体本身就有激酶活性，例如M-CSF、SCF、EPO、PDGF、FGF、EGF、IGF-1、HGF等的受体。另一些受体没有蛋白激酶活性，但结合配体以后能活化其它有激酶活性的膜蛋白或胞浆内激酶，间接发挥作用。五、细胞因子的临床意义一、细胞因子与疾病正常情况下，细胞因子表达和分泌受机体严格的调控，在病理状态下、细胞因子会出现异常性表达，表现为细胞因子及其受体的缺陷，细胞因子表达过高，以及可溶性细胞因子受体的水平增加等。（一）细胞因子及其受体的缺陷包括先天性缺陷和继发性缺陷两种病理情况，例如先天性的性联重症联合免疫缺陷病人（XSCID），表现为体液免疫和细胞免疫的双重缺陷，出生后必须在无菌罩中生活，往往在幼儿期因感染而夭折。现已发现这种患者的IL-2受体γ链缺陷，由此导致IL-2、IL-4和IL-7的功能障碍，使免疫功能严重受损。细胞因子的继发性缺陷往往发生在感染、肿瘤等疾病以后，如人类免疫缺陷病毒（HIV）感染并破坏TH后，可导致TH细胞产生的各种细胞因子缺陷，免疫功能全面下降，从而表现出获得性免疫缺陷综合征（AIDS）的一系列症状。（二）细胞因子表达过高在炎症、自身免疫病、变态反应、休克等疾病时，某些细胞因子的表达量可成百上千倍地增加，例如为风湿关节炎的滑膜液中可发现IL-1、IL-6、IL-8水平明显高于正常人，而这些细胞因子均可促进炎症过程，使病情加重。应用细胞因子的抑制剂有可能治疗这类细胞因子水平升高的疾病。（三）可溶性细胞因子受体水平升高细胞膜表面的细胞因子受体可脱落下来，成为可溶性细胞因子受体，存在于体液和血清中，在某些疾病条件下，可出现可溶性细胞因子受体的水平升高。这类分子可能结合细胞因子，使其不再与膜表面的细胞因子受体结合，因而封闭了细胞因子的功能。六、细胞因子与治疗目前，重组细胞因子成为新一代的药物。做为药物它具有很多优越之处。例如细胞因子为人体自身成分，可调节机体的生理过程和提高免疫功能，很低剂量即可发挥作用，因而疗效显著，副作用小，是一种全新的生物制剂，已成为某些疑难病症不可缺少的治疗手段。已批准生产的细胞因子多肽药物药物名称适应症IFNα白血病、Kaposi肉瘤、肝炎、恶性肿、AIDSIFNβ多发性硬化症IFNγ慢性肉芽、生殖器疣、恶性肿瘤、过敏性皮炎、感染性疾病、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、AIDS、白血病、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、AIDS、再生障碍性贫血、MDSEpo慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血已批准临床试验的细胞因子多肽药物IL-Iα放疗、化疗所致的骨髓抑制、恶性肿瘤IL-1β放化疗所致的骨髓抑制、癌症、促进伤口愈合IL-3骨髓衰竭、血小板缺乏、自身骨髓移植、化疗佐剂、外周血干细胞移植IL-4免疫缺陷、恶习性肿瘤、疫苗佐剂IL-6放化疗所致血小板减小、恶习性肿瘤、疫苗佐剂M-CSF恶性肿瘤、白血病、骨髓移植、降胆固醇TNF恶性肿瘤干细胞因子（SCF）骨髓衰竭TGF-β炎症IL-11血小板减少症IL-1受体拮抗剂败血性休克，类风湿关节炎第二节干扰素英国Isaacs和Lindenmann1957年将56℃加热1h灭活的流感病毒加入到鸡胚绒毛尿囊膜碎片中，孵育后发现此膜能抵抗活流感病毒的感染，并且向外周释放具有干扰活性的因子，离心后吸取的上清液能使别的鸡胚绒毛尿囊膜碎片获得对病毒的抗性1950s干扰素含量极少，种属特异性限制使用70年代供血的白细胞中直接获得干扰素70年代后期动物细胞培养技术大规模生产80年代重组DNA技术的发展特定IFN在表达系统中克隆表达一、干扰素(inteferon,IFN)一类活性蛋白质。具有抗病毒、调节细胞生长和分化、调节免疫功能、以及维持某些动物细胞早期的胚胎发育等功能。天然制剂是混合物。(几个第一)根据结构同源性生物学活性(受体)：抗病毒活性调节免疫和细胞生长理化特点：pH2处理，56℃1小时处理来源：白细胞(a)，成纤维细胞()，淋巴细胞(g)，滋养层(t)分类：Ⅰ型IFN:IFN-a、IFN-、IFN-w、IFN-tⅡ型IFN:IFN-gIFN-aIFN-a基因都来源于同一祖先，有高度同源性。IFNA至少有21个非等位基因，另有些假基因，它们成簇状分布于9p21－pter。IFN-a主要由外周血白细胞产生，病毒、双股RNA、LPS和多种细胞因子可诱导其产生。分子结构和理化特性IFN-a有20多种亚型，均为165～166AA，不同亚型间氨基酸序列的同源性为70％。尤其值得注意的是，第1、29、99和139位上的半肮氨酸非常保守，形成两个二硫键(C1—C99，C29—C139)，二硫键对IFN-a的正确折叠、维持干扰素的立体结构和生物学活性十分重要。重组人IFN-a是最早应用重组DNA技术大量生产的细胞因子。对蛋白酶敏感。大多数IFN-a在4℃可以保存6个月以上，56℃处理10min保持稳定，pH2处理亦稳定，少数对上述处理敏感。IFN-结构与IFN-a有较大不同，主要由成纤维细胞、上皮细胞产生。二聚体的活性形式。IFN-只有一对二硫键，31与141位半胱氨酸之间形成的分子内二硫键对于IFN-β生物学活性非常很重要。糖基对生物学活性无影响。IFN-对蛋白酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶)敏感。pH2处理稳定。IFN-与IFN-a结合相同的受体，发挥类似的生物学活性。9p21—pter；166aa。IFN-g来自淋巴细胞培养上清中存在一种IFN，但抗原性不同于以往发现的IFN，遂命名为Ⅱ型IFN，1980年统一命名为IFN-γ。1981年Goeddle等将IFN-γ基因克隆成功。IFN-g以二或四聚体表现活性，主要由淋巴细胞(Th1、CTL、NK)产生。位于人12号染色体，成熟IFN-g有143个氨基酸残基。二、干扰素作用原理（一）生物活性较严格的种属特异性。Ⅰ型干扰素有较强的抗病毒作用和抑制肿瘤细胞增殖的作用，而Ⅱ型干扰素则具有较强的免疫调节作用。目前，国内外均已利用基因工程技术批量生产重组人IFNα、IFNβ、IFNγ，并投入抗病毒和肿瘤治疗的临床研究。1．抗病毒作用Ⅱ型干扰素几乎没有抗病毒和抗细胞增殖的活性。Ⅰ型干扰素具有广谱的抗病毒活性，对多种病毒如DNA病毒和RNA病毒均有抑制作用；但这种效应不是直接的，而是通过对宿主细胞的作用引起的。①对干扰素敏感的细胞表面存在于干扰素受体，核内有“抗病毒蛋白”基因，受干扰素作用后该基因活化，产生的抗病毒蛋白可阻止病毒mRNA翻译，并促进病毒mRNA降解。JAK-STAT2’，5’-An合成酶eIF-2a蛋白激酶抑制病毒的复制，促进降解。IFN-a的抗病毒作用病毒病毒复制抑制病毒复制信号转导IFN-aIFN-诱导蛋白诱导刺激胞核胞核②干扰素能提高细胞表面MHCⅠ类分子的表达水平，受到病毒感染的细胞表面MHCⅠ类分子的增加有助于向Tc细胞递呈抗原，引起靶细胞的溶解。③干扰素可增强NK细胞、T细胞对病毒感染的杀伤能力。2．抗肿瘤作用Ⅰ型干扰素能抑制细胞的DNA合成，减慢细胞的有丝分裂速度；这种抑制作用有明显的选择性，对肿瘤细胞的作用比对正常细胞的作用强500～1000倍。Ⅱ型干扰素也可通过直接增强机体免疫机制、加强免疫监督功能来实现其抗肿瘤效应。3