細(xì)胞因子及補(bǔ)體系統(tǒng)分析和調(diào)理機(jī)制

1、細(xì)胞因子及補(bǔ)體系統(tǒng)分析和調(diào)理機(jī)制概念與種類細(xì)胞因子的概念細(xì)胞因子的種類特性與生物學(xué)作用細(xì)胞因子的特性細(xì)胞因子的主要生物學(xué)作用第1節(jié) 細(xì)胞因子的概念與種類一、概念： 細(xì)胞因子是多種細(xì)胞所分泌的能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化、調(diào)節(jié)免疫功能、參與炎癥發(fā)生和創(chuàng)傷愈合等小分子多肽的統(tǒng)稱。 免疫球蛋白、補(bǔ)體不包括在細(xì)胞因子之列。二、細(xì)胞因子的種類根據(jù)細(xì)胞因子主要的功能不同分類 ：白細(xì)胞介素干擾素腫瘤壞死因子集落刺激因子生長(zhǎng)因子趨化性細(xì)胞因子一、白細(xì)胞介素（ Interleukin ， IL ） 最初是指由白細(xì)胞產(chǎn)生又在白細(xì)胞間發(fā)揮作用的細(xì)胞因子，雖然后來發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞介素可由其他細(xì)胞產(chǎn)生， 也可作用于其他細(xì)胞，但這一名稱

2、仍被廣泛使用著。目前已報(bào)導(dǎo)的白細(xì)胞介素已有 29 種（ IL-1 - 29 ）。二、干擾素（ Interferon ， IFN ）干擾素是最先發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子，因其具有干擾病毒感染和復(fù)制的能力故稱干擾素。根據(jù)來源和理化性質(zhì)，可將干擾素分為 、 和 三種類型。 IFN-/ 主要由白細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和病毒感染的組織細(xì)胞產(chǎn)生，也稱為 型干擾素。 IFN- 主要由活化 T 細(xì)胞和 NK 細(xì)胞產(chǎn)生，也稱為 型干擾素。三、腫瘤壞死因子（ Tumor necrosis factor ， TNF ）腫瘤壞死因子是 Garwell 等在 1975 年發(fā)現(xiàn)的一種能使腫瘤發(fā)生出血壞死的物質(zhì)。腫瘤壞死因子分為 TNF-

3、 和 TNF- 兩種。TNF-主要由活化的單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，抗原刺激的 T 細(xì)胞、活化的 NK 細(xì)胞和肥大細(xì)胞也分泌 TNF- 。 TNF- 主要由活化的 T 細(xì)胞產(chǎn)生，又稱淋巴毒素（ lymphotoxin ， LT ）。四、集落刺激因子（ Colony-stimulating factor ， CSF ） 集落刺激因子是指能夠刺激多能造血干細(xì)胞和不同發(fā)育分化階段的造血干細(xì)胞進(jìn)行增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應(yīng)細(xì)胞集落的細(xì)胞因子。目前發(fā)現(xiàn)的集落刺激因子有：粒細(xì)胞 - 巨噬細(xì)胞集落刺激因子（ GM-CSF ）、單核 - 巨噬細(xì)胞集落刺激因子（ M-CSF ）、粒細(xì)胞集落刺激因子（ G-CS

4、F ）。第2節(jié) 特性與生物學(xué)作用一、細(xì)胞因子的特性（一）理化特性 細(xì)胞因子是糖蛋白，分子量為 8-80kD ，大多數(shù)為 15-30kD （二）分泌特性 多細(xì)胞來源短暫的自限性分泌： 細(xì)胞因子一般無前體狀態(tài)的儲(chǔ)存。當(dāng)細(xì)胞因子產(chǎn)生細(xì)胞受刺激后，啟動(dòng)細(xì)胞因子基因轉(zhuǎn)錄，該過程通常十分短暫，而且細(xì)胞因子的mRNA極易降解，故細(xì)胞因子的合成具有自限性。（二）分泌特性 以旁分泌（ paracrine ）、自分泌（ autocrine ）或內(nèi)分泌（ endocrine ）的方式發(fā)揮作用。旁分泌，作用于鄰近細(xì)胞，其作用方式是短暫地產(chǎn)生并在局部發(fā)揮作用自分泌，分泌的細(xì)胞因子主要作用于產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞本身內(nèi)分泌，

5、通過循環(huán)系統(tǒng)作用于遠(yuǎn)處細(xì)胞（三）細(xì)胞因子的作用特點(diǎn)具有激素樣活性作用細(xì)胞因子通過對(duì)細(xì)胞因子受體發(fā)揮作用多效性：一種細(xì)胞因子可作用于不同類型的靶細(xì)胞，產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)。 冗余性：幾種不同的細(xì)胞因子也可作用于同一種靶細(xì)胞發(fā)生作用，產(chǎn)生相同或相似的生物學(xué)效應(yīng)：如IL-2、IL-4、IL-9 和IL-12都能維持和促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖。 頡頏性 （xihng）：不相上下，相抗衡 引申為不相上下（四）細(xì)胞因子的網(wǎng)絡(luò)性細(xì)胞因子間可相互誘生：如IL-1能誘生IFN-/、IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8等多種細(xì)胞因子，由此形成一種級(jí)聯(lián)反應(yīng)，表現(xiàn)正向或負(fù)向調(diào)節(jié)效應(yīng)。細(xì)胞因子受體表達(dá)的

6、調(diào)節(jié)：如IL-1、IL-5、IL-6、IL-11、IL-7、TNF等均能促進(jìn)IL-2受體的表達(dá)；IL-1能降低TNF受體密度；多數(shù)細(xì)胞因子對(duì)自身受體的表達(dá)呈負(fù)調(diào)節(jié)，對(duì)其他細(xì)胞因子受體表達(dá)呈正調(diào)節(jié)。細(xì)胞因子間生物學(xué)活性的相互影響：某些細(xì)胞因子對(duì)特定生物學(xué)效應(yīng)顯示協(xié)同作用，如IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、TNF等協(xié)同促進(jìn)活化的B細(xì)胞增生；低濃度IFN-或TNF單獨(dú)應(yīng)用不能激活巨噬細(xì)胞，聯(lián)合使用有顯著的激活作用。二、細(xì)胞因子的生物學(xué)作用介導(dǎo)和調(diào)節(jié)固有免疫介導(dǎo)和調(diào)節(jié)特異性免疫應(yīng)答刺激造血功能參與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)血管生成：血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)

7、 第二節(jié) 補(bǔ) 體 系 統(tǒng) Complement 補(bǔ)體的發(fā)現(xiàn)Jules Bordet (1870-1961)Discoverer of complement 細(xì)菌發(fā)生凝集細(xì)菌發(fā)生溶解不耐熱的成分，能輔助特異性抗體的溶菌作用，稱為補(bǔ)體（complement)補(bǔ)體與抗體的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：補(bǔ)體：是機(jī)體免疫系統(tǒng)的一種獨(dú)立的系統(tǒng)，主要是存在于血清，體液及組織細(xì)胞表面的特殊蛋白系統(tǒng)，人體有30多種，補(bǔ)體系統(tǒng)的激活須有抗原抗體復(fù)合物的參與（經(jīng)典途徑）?？贵w：抗原進(jìn)入機(jī)體刺激機(jī)體，是由機(jī)體漿細(xì)胞產(chǎn)生的，可與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性的免疫反應(yīng)，形成抗原抗體復(fù)合物。最明顯區(qū)別的就是：補(bǔ)體系統(tǒng)是非特異性免疫因素之一，而抗

8、體是特異性免疫因素之一?？贵w只能用于一種抗原，而補(bǔ)體可以用于多種抗原。補(bǔ)體與抗體的聯(lián)系與獨(dú)立性獨(dú)立性：自身免疫性溶血，如果有補(bǔ)體參與時(shí)，補(bǔ)體通過一系列的激活，最后形成 膜攻擊復(fù)合物（membrane attack complex），它可以直接攻擊紅細(xì)胞膜，導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂，這就是所謂“血管內(nèi)溶血”。沒有補(bǔ)體參與的免疫性溶血，抗體與紅細(xì)胞膜上抗原結(jié)合后，沒有直接把紅細(xì)胞破壞，而是把紅細(xì)胞“致敏”，致敏RBC在通過脾臟等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)時(shí)，被吞噬細(xì)胞“吃掉”，這就是所謂“血管外溶血”。第一部分 補(bǔ)體概述補(bǔ)體系統(tǒng)（complement system): 廣泛存在于血清、組織液與細(xì)胞膜表面的，一組經(jīng)活化后具

9、有酶活性的蛋白質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng)，包括30余種組分，故稱為補(bǔ)體系統(tǒng)。一 補(bǔ)體系統(tǒng)的組成1、補(bǔ)體的固有成分 存在于體液，參與補(bǔ)體激活級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 參與經(jīng)典激活途徑的：C1、C2、C4參與旁路激活途徑的：B、D、P因子參與甘露糖結(jié)合凝集素激活途徑的：甘露糖結(jié)合的凝集素（MBL）、MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶（MASP）共同組分：C3、C5C9 一 補(bǔ)體系統(tǒng)的組成2、補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白可溶性或膜型分子，調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化，如H因子、I因子等。3、補(bǔ)體受體表達(dá)于各種細(xì)胞表面，與補(bǔ)體活性片段結(jié)合，如CR1-CR5，C3aR、C4aR、C5aR固有成分按發(fā)現(xiàn)先后命名（C1-C9)或用大寫英文字母命名(B、D、P因子等）。調(diào)節(jié)蛋白多

10、按功能命名。裂解片斷加英文小寫字母作為后綴。具酶活性的成分加上劃線。滅活片斷在前加字母i。C3C3a+C3b C3bBb iC3b補(bǔ)體的命名補(bǔ)體理化性質(zhì)多球蛋白，少、球蛋白。 C3最多血清含量相對(duì)穩(wěn)定，與抗原刺激無關(guān)不隨機(jī)體特異性免疫建立與增強(qiáng)而升高均為糖蛋白，對(duì)熱不穩(wěn)定（56， 30min滅活），沒有種屬特異性。主要來源于肝臟，少數(shù)來自其他細(xì)胞（如單核/巨噬細(xì)胞），屬急性期蛋白。第二部分 補(bǔ)體的激活補(bǔ)體的激活的三條途徑 1、補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑 2、補(bǔ)體活化的MBL途徑 3、補(bǔ)體活化旁路途徑哪種途徑在發(fā)揮抗感染作用中最早出現(xiàn)？旁路途徑經(jīng)典激活途徑(classical pathway)由C1活化

11、開始的補(bǔ)體激活途徑激活物主要是免疫復(fù)合物(IC)IgM,IgG與抗原結(jié)合，F(xiàn)c段構(gòu)象發(fā)生改變C1分子必須同時(shí)與兩個(gè)或以上Ig分子Fc段結(jié)合與抗原結(jié)合的單個(gè)IgM分子可有效激活C1分子 C1分子C1q,C1r,C1s等3種分子組成的多聚體復(fù)合物：6聚體C1q亞單位球部：與Ig Fc段結(jié)合C1r,C1s:單鏈蛋白質(zhì),絲氨酸蛋白酶補(bǔ)體活化途徑的識(shí)別階段1.Ig,抗原結(jié)合段構(gòu)象改變頭部與Fc段結(jié)合亞單位構(gòu)象改變5.裂解C1r6.裂解C1s經(jīng)典途徑的激活階段C1s裂解后產(chǎn)生的小片段:具有酶活性StartMg2+ Ca2+膜攻擊階段*三條補(bǔ)體活化途徑共同末端通路轉(zhuǎn)化酶裂解C5,產(chǎn)生C5a,C5b.補(bǔ)體級(jí)聯(lián)

12、反應(yīng)過程中最后一個(gè)酶促反應(yīng).2.C5b+C6,C7,插入脂質(zhì)雙層膜。再與C8結(jié)合,形成C5b678,穩(wěn)定附著在細(xì)胞膜上.3.膜攻擊復(fù)合物（Membrane Attack Complex,MAC）C5b678結(jié)合12-15個(gè)C9分子而成的多聚體，插入靶細(xì)胞脂質(zhì)雙層膜,內(nèi)徑11nm 小孔，胞內(nèi)滲透壓下降,靶細(xì)胞死亡,細(xì)胞形態(tài)改變.旁路途徑激活由C3開始，不依賴于特異性抗體參與成分:C3、B、D、P因子激活物:細(xì)菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、凝集的IgA、 IgG4等 提供補(bǔ)體激活反應(yīng)所需微環(huán)境感染早期的防御機(jī)制旁路途徑的準(zhǔn)備階段Mg2+正常時(shí)，有少量C3裂解，機(jī)體處于準(zhǔn)備狀態(tài)。Mg2+C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶

13、細(xì)菌、內(nèi)毒素、酵母多糖等激活物主要為C3b和C3bBb提供不易被H因子和I因子滅活的微環(huán)境和接觸表面進(jìn)入液相Bb:具酶活性穩(wěn)定結(jié)構(gòu)附于顆粒性表面補(bǔ)體激活的旁路途徑與c3b放大效應(yīng)MBL：甘露糖結(jié)合凝集素；MASP：MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶。 激活物質(zhì)為含N氨基半乳糖或甘露糖基的病原微生物。活化不需C1，而由MASP、C4、C2、C3介導(dǎo)。對(duì)經(jīng)典和旁路兩條途徑有交叉促進(jìn)作用MBL途徑 MBL途徑的激活激活物：細(xì)菌，LPS，酵母多糖，葡聚糖MBL結(jié)合細(xì)菌甘露糖殘基,構(gòu)象發(fā)生改變激活MASP MASP1可直接裂解C3后，同旁路途徑; MASP2水解C4及C2后，同經(jīng)典途徑。經(jīng)典激活途徑三條補(bǔ)體激活途

14、徑的特點(diǎn)及比較1.均需要激活物。2.均為級(jí)聯(lián)反應(yīng)，每一步都產(chǎn)生擴(kuò)大效應(yīng)“滾雪球”。3.有共同的末端效應(yīng)MAC溶解靶細(xì)胞。4.有某些共同的調(diào)節(jié)機(jī)制。三條激活途徑的共同點(diǎn) 三條激活途徑的不同點(diǎn)比較項(xiàng)目 經(jīng)典途徑 MBL途徑 旁路途徑 激活物 抗原抗體復(fù)合物 含甘露糖基的 病原體表面成分 病原微生物 內(nèi)毒素、酵母多糖等參與成分 C1C9 MBL、MASP， B、D、P因子 C2C9 C3、 C5C9 抗感染作用 特免效應(yīng)階段 非特異性免疫 非特異性免疫 感染中晚期 感染早期 感染早期C3轉(zhuǎn)化酶 C4b2a C4b2a C3bBbC5轉(zhuǎn)化酶 C4b2a3b C4b2a3b C3bBb3b第三部分 補(bǔ)體

15、系統(tǒng)的調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化的調(diào)控機(jī)制：控制活化的啟動(dòng)；活性片段的自發(fā)衰變；補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的作用。 （一）經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié)抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成C1抑制物（C1 inhibitor,C1INH) C1INH缺陷：遺傳性血管神經(jīng)性水腫補(bǔ)體受體1（CR1，結(jié)合C3b/C4b） sCR1治療局部缺血再灌流損傷、燒傷、神經(jīng)脫髓鞘病、心肌梗塞 補(bǔ)體系統(tǒng)的調(diào)節(jié) （一）經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié)衰變加速因子（decay accelerating factor，DAF）膜輔助蛋白（membrane cofactor protein, MCPCD46）：多種組織細(xì)胞表達(dá) -DAF or CD59 缺陷(陣發(fā)性睡眠型血紅蛋白尿） -sDAF,

16、sMCP,sCD59 用于心肌梗塞、燒傷、異種移植超急排斥 補(bǔ)體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)C4b2aC4b2a3b（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)抑制C3轉(zhuǎn)化酶的組裝和形成I因子、H因子、CR1以及MCP等對(duì)旁路途徑的正性調(diào)節(jié)作用P因子（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)備解素(properdin)：又稱P因子，血清中的P因子與C3bBb結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象改變，可使C3bBb半壽期延長(zhǎng)10倍，從而加強(qiáng)C3轉(zhuǎn)化酶裂解C3的作用，因此對(duì)補(bǔ)體旁路途經(jīng)具有正性調(diào)節(jié)作用。（三）針對(duì)MAC形成的調(diào)節(jié)CD59：膜反應(yīng)性溶解抑制物，可阻礙 C5b6 與 C7、C8 的結(jié)合 阻止 MAC 組裝。C8bp：抑制MAC組裝S蛋白：抑制MAC形成群集素:血漿蛋白，

17、抑制MAC組裝第四部分 補(bǔ)體的生物學(xué)意義（一） 補(bǔ)體的生物功能 1.細(xì)胞毒作用（溶菌、溶病毒和溶細(xì)胞）血清總補(bǔ)體活性測(cè)定血清總補(bǔ)體活性測(cè)定補(bǔ)體系統(tǒng)可被致敏血細(xì)胞(結(jié)合了抗紅細(xì)胞抗體的紅細(xì)胞)激活,而使該細(xì)胞溶解。在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中,固定致敏血細(xì)胞數(shù)量,則溶血所釋放的血紅蛋白量與補(bǔ)休活性呈正相關(guān)關(guān)系,由血紅蛋白量即可推算出補(bǔ)體總活性。2.參與調(diào)理作用補(bǔ)體激活過程中的C3b、C4b和iC3b都是重要的調(diào)理素，固定于細(xì)菌或其他顆粒性物質(zhì)表面，通過與吞噬細(xì)胞表面CR1CR3CR4結(jié)合促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬。調(diào)理吞噬作用可能是機(jī)體抵御全身性細(xì)菌感染和真菌感染的主要機(jī)制之一。調(diào)理作用抗體的調(diào)理作用主要是通過Ig

18、G(IgG1 和 IgG3) 的 Fc 段與中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞表面的 IgMFcR ，IgGFcR 結(jié)合，從而增強(qiáng)其吞噬作用的；IgM的Fc段不能被吞噬細(xì)胞識(shí)別，故不能直接誘導(dǎo)吞噬作用，但其可以激活補(bǔ)體系統(tǒng)，間接行使調(diào)理作用?？贵w的調(diào)理機(jī)制為抗體在抗原顆粒和吞噬細(xì)胞間“搭橋”，使吞噬細(xì)胞易于接近和吞噬抗原；抗體與抗原接合后，可改變抗原表面電荷，降低吞噬細(xì)胞與抗原之間的斥力；抗體可抑制某些細(xì)菌表面分子如莢膜的抗吞噬作用；、抗體與抗原結(jié)合形成的免疫復(fù)合物可活化吞噬細(xì)胞。調(diào)理作用與ADCC（抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用）作用的主要區(qū)別：ADCC作用只有抗體參與，NK細(xì)胞等通過釋放穿孔素、絲氨酸蛋白酶殺傷靶細(xì)胞；而調(diào)理作用主要通過吞噬細(xì)胞的吞噬作用清除與抗體結(jié)合的細(xì)菌或顆粒性物質(zhì)。3.免疫黏附清除循環(huán)免疫復(fù)合物 4.炎癥介質(zhì)（C3a和C5a)（二） 補(bǔ)體的病理生理學(xué)意義 1.機(jī)體抗感染防御的主要機(jī)制固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁最早居中較晚補(bǔ)體介導(dǎo)的調(diào)理作用促進(jìn)APC攝取抗原和巨噬細(xì)胞吞噬 2、參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答免疫應(yīng)答的誘導(dǎo) C3b,C4b：使抗原