免疫学第七章细胞因子、CD及粘附分子(定稿).ppt

第七章 细胞因子、CD及粘附分子,一、掌握细胞因子的概念。二、熟悉细胞因子的共同特性及生物学作用。三、熟悉细胞因子的分类掌握IL-1、IL-2、IFN-、TNF-、TGF-的功能熟悉IL-4、6、10、12，IFN-、CSF的功能四、熟悉细胞因子的双重作用五、了解细胞因子的实践意义 六、掌握白细胞分化抗原、细胞粘附分子的概念七、熟悉CD分子的功能八、了解细胞粘附分子的分类、特性和功能,7.1.1 概念 细胞因子(Cytokine,CK)是由活化的免疫细胞细胞（单核、T、B、NK）和间质细胞（血管内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞）分泌的具有生物活性的小分子蛋白物质的统称。,7.1 概述,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、干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子、趋化性细胞因子、生长因子,细胞因子的命名,1.通过结合靶细胞表面的相应受体后发挥生物学功能。2.以自分泌、旁分泌或内分泌的方式发挥作用。,细胞因子的作用方式,7.1.2 细胞因子的种类,根据结构和功能，细胞因子分6类：,（一）白细胞介素（interleukin，IL）,原指由白细胞产生又在白细胞间起调节作用的CK。现指一类分子结构和生物学功能已基本明确，具有重要调节作用而统一命名的CK。如：单核巨噬细胞 IL-1 TH1细胞 IL-2 TH2细胞 IL-4、5、6 目前已知IL有IL1-IL-35。,（二）集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）,概念：一类能刺激骨髓多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞增殖分化，在半固体培养基中形成细胞集落的细胞因子。分类：粒细胞CSF（G-CSF），巨噬细胞CSF（M-CSF），粒细胞和巨噬细胞CSF（GM-CSF）多集落刺激因子（multi-CSF，IL-3）刺激红细胞的红细胞生成素(erythro-poietin,Epo)，刺激造血干细胞的干细胞因子(stem cell factor,SCF)，刺激胚胎干细胞的白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF)。,（三）干扰素（interferon，IFN）,1.概念 病毒等干扰素诱生剂作用于细胞后产生的一种具有干扰病毒复制、抗肿瘤和参与免疫调节等功能的糖蛋白。,2.种类及功能,1、概念 能使肿瘤组织发生出血性坏死的细胞因子。,（四）肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）,2、分型及功能,1 TNF-,活化的单核/巨噬细胞产生,2 TNF-,活化的T细胞产生,恶液质素,淋巴毒素（LT）。,TNF生物学功能,低浓度：1.引起血管内皮细胞表达黏附分子ICAM1；2.促进MHC表达 3.直接杀伤肿瘤细胞高浓度：1.引起发热 2.诱导肝脏合成急性期蛋白 3.抑制造血干细胞的分裂 4.引起恶病质 5.介导内毒素引起的休克,概念：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的趋化和激活活性。,（五）趋化因子（chemokine）,概念：是一类主要具有刺激细胞生长功能的细胞因子。TGF-1.细胞来源：T、B细胞、巨噬细胞及肿瘤细胞等。2.生物学功能（免疫抑制调节剂）(1)抑制T细胞增殖和细胞因子产生；(2)抑制B细胞增殖和T细胞依赖性多克隆抗体的产生；(3)抑制NK细胞活化和IL-2的LAK细胞诱导作用；(4)抑制M活化和前炎性细胞因子产生；(5)抑制多种细胞增殖（如内皮细胞、上皮细胞和平滑肌细胞），但促成纤维细胞增殖，加速伤口愈合；(6)某些肿瘤细胞分泌TGF-，可逃避免疫应答。,（六）生长因子（growth factor，GF）,7.1.3 细胞因子的作用特点,1理化特性 1）低分子量（15-30KD之间）2）糖蛋白 3）多以单体形式存在 4）单拷贝基因,1）激活的细胞产生的：多数细胞因子是由抗原、丝裂原或其他刺激细胞激活的。2）多细胞来源：一种细胞因子可由多种细胞在不同条件下产生（如IL-1由单核、B、NK、成纤维细胞分泌）。3瞬时性（自限性）：因为无细胞因子前体贮存，刺激结束后细胞因子的产生随即停止。,2.产生特点,1）需与靶细胞上高亲和力细胞因子受体特异结合后，才发挥效应。2）微量高效性：在10-12mol/L水平就能发挥显著的生物学效应。3）非特异性：对靶细胞发挥生物学作用为非抗原特异性且不受MHC限制。4）局限性：天然细胞因子大多是在近距离发挥局部作用（自分泌和旁分泌）。,3.生物学特点,5）多效性、重叠性、拮抗性和协同性 多效性：单一CK对多种靶细胞发挥作用产生多种不同的生物学效应（IL-6可诱导B细胞产生抗体，诱导肝细胞产生急性期蛋白）。重叠性：不同的CK可作用于同一靶细胞产生相同的生物学活性（IL-2、4、7、9、12均可维持和促进T细胞增殖）。拮抗性 一种CK抑制其他CK的功能协同性 一种CK增强其他CK的功能,6）细胞因子的网络特性细胞因子相互诱生 IL-1诱生IL-2，IL-2诱生TNF等 细胞因子调节细胞因子受体的表达 IL-1可促进IL-2受体的表达 细胞因子之间生物活性的相互影响 拮抗性和协同性,7.2 细胞因子的受体,细胞因子受体均由3个功能区组成：膜外区（细胞因子结合区）、跨膜区（疏水性氨基酸富有区）膜内区（信号传导区）。共用链：有些细胞因子受体共同使用一条多肽链，如IL-3、IL-5和GM-CSF共同使用同一链。由于在受体水平存在相似性，会使用共同的信号传导途径，发挥类似的效应（重叠性）。,分为五个受体家族,（一）型造血细胞因子受体家族（HCR）成员：大部分细胞因子如IL-2、3、4、5、6、7、9等的受体均属于这一家族。结构特点：胞膜外区有两个不连续的半胱氨酸残基和Trp-Ser-X-Trp-Ser(WSXWS基序）的五联保守序列。,（二）Ig超家族成员：IL-1、M-CSF、IL-6受体。结构特点：均在膜外区含有Ig样功能区。（三）型：肿瘤坏死因子受体超家族 成员：TNF受体、NGF受体、Fas蛋白及 CD40分子。结构特点：胞膜外富含Cys基序.,（四）趋化性细胞因子受体（G蛋白偶联受体超家族）7个螺旋跨膜蛋白，每个跨膜区均为螺旋。和相应的配体结合后，经偶联GTP结合蛋白而发挥生物学效应。,（五）型（干扰素受体家族）4个不连续的Cys残基，如INFR。,7.3 细胞因子的生物学作用,7.3.1 免疫细胞的调节剂（一）调节固有免疫应答 参与固有免疫应答的细胞有：DC,单核-巨噬细胞，中性粒细胞，NK细胞，NKT细胞，T细胞，B-1细胞，嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等，细胞因子对这些细胞发挥重要的调节作用。,（二）调节适应性免疫应答,1、促进细胞免疫 IL-2、15促T细胞增殖 IL-12促T向Th1的分化 IFN-活化M-M、CTL等 IL-2刺激CTL增殖与分化等,2、促进体液免疫 IL-4、6、13刺激B增殖 IL-4促向Th2的分化 调节Ig类别转换：IL-4与IgE TGF-与IgA,3、免疫抑制作用 TGF-抑制CTL、M IL-10抑制M,7.3.2 免疫效应分子,细胞因子的免疫效应特点是作用强、持续时间短；非抗原特异性作用；主要参与细胞免疫功能：抗肿瘤、抗胞内寄生、移植排斥。,1.TNF-和INF-直接造成肿瘤细胞凋亡，使瘤细胞DNA断裂，细胞萎缩死亡。2.干扰素、可干扰病毒在细胞内的复制，防止病毒扩散。3.LIF（白细胞抑制因子）直接作用于某些髓性白血病细胞，使其分化为单核细胞，丧失恶性增殖特性。,7.3.3 造血细胞刺激剂,从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的发育，每一阶段都需CK参与。,1.主要作用于造血干细胞和祖细胞的细胞因子：IL-3,SCF。,2.主要作用于髓样祖细胞和髓系细胞的细胞因子：GM-CSF,G-CSF,M-CSF。,3.主要作用于淋巴样干细胞的细胞因子：IL-7。,4.作用于单个谱系的细胞因子：EPO,TPO,IL-11,IL-15。,7.3.4 炎症反应的促进剂,炎症反应中，IL-1、IL-6、IL-8、TNF等可促进炎症细胞的浸润、活化和炎症介质的释放，可刺激发热引起发烧，加重炎症。,7.4 细胞因子的临床意义,7.4.1 细胞因子与疾病,与感染 感染后诱生的细胞因子（IL1、6，TNF）既可参与机体抗感染，也能引起发热、参与急性期反应及感染性休克与肿瘤 细胞因子对肿瘤作用具有双重性，既能杀伤肿瘤（TNF），也能促进肿瘤生长（IL1）。,与自身免疫病 INF能促进自身组织细胞表达MHC-II类抗原，使细胞将抗原递呈给T效应细胞导致自身组织的损害与超敏反应 IL-4、5、6、13能促进IgE的生成和FcRII的表达与移植排斥反应 在排斥反应发生时，局部和全身的某些细胞因子水平升高（如IL1、TNF）加剧排斥反应。,与免疫缺陷病：先天性的性联重症联合免疫缺陷病人（XSCID）的IL-2受体链缺陷，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，导致TH细胞产生细胞因子缺陷，免疫功能下降，表现出AIDS症状。,7.4.2 细胞因子与治疗,细胞因子有广泛的生物学作用,是重要的生物应答调节剂(biological response modifier,BRM),用于治疗某些疾病。国外已批准用于临床的细胞因子基因产品有：EPO,IFN,G-CSF,GM-CSF,IL-2,IL-11等。,7.5 白细胞分化抗原及粘附分子,前 言 免疫应答有赖于免疫系统中细胞间的相互作用，包括直接接触和通过细胞因子或其它介质间接作用。细胞间或介质与细胞间识别的基础是免疫细胞膜分子，也称为细胞表面标记（Cell surface marker）。白细胞分化抗原和粘附分子是两类重要的免疫细胞膜分子。,7.5.1 白细胞分化抗原,（一）概念：白细胞分化抗原（leukocyte differentiation Antigen，LDA）是指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化不同阶段及细胞活化过程中，出现或消失的细胞表面标记分子。,一、白细胞分化抗原的概念,（二）特点：,1.LDA除表达在白细胞之外，还表达在巨核细胞/血小板谱系。白细胞分化抗原还广泛分布于非造血细胞如血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经内分泌细胞等。2.白细胞分化抗原大都是跨膜的蛋白或糖蛋白，含胞膜外区、跨膜区和胞浆区；有些白细胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇连接方式，锚定在细胞膜上。,根据人白细胞分化抗原胞膜外区结构特点,可分为不同的家族（family）或超家族（superfamily），常见的有：,免疫球蛋白超家族（IgSF）细胞因子受体家族、整合素家族C型凝集素超家族、肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）肿瘤坏死因子受体超家族（TNFRSF）等。,（三）的概念：应用以单克隆抗体鉴定为主的方法，将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一分化抗原归为同一个分化群，简称CD（cluster of differentiation）。人CD的编号已从CD1命名至CD350，可大致划分为T细胞、B细胞、髓系细胞、NK细胞、血小板、粘附分子、内皮细胞、细胞因子受体等14个组,.与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子,二、人白细胞分化抗原的功能,CD2/LFA-2,又称淋巴细胞功能相关抗原-2（LAF-2）。（T细胞）CD2/LFA-2 结合LFA-3/CD58（APC）增强TCR与抗原肽-MHC分子复合体的结合。也参与T细胞活化过程中的信号传导作用。,CD3,CD3CD3分子与T细胞受体组成TCR/CD3复合物，分布于T细胞和部分胸腺细胞表面，在TCR信号转导过程中起着关键作用。CD3分子由五种链组成。CD3链属IgSF成员，跨膜区与TCR或TCR链形成盐桥，使之稳定形成TCR/CD3复合物。CD3链结构相似，组成同源二聚体或异源二聚体。胞浆区有结构，传递TCR/CD3介导的活化途径的信号。,CD4,CD4为单链跨膜糖蛋白，胞膜外区结构属IgSF，共有4个IgSF结构域，CD4分子的第一、二个结构域可与MHC类分子的非多态区结合。CD4是T细胞TCR/CD3识别抗原的辅助受体，通过胞膜外区与抗原提呈细胞（APC）表达的MHC类分子的结合，参与信号转导。,CD8,CD8分子是由、链借二硫键连接的异源二聚体，胞膜外区结构均属IgSF。链V样区与MHC I类分子非多态的3区域结合，胞浆区参与T细胞活化和增殖的信号传递。CD8也是T细胞的辅助受体，可以增强TCR与相应抗原肽:MHC分子结合后的信号刺激。,CD4和CD8分子与MHC分子结合示意图,*T细胞获得信号1，但缺乏信号2，则为无能(anergy)或发生凋亡。通过阻断或加强活化信号2,可抑制或增强免疫应答。,CD28,CD40L,CD40L又称CD154，属于TNF超家族成员，以三聚体形式结合CD40分子。人CD40L主要表达在活化CD4+T细胞、部分CD8+T细胞和 T细胞。CD40L结合到B细胞表面CD40产生的信号，是B细胞进行免疫应答和淋巴结生发中心形成的重要条件。,.与B 细胞识别、粘附、活化有关的CD分子,CD40,CD40分子属于肿瘤坏死因子受体超家族，胞膜外区为富含半胱氨酸重复序列。CD40表达于成熟B细胞、某些上皮细胞和内皮细胞、淋巴样并指细胞、滤泡树突状细胞以及活化的单核细胞。T细胞上CD40L与B细胞上CD40结合是诱导B细胞再次免疫应答和生发中心形成的必需条件。,CD79a/CD79b,CD79a又称Ig，CD79b又称Ig。CD79a和CD79b通过二硫键组成异源二聚体，表达于除浆细胞外B细胞发育的各个阶段，是B细胞特征性标记。CD79a/CD79b与mIg以非共价键相连，组成BCR复合物，BCR中mIg主要为mIgM和mIgD。CD79a/CD79b的胞浆区的ITAM介导由BCR途径的信号转导。,BCR复合物 膜表面Ig（BCR）与Ig、Ig；mIg V区特异性识别抗原；Ig、Ig转导mIg特异性识别抗原的信号。,CD19和CD21协同受体复合体,为B细胞活化提供辅助刺激信号,CD19分布于B细胞表面，CD21仅表达于成熟B细胞。,补体受体、EB病毒受体,.免疫球蛋白Fc段受体,机体内许多细胞表面具有不同类或亚类Ig的Fc受体，IgFc段通过与Fc受体结合介导Ig重要的生理功能或参与病理损伤过程。,调理作用：FcgRII（CD32)ADCC：FcgRII（CD32)、FceRII(CD23)IgA的局部保护作用：FcaR(CD89),7.5.2 粘附分子（adhesion molecules,AM）,粘附分子的概念（adhesion molecules,AM）,指介导细胞间或细胞与基质（ECM）间相互接触和结合的分子，大都为糖蛋白。参与细胞的信号传导与活化、细胞的伸展和移动、细胞的增殖及分化，是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础。,细胞黏附分子的结构特点,CAM的分子结构由三部分组成：胞外区：肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体识别；跨膜区：多为一次跨膜；胞质区：肽链的C端部分，或与质膜下的骨架成分直接相 连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号 转导途径。,细胞黏附分子的分类,粘附分子根据其结构特点可分为：整合素家族 免疫球蛋白超家族 选择素家族 钙粘素家族,一、整合素家族,结构：由两条链经非共价键连接组成的异二聚体，、链共同组成配体的结合点。组成：至少16种亚单位和8种亚单位，以亚单位可将整合素家族分为8个组（1 8）。分布：一种整合素可分布于多种细胞，同一种细胞也往往有多种整合素的表达。表达水平可随细胞分化和生长状态发生改变。,主要介导细胞与细胞外基质（ECM）的黏附，使细胞得以附着形成整体而得名。配体：细胞表面其他家族的粘附分子、ECM（纤维蛋白原、胶原蛋白）。还参与细胞活化、增殖、分化、吞噬与炎症形成等多种功能。如：LFA1分布于胸腺细胞、T、M、白细胞，介导免疫黏附和免疫细胞活化，配体为ICAM1、2、3。,二、免疫球蛋白超家族,许多参与抗原识别或细胞间相互作用的分子，具有与Ig相似的结构特征，即具有1个或多个IgV样或C样结构域。MHC，CD4，CD8，CD2，CD19，CD28，CD80，CD86等。配体：IgSF和整合素家族分子,三、选择素家族,结构：跨膜分子，各成员胞膜外结构域相似，均包括 C型凝集素（CL）结构域 表皮生长因子（EGF）结构域 补体调控蛋白（CCP）结构域 其中CL结构域是结合配体（糖类）部位。组成：有L、P和E选择素三个成员。最初分别表达在白细胞、血小板和血管内皮细胞。配体：主要识别一些寡糖基团。表达在白细胞、血管内皮细胞和某些肿瘤细胞表面。,功能：介导白细胞与内皮细胞结合，参与炎症及淋巴细胞归巢和再循环等过程。,四、钙粘蛋白家族,一类钙离子依赖的黏附分子家族。与免疫学关系密切的有E-钙粘蛋白、N-钙粘蛋白和P-钙粘蛋白，分别主要分布于上皮细胞、神经细胞和胎盘组织。配体：自身同型细胞的钙粘蛋白功能：介导同型细胞间的粘附作用，对组织和器官的发育及完整组织结构的维持起重要作用。,五、黏附分子的功能,（一）免疫细胞识别中的辅助受体和协同活化信号 CD4/MHC类分子 CD8/MHC类分子 T/APC识别 CD28/CD80或CD86 CD2/CD58 LFA-1/ICAM-1,（二）炎症过程中白细胞和血管内皮细胞黏附中性粒细胞沿血管壁滚动：中性粒细胞*寡糖-E选择素*内皮细胞中性粒细胞穿越血管壁：中性粒细胞*LFA-1-ICAM-1*内皮细胞,（三）淋巴细胞归巢(lymphocyte homing),概念：淋巴细胞通过归巢受体定向移动至外周免疫器官的过程。包括向淋巴器官归巢、淋巴细胞再循环、向炎症部位迁移等。淋巴细胞*L-选择素-地址素*高内皮细胞 淋巴细胞*LFA-1-ICAM-1*高内皮细胞,CD、粘附分子及其单抗的应用,阐明发病机制：CD4与AIDS；CD18与白细胞黏附缺陷病在疾病诊断中的应用：外周血CD4/CD8比值与AIDS病情进展；CD单抗与淋巴瘤分型。在疾病预防和治疗中的作用：抗CD3、抗CD25,思考题或/及作业（1）白细胞分化抗原、CD抗原细胞粘附分子的概念。（2）粘附分子可分为几类？主要有哪些功能？（3）综述：细胞因子检测的方法和意义,