炎症的分子机制

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革兰氏阴性菌内毒素(LPS)
细菌鞭毛蛋白
TLR6 TLR7 TLR8
细菌脂蛋白、甘露糖 病毒单链RNA (如HIV-1) 病毒单链RNA(如HIV-1)
TLR9 TLR10
CpG DNA 未确定
TLR11
泌尿系敏感细菌产物
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二、物理及化学伤害性刺激信号受体
● 伤害性刺激信号 温度、压力、氧化氮、二氧化硫等
IL-4、IL-10、IL-13、TGF-b
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炎症反应中的细胞因子网络
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三、小分子炎性介质
1.组胺
最早发现的一种炎症介质,由左旋组氨酸脱羧生成
作用
血管扩张、血管内皮细胞收缩引起的血管通透性 增强、非血管平滑肌收缩、募集嗜酸细胞、阻断T 淋巴细胞功能等
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穿过血管壁基底膜进入组织间隙
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2.白细胞粘附分子的种类和作用
种类
选择素家族 整合素家族 免疫球蛋白超家族 钙离子依赖的细胞粘附素家族
作用
使白细胞粘附在血管内表面
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粘附因子的种类和作用
中性粒细胞 粘附分子
血管内皮细胞 相应的粘附分子
作用
选择素 相互作用
p150sLex (CD15) sLex (CD15) L-选择素 ( CD62L)
抗炎细胞因子
抑制促炎细胞因子产生
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细胞因子
IL-1、TNF-α、IL-6
IL-1、TNF-α、IL-6、IFN-α、IFN-b、趋化因子
IL-1 、 IL-6 、 IL-11 、 TNF-α 、 INF-g 、 TGF-b、LIF、OSM、CNTF
IL-8、PF-4、PBP、 NAP-2、β-TG MIP-1α; MIP-1b; MCP-1; MCP-2; MCP-3; RANTES Lymphotactin IL-12
中性粒细胞活化及趋化 促进PG和LT合成
促进吞噬细胞吞噬细菌和免疫复合物
刺激专门吞噬细胞和呼吸道聚集
补体组分和片段
C5a、C3a、C5adesArg、C4a
C5a、C5adesArg C3b、C4b C3b、C5a、C5ad中的免疫复合物
C3b、CR1
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第四节 炎症反应相关的信号转导机制
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TLR-4介导的LPS信号转导
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TNF-a受体介导的TNF-a信号转导
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趋化因子受体介导的信号转导通路
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第五节 急性时相反应
炎症急性期全身反应
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一、参与炎症反应的细胞
细胞种类 释放的炎性介质
主要作用
肥大细胞 中性粒细胞 巨噬细胞
组织胺、5-羟色胺、蛋白 聚糖、趋化因子
小动脉扩张、小静脉收缩、 血管通透性增强、致痛、刺 激其他白细胞活化
穿孔素、粒酶、溶菌防御 素、蛋白酶、酯酶、自由 基,包括活性氧和活性氮 化合物
IL-1 、 TNF- a 等 100 多 种炎症介质
第十二章 炎症的分子机制
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第一节 炎症性刺激信号及其受体 第二节 参与炎症反应的细胞及其作用机制 第三节 介导炎症反应的主要分子及其作用机制 第四节 炎症反应相关的信号转导机制 第五节 急性时相反应 第六节 炎症反应的的调控点
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炎症(inflammation)
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二、细胞因子
● 定义
由体内特定细胞分泌产生,通过靶细胞表面的 受体经由特有的信号转导过程,调节细胞的基因 表达状态和其他功能,从而改变细胞的行为的一 类可溶性蛋白分子
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● 特点
不具有催化活性 作用浓度低(一般在pmol/L 到nmol/L之间)
● 作用方式
MCP-1
-
+ -++
+
MCP-3、MIP-1、 RANTES
-
+
+
+
+
+
C类趋化因子
Lymphotactin
其他类趋化因子
C5a LTB4、PAF PDGF IL-3、IL-5 TGF-β
-
-
-
-
+
+
+
+- -
-
+
+ ---
-
+
+ ---
-
-
- ++-
-
+
±-- +
+
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第三节 介导炎症反应的主要分子及其作用机制
整合素-免疫球 蛋白超家族相互 作用
LFA-1(CD11a/ CD18) VLA-4 (CD49d/CD29)
免疫球蛋白超家 族相互作用
PECAM-1 (CD31) HCAM ( CD44 )
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P-选择素(CD62P) E选择素(CD62E) GlyCAM
白细胞移动及其与血 管内皮细胞的结合
是果蝇体内介导天然免疫反应的一种重要受体
●目前已发现的TLR家族成员有11个 ●作用是与各种细菌或病毒的分解产物结合
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TLR受体家族接受的外源刺激信号
TLR受体种类
接受的主要刺激
TLR1
细菌脂蛋白
TLR2
细菌脂蛋白、甘露糖
TLR3 TLR4 TLR5
病毒双链RNA、Poly(I:C)
● 受体种类 压力受体、温度受体等
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●受体作用
伤害性刺激 ↓
压力受体、温度受体 ↓
向细胞转导 ↓
诱导机体对这些刺激产生保护性反应
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伤害性刺激信号受体示意图
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第二节 参与炎症反应的细胞及其作用机制 一、参与炎症反应的细胞 二、炎症反应细胞聚集的分子机制
中性粒细胞、巨噬细胞、杀伤淋巴细胞、 补体、穿孔素、活性氧
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第一节 炎症性刺激信号及其受体
一、生物致炎因素的主要受体―TLR受体 二、物理及化学伤害性刺激信号受体
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一、生物致炎因素的主要受体―TLR受体家族
● 生物致炎因素 病原微生物
●受体
TLR家族(Toll-like receptors, TLR) Toll 可接受生物致炎信号刺激的一种重要受体;
为肥大细胞和嗜碱性粒细胞颗粒中含有 的酶类之一,释出后可活化激肽生成系统, 并将血浆中的激肽原转变为激肽
激肽生成系统是血液中除补体外的第二 大介质形成系统,其多种中间产物与补体 系统互有联系
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5.蛋白聚糖(proteoglycan)
肥大细胞和嗜碱性粒细胞的颗粒中富含的一 种蛋白质-多糖复合物,它形成了颗粒的结构 基质,也作为半抗原和其他介质的结合部位
多方面,取决于靶细胞的类型、该因子的浓 度及同时存在的其他细胞因子的种类和浓度
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● 分类
促炎细胞因子
主要由活化的肥大细胞和巨噬细胞产生
抗炎细胞因子
主要由T细胞产生
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最重要的促炎细胞因子
促炎细胞因子
功能
TNF-
促进炎症细胞的聚集、活化和 炎症介质的释放,直接刺激发热 中枢引起发热,加重炎症症状
炎症是伴随多种疾病状态的一种共有的病理现象
炎症只能发生在有血管分布的组织内
炎症的本质是机体对各种损伤性刺激的一种防御反应 炎症具有杀灭病原体、限制感染及修复损伤等作用 炎症需要精确调控的过程,反应紊乱会造成组织损伤, 危害机体,严重时可危及生命
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参与炎症反应基本过程的主要细胞和分子举例
发热 肝代谢和基因表达的改变
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2.花生四烯酸及其衍生物
作用 细胞内两大类小分子炎症介质的重要中间产物
花生四烯酸
(环氧化酶) ↙ ↘(脂氧化酶)
环状结构的前列腺素 线状结构的白三烯
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花生四烯酸与小分子炎性介质
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3.前列腺素(prostaglandin, PG)
作用
舒张血管 致支气管、胃肠和子宫平滑肌收缩 增强腺体分泌作为趋化因子 致热
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● 中性粒细胞是对感染原等发生排斥的第一线细胞 ● 巨噬细胞是对感染原等发生排斥的第二线细胞 ● 巨噬细胞在炎症反应中的主要作用
吞噬 分泌 杀伤 抗原呈递
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二、炎症反应细胞聚集的分子机制
1. 白细胞进入炎症组织的三个步骤
粘附在血管内皮细胞的表面

细胞因子和趋化因子刺激活化 ↓
趋化性迁移(chemotaxis) 在感染和损伤部位聚集的主要方式
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白细胞趋化性迁移
白细胞随着环境中化学物质分布的梯度进行定向迁移
趋化物的特点
既有吸引细胞的物质,也有排斥细胞的物质; 既有内源性也有外源性
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趋化因子(chemokine)
由宿主细胞产生的具有趋化作用的细胞因子,是 内源性趋化物中最重要的一大类分子
④ 体内存在使该介质分解、吸收或脱敏的机制
⑤ 用药理学方法改变介质的合成、储存、释放或代谢时可以影响炎症过程
⑥ 该介质过多或缺乏对炎症反应有可预见的影响
⑦ 能证明在靶细胞上存在相应的介质受体,并可触发或调节特异性炎症反应
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● 分类
外源性炎症介质 内毒素等
内源性炎症介质 细胞因子、前列腺素、白三烯、组胺等
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2.血小板激活因子
定义
platelet activating factor, PAF
磷脂类介质,主要由活化的肥大细胞和血小板释放, 因有激活血小板的能力而命名
作用 聚集并活化血小板 释放活性胺类,扩张毛细血管并增加通透性 激活中性粒细胞和嗜酸性粒细胞
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3.感觉神经肽
定义
是一组由感觉神经末梢释放的肽类物质,主要包括P 物质神经激肽A和NKB、降钙素基因相关肽等
作用
促炎,通过轴突反射机制引起神经源性炎症 及加重炎症反应
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感觉神经肽和神经系统参加炎症反应
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4.酶类介质
激肽原酶(kininogenase)
炎症反应基本过程
主要效应细胞和炎症介质
抗原识别 特异性 非特异性
T淋巴细胞、抗体(浆细胞) 中性粒细胞、嗜酸细胞、嗜碱细胞、单核/ 巨噬细胞 补体补救途径、凝血系统
炎症反应放大
抗原清除
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中性粒细胞、嗜酸细胞、嗜碱细胞、单核/ 巨噬细胞 补体系统、凝血系统 花生四烯酸衍生物、肥大细胞释放物质 血小板活化因子、缓激肽、5-羟色胺 白细胞介素、生长因子、趋化因子
细胞毒作用
防御反应的二线细胞 破坏被吞噬的病原微生物、阻 止病原微生物的复制、杀伤靶 细胞、辅助T细胞活化、提呈抗 原
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特点
1. 炎症急性期、慢性期参与反应的细胞不同 2. 肥大细胞是天然炎症反应的最初反应细胞 3. 中性粒细胞和巨噬细胞是炎症反应的中心细胞
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IL-1
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刺激单核细胞和巨噬细胞产生 IL-6 和 TNF ; 对 中 性 粒 细 胞 的 趋化作用;促进肝细胞合成急性 时相蛋白等
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主要促炎细胞因子的种类和作用
作用
促炎细胞因子
致热源 放大炎症反应 促进急性时相反应物质产生
趋化因子 CXC 趋化因子 CC 趋化因子
C 趋化因子 促进促炎细胞因子产生
种类 C-X-C
C-C C 作用
(C代表半胱氨酸,X代表任何氨基酸)
促使白细胞停留、粘附、移动和渗出血管
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代表性内源趋化因子的种类和作用
作用细胞
趋化因子的种类
中性粒
单核/ 巨噬
嗜酸
嗜碱
淋巴
自然 杀伤
C-X-C 类趋化因子
IL-8、NAP-2
+ ---± -
C-C 类趋化因子
ICAM-1(CD54 )
ICAM-2 (CD102 ) VCAM-1 ( CD106)
PECAM-1 (CD31)
继发性粘附、伸展、 在炎症组织的归巢
增强粘附、白细胞跨 血管壁基质的移动、 与透明质酸及其他细 胞外基质结合
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3.白细胞的迁移和趋化的分子机制
白细胞迁移方式
● 自然发生的非定向移动 ● 诱导发生的非定向移动 ● 在趋化物作用下发生的移动
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四、其它炎性介质
1.补体系统
30种以上的糖蛋白,以非活化形式存在于血清或细胞膜
激活方式
免疫复合物诱发的经典激活途径 糖、凝血素诱发的凝集素途径 菌体产物诱发的补救途径
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补体系统在炎症中的作用
活性
增加血管通透性 平滑肌收缩 肥大细胞和嗜碱细胞脱颗粒
一、炎症介质 二、细胞因子 三、小分子炎性介质 四、其它炎性介质
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一、炎症介质
● 定义
可溶的、可扩散的分子,在感染或组 织损伤的局部或扩散至远处发挥作用
炎症介质应具备以下条件
① 适当浓度即可在相关组织引起相似的炎症反应
② 炎症发生时介质能从组织中释放
③ 炎症组织细胞中存在着该介质生成的酶,当介质增加时有酶活性增强
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