5细胞因子
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细胞因子 Cytokines
第一节 细胞因子的概念和特点
• 一、细胞因子的概念 • What are cytokines? • A collection of polypeptides used for communications between cells
– Play role similar to hormones (messengers of the endocrine system) – Hormones usually act at a distance
• Cytokines act locally • Differ from growth factors that are produced constitutively, while cytokine production is carefully regulated • Play an important role in both innate and adaptive immunity
干扰素（interferon,IFN）
干扰素IFNγ的免疫调节作用
三、具有抗肿瘤活性的细胞因子
• 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF） • TNF α –活化单核/巨噬细胞产生 • TNF β （lymphotoxin,LT)–活化T细胞产生 • 生物学功能： • ㈠抑制肿瘤细胞增殖 • ㈡抑制病毒感染细胞增殖 • ㈢促进TL、BL增殖 • ㈣炎症介质 • ㈤内源性致热源
⑵细胞因子的共同特点： ①分子量低，属糖蛋白； ②以自分泌或旁分泌形式在局部发挥作用； ③具有激素样活性，作用迅速而短暂； 通 过和受体结合，对免疫细胞功能进行正 负调节
Autocrine and paracrine
第二节 细胞因子分类和生物学活性
细胞因子分类按照主要生物活性进行分类 ①白细胞介素(interlukin,IL) -免疫调节作用 ②干扰素（interferon,IFN）-抗病毒作用 ③肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）抗肿瘤活性和炎症介质 ④集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF） -刺激骨髓造血前体细胞生长分化 ⑤趋化因子（chemokine)-趋化免疫细胞 ⑥生长因子（growth factor,GF)
• Synergy
– Two or more cytokines cooperate to produce an effect that is different or greater than the combined effect of the two cytokines when functioning separately (IL-12 and IL-8)
一、细胞因子受体分类 1. 免疫球蛋白超家族 2. Ⅰ型细胞因子受体家族 3. Ⅱ型细胞因子受体家族 4. Ⅲ型细胞因子受体家族 5. 趋化因子受体家族
细胞因子受体分类
细胞因子受体作用方式
细胞因子受体公用亚基现象
三、可溶性细胞因子受体
1.可溶性细胞因子受体产生机理 ⑴膜细胞因子受体经蛋白酶水解后，其胞 外区从细胞表面脱落形成。 ⑵通过受体mRNA不同剪接后形成新的编 码可溶性细胞因子受体的转录子，经翻 译后从细胞内直接分泌到细胞外。
四、具有造血生长活性的细胞因子
集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF) • 1. IL-3 • 2. 促红细胞生成素(erythro protein,EPO) • 3. 促血小板生成素(thrombopoietin,TPO) • 4. 干细胞因子(stem cell factor,SCF) • 5. 白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF) • 6. IL-11
• Endocrine
– Cytokine binds cells in distant parts of the body
Cytokine Actions
• Pleiotropy
– Act on more than one cell type (INFa/b)
• Redundancy
– More than one cytokine can do the same thing (IFNa/b and IFNg)
一、具有免疫调节作用的细胞因子
• 包括白细胞介素和β转化生长因子（TGF β ） • 白细胞介素是指一类具有重要免疫调节作用的细胞因 子，包括单核细胞因子（monokine)和淋巴因子 (lymphokine)。 ㈠促进细胞免疫 –IL-1、IL-2、IL12、IL15 ㈡促进体液免疫 –IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL13 ㈢刺激骨髓造血前体细胞生长和分化 –IL-3、IL-7、IL11 ㈣参与炎症反应 – IL-1、IL-6、IL-8、IL-16
作用的复杂性
⑷细胞因子的抑制性调节 ①天然细胞因子受体拮抗物 - 存在与正常人体内，与细 胞因子受体结合，但并不启动胞内信号转导，可竞争 性抑制细胞因子与靶细胞受体结合。 ②可溶性细胞因子受体 - 竞争性抑制细胞因子与靶细胞 的膜受体结合 ③具有负向调节作用的细胞因子：IL-4、IL-10、IL-11、 TGF ④假受体 - 某些细胞表面可表达细胞因子结合分子（假 受体，deceptor），其与细胞因子结合并不启动胞内 信号转导，不引起细胞应答。
Cytokine-mediated effects
• • • • Cell growth Cell differentiation Cell death Induce non-responsiveness to other cytokines/cells • Induce responsiveness to other cytokines/cells • Induce secretion of other cytokines
六、生长因子
• 生长因子（growth factor,GF）是一类具有刺 激细胞生长功能的细胞因子。 • ①转化生长因子（TGF- β ） • ②表皮细胞生长因子（EGF） • ③血管内皮细胞生长因子（VEGF） • ④成纤维细胞生长因子（FGF） • ⑤神经生长因子（NGF）
第三节 细胞因子受体
2. 可溶性细胞因子受体的生物学作用
⑴对膜结合型细胞 因子受体的负调 节作用 ⑵细胞因子的载体 作用 ⑶对细胞因子活性 的拮抗作用 ⑷对细胞因子信号 转导的辅助作用
第四节
细胞因子作用的共同特点
细胞因子作用的共同特点 1.作用的多样性 2.作用的高效性 3.作用的局部性 4.作用的短暂性 5.作用的复杂性 ⑴交叉性-细胞因子受体共有链 ⑵双向性 ⑶网络性 ⑷细胞因子的抑制性调节
细胞因子作用的基本方式
• 细胞因子的效应机制涉及复杂的细胞内信号转导： • 细胞因子与相应受体结合后，诱导受体亚单位发生聚 合，引起氨酸激酶等激活，导致细胞内一系列底物磷 酸化或去磷酸化，启动不同的信号转导途径。 • 胞内信号分子所转导的信号使转录因子激活，转录因 子进入细胞核内，与特异性基因序列结合，启动基因 转录，促进或调节相应分子的合成，最终引起细胞应 答，并显示广泛的生物学效应。
二、细胞因子的特点
Properties of cytokines • Proteins • Low molecular weight • Bind to receptor on either cell which produced it or another cell • Receptor binding triggers a signal • Signal results in altered pattern of gene expression
作用的复杂性
⑶网络性： • 一种细胞可以产生多种细胞因子； • 多种细胞可以产生一种细胞因子； • 不同细胞因子对同一细胞的作用可表现为相互 协同或拮抗； • 某些细胞因子可调节自身或其他细胞因子受体 表达； • 膜结合型细胞因子可转变为分泌型细胞因子； • 细胞因子的生物学活性可受其他细胞因子或某 些细胞因子拮抗物的调节
克隆刺激因子（colony stimulating actor,CSF）
五、趋化因子
• 趋化因子（chemokine)-来源于英文chemoattractant cytokine,故又称趋化性细胞因子，是一类对不同靶细 胞具有趋化效应的细胞因子家族，已发现50多个成员。 根据分子氨基酸端半胱氨基酸残基的数目和间隔分类： • ㈠ CC亚家族 • – MCP、RANTES（趋化中性粒细胞以外的白细 胞） • ㈡ CXC亚家族 – IL-8（趋化、激活中性粒细胞） • ㈢ C亚家族 • ㈣ CX3C亚家族
• Antagonism
– Two or more cytokines work against each other (IL-4 and IL12)
• How can non-specific cytokines act specifically? • Only cells expressing receptors for specific cytokines can be activated by them
• Cytokines regulate the immune response
– Cells with the appropriate receptors become activated – To differentiate – To express receptors which will make them receptive to other cytokines – To secrete other cytokines
How do cytokines tell cells what to do?
• Produced by cells as part of normal cellular activity and/or the result of environmental trigger • Bind to receptors on cells • Trigger signal transduction pathways • Initiate synthesis of new proteins
具有免疫调节作用的细胞因子
• IL-1
IL-2
IL-3、IL-5（CSF）
IL-4
IL-6
IL-8
IL-10
IL-12
二、具有抗病毒活性的细胞因子
• • • • • • • • • 干扰素（interferon,IFN） IFN α –白细胞产生，抗病毒功能﹥免疫调节功能 IFN β –成纤维细胞产生，抗病毒功能﹥免疫调节功能 IFN γ –活化T细胞产生，免疫调节功能﹥抗病毒功能 生物学功能： ㈠抑制病毒增殖 ㈡增强MHC分子表达 ㈢增强NK、CTL、MΦ活性 ㈣抑制肿瘤细胞分裂
– Many cytokinesห้องสมุดไป่ตู้have very short half-lives
• Only cells in close proximity will be activated
– High concentrations of cytokines are needed for activation – Only cells in close proximity will be activated – May require cell-to cell contact
Cytokines can act in three different manners
• Autocrine
– Cytokine binds to receptor on cell that secreted it
• Paracrine
– Cytokine binds to receptors on near by cells
第一节 细胞因子的概念和特点
• 一、细胞因子的概念 • What are cytokines? • A collection of polypeptides used for communications between cells
– Play role similar to hormones (messengers of the endocrine system) – Hormones usually act at a distance
• Cytokines act locally • Differ from growth factors that are produced constitutively, while cytokine production is carefully regulated • Play an important role in both innate and adaptive immunity
干扰素（interferon,IFN）
干扰素IFNγ的免疫调节作用
三、具有抗肿瘤活性的细胞因子
• 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF） • TNF α –活化单核/巨噬细胞产生 • TNF β （lymphotoxin,LT)–活化T细胞产生 • 生物学功能： • ㈠抑制肿瘤细胞增殖 • ㈡抑制病毒感染细胞增殖 • ㈢促进TL、BL增殖 • ㈣炎症介质 • ㈤内源性致热源
⑵细胞因子的共同特点： ①分子量低，属糖蛋白； ②以自分泌或旁分泌形式在局部发挥作用； ③具有激素样活性，作用迅速而短暂； 通 过和受体结合，对免疫细胞功能进行正 负调节
Autocrine and paracrine
第二节 细胞因子分类和生物学活性
细胞因子分类按照主要生物活性进行分类 ①白细胞介素(interlukin,IL) -免疫调节作用 ②干扰素（interferon,IFN）-抗病毒作用 ③肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）抗肿瘤活性和炎症介质 ④集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF） -刺激骨髓造血前体细胞生长分化 ⑤趋化因子（chemokine)-趋化免疫细胞 ⑥生长因子（growth factor,GF)
• Synergy
– Two or more cytokines cooperate to produce an effect that is different or greater than the combined effect of the two cytokines when functioning separately (IL-12 and IL-8)
一、细胞因子受体分类 1. 免疫球蛋白超家族 2. Ⅰ型细胞因子受体家族 3. Ⅱ型细胞因子受体家族 4. Ⅲ型细胞因子受体家族 5. 趋化因子受体家族
细胞因子受体分类
细胞因子受体作用方式
细胞因子受体公用亚基现象
三、可溶性细胞因子受体
1.可溶性细胞因子受体产生机理 ⑴膜细胞因子受体经蛋白酶水解后，其胞 外区从细胞表面脱落形成。 ⑵通过受体mRNA不同剪接后形成新的编 码可溶性细胞因子受体的转录子，经翻 译后从细胞内直接分泌到细胞外。
四、具有造血生长活性的细胞因子
集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF) • 1. IL-3 • 2. 促红细胞生成素(erythro protein,EPO) • 3. 促血小板生成素(thrombopoietin,TPO) • 4. 干细胞因子(stem cell factor,SCF) • 5. 白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF) • 6. IL-11
• Endocrine
– Cytokine binds cells in distant parts of the body
Cytokine Actions
• Pleiotropy
– Act on more than one cell type (INFa/b)
• Redundancy
– More than one cytokine can do the same thing (IFNa/b and IFNg)
一、具有免疫调节作用的细胞因子
• 包括白细胞介素和β转化生长因子（TGF β ） • 白细胞介素是指一类具有重要免疫调节作用的细胞因 子，包括单核细胞因子（monokine)和淋巴因子 (lymphokine)。 ㈠促进细胞免疫 –IL-1、IL-2、IL12、IL15 ㈡促进体液免疫 –IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL13 ㈢刺激骨髓造血前体细胞生长和分化 –IL-3、IL-7、IL11 ㈣参与炎症反应 – IL-1、IL-6、IL-8、IL-16
作用的复杂性
⑷细胞因子的抑制性调节 ①天然细胞因子受体拮抗物 - 存在与正常人体内，与细 胞因子受体结合，但并不启动胞内信号转导，可竞争 性抑制细胞因子与靶细胞受体结合。 ②可溶性细胞因子受体 - 竞争性抑制细胞因子与靶细胞 的膜受体结合 ③具有负向调节作用的细胞因子：IL-4、IL-10、IL-11、 TGF ④假受体 - 某些细胞表面可表达细胞因子结合分子（假 受体，deceptor），其与细胞因子结合并不启动胞内 信号转导，不引起细胞应答。
Cytokine-mediated effects
• • • • Cell growth Cell differentiation Cell death Induce non-responsiveness to other cytokines/cells • Induce responsiveness to other cytokines/cells • Induce secretion of other cytokines
六、生长因子
• 生长因子（growth factor,GF）是一类具有刺 激细胞生长功能的细胞因子。 • ①转化生长因子（TGF- β ） • ②表皮细胞生长因子（EGF） • ③血管内皮细胞生长因子（VEGF） • ④成纤维细胞生长因子（FGF） • ⑤神经生长因子（NGF）
第三节 细胞因子受体
2. 可溶性细胞因子受体的生物学作用
⑴对膜结合型细胞 因子受体的负调 节作用 ⑵细胞因子的载体 作用 ⑶对细胞因子活性 的拮抗作用 ⑷对细胞因子信号 转导的辅助作用
第四节
细胞因子作用的共同特点
细胞因子作用的共同特点 1.作用的多样性 2.作用的高效性 3.作用的局部性 4.作用的短暂性 5.作用的复杂性 ⑴交叉性-细胞因子受体共有链 ⑵双向性 ⑶网络性 ⑷细胞因子的抑制性调节
细胞因子作用的基本方式
• 细胞因子的效应机制涉及复杂的细胞内信号转导： • 细胞因子与相应受体结合后，诱导受体亚单位发生聚 合，引起氨酸激酶等激活，导致细胞内一系列底物磷 酸化或去磷酸化，启动不同的信号转导途径。 • 胞内信号分子所转导的信号使转录因子激活，转录因 子进入细胞核内，与特异性基因序列结合，启动基因 转录，促进或调节相应分子的合成，最终引起细胞应 答，并显示广泛的生物学效应。
二、细胞因子的特点
Properties of cytokines • Proteins • Low molecular weight • Bind to receptor on either cell which produced it or another cell • Receptor binding triggers a signal • Signal results in altered pattern of gene expression
作用的复杂性
⑶网络性： • 一种细胞可以产生多种细胞因子； • 多种细胞可以产生一种细胞因子； • 不同细胞因子对同一细胞的作用可表现为相互 协同或拮抗； • 某些细胞因子可调节自身或其他细胞因子受体 表达； • 膜结合型细胞因子可转变为分泌型细胞因子； • 细胞因子的生物学活性可受其他细胞因子或某 些细胞因子拮抗物的调节
克隆刺激因子（colony stimulating actor,CSF）
五、趋化因子
• 趋化因子（chemokine)-来源于英文chemoattractant cytokine,故又称趋化性细胞因子，是一类对不同靶细 胞具有趋化效应的细胞因子家族，已发现50多个成员。 根据分子氨基酸端半胱氨基酸残基的数目和间隔分类： • ㈠ CC亚家族 • – MCP、RANTES（趋化中性粒细胞以外的白细 胞） • ㈡ CXC亚家族 – IL-8（趋化、激活中性粒细胞） • ㈢ C亚家族 • ㈣ CX3C亚家族
• Antagonism
– Two or more cytokines work against each other (IL-4 and IL12)
• How can non-specific cytokines act specifically? • Only cells expressing receptors for specific cytokines can be activated by them
• Cytokines regulate the immune response
– Cells with the appropriate receptors become activated – To differentiate – To express receptors which will make them receptive to other cytokines – To secrete other cytokines
How do cytokines tell cells what to do?
• Produced by cells as part of normal cellular activity and/or the result of environmental trigger • Bind to receptors on cells • Trigger signal transduction pathways • Initiate synthesis of new proteins
具有免疫调节作用的细胞因子
• IL-1
IL-2
IL-3、IL-5（CSF）
IL-4
IL-6
IL-8
IL-10
IL-12
二、具有抗病毒活性的细胞因子
• • • • • • • • • 干扰素（interferon,IFN） IFN α –白细胞产生，抗病毒功能﹥免疫调节功能 IFN β –成纤维细胞产生，抗病毒功能﹥免疫调节功能 IFN γ –活化T细胞产生，免疫调节功能﹥抗病毒功能 生物学功能： ㈠抑制病毒增殖 ㈡增强MHC分子表达 ㈢增强NK、CTL、MΦ活性 ㈣抑制肿瘤细胞分裂
– Many cytokinesห้องสมุดไป่ตู้have very short half-lives
• Only cells in close proximity will be activated
– High concentrations of cytokines are needed for activation – Only cells in close proximity will be activated – May require cell-to cell contact
Cytokines can act in three different manners
• Autocrine
– Cytokine binds to receptor on cell that secreted it
• Paracrine
– Cytokine binds to receptors on near by cells