第15章细胞因子及其受体
细胞因子的受体结构与功能
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细胞因子的受体结构与功能细胞因子是一类在细胞间传递信息、调节免疫、炎症等生理过程中发挥重要作用的分子。
它们可以通过结合相应的受体,触发一系列反应,如启动信号转导、催化酶活性、调控基因表达等。
细胞因子受体的结构和功能特点在不同分子中有所不同,但一般可以分为以下几类。
1. 经典细胞因子受体家族经典细胞因子受体家族包括多种细胞因子的受体,如IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IFN-γ等等。
这些受体通常包含一个跨膜区域,以及一个在细胞质内的结构域。
它们的跨膜区域通常含有多个跨膜α 螺旋,这些跨膜α 螺旋能够通过水解能释放细胞因子。
它们的内在柄区域则通过酪氨酸激酶等机制连接细胞信号转导网络。
2. 细胞因子受体酶这类受体酶是通过激活酶活性从而得到细胞因子的反应。
一个著名的例子是细胞因子生长因子受体(RTK),通过激活受体激酶,在细胞膜上催化酶活性。
这一过程开启了调节信号转导、生长、凋亡等多种不同反应的基因表达。
3. TLRsTLRs又称为Toll样受体是在许多不同的免疫反应中,尤其在识别病原菌和其他可能的免疫原时发挥了重要的角色。
该类受体的跨膜域包含20~27个α螺旋,这些α螺旋通过离子键和氢键与同样具有高度保守性N-末端底部的病原菌分子成结合。
4. G蛋白耦合受体G蛋白耦合受体在不同物种、人体脏器以及表达部位中广泛存在。
其中细胞因子受体与G蛋白耦合通常涉及细胞外延起始点中的C末端,通过细胞因子受体维持群体的共振,促进了物质、能量的大规模流动。
总之,细胞因子受体的结构和功能在不同分子中存在着差异,但总的来说,它们都能发挥强大的作用,控制着许多重要的生理过程。
研究细胞因子受体的结构和功能,对于开发新的免疫调节药物、治疗某些免疫相关疾病、探索生物学等方面都具有重要意义。
细胞因子及其受体
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3
二.细胞因子的分类
根据来源分类: 1.淋巴因子 (lymphokine)
6
细胞因子发挥作用的三种方式
自分泌 autocrine
作用于分泌 细胞自身
旁分泌 paracrine
作用于比 邻细胞
血液循环
内分泌 endocrine
远距离作用
7
四.细胞因子的作用特点
细胞因子通常以“非特异”方式发挥作用. 细胞因子与相应受体结合具有很高的亲和力,极 少量就能产生明显生物学反应.
2. 干扰素(IFN):机体在病毒感染时合成释放的,能 干扰病毒DNA或RNA的复制.
3. 肿瘤坏死因子(TNF):能使肿瘤发生出血和坏死.
4. 集落刺激因子(CSF):能够刺激多能造血干细胞 和不同发育阶段的造血干细胞的增殖分化.
5. 生长因子(GF):刺激细胞生长、增殖.
6. 趋化因子(chemokine):对粒细胞、单核巨噬细胞 和淋巴细胞有趋化和激活作用.
•免疫调节作用
•大多数细胞因子具有上调免疫功能作用.eg: IL-1 •有些细胞因子具有免疫抑制作用. eg: TGF-β、 IL-10
15
细胞因子的主要生物学作用(2)
•刺激造血细胞增殖分化
eg: GM-CSF
•参与和调节炎症反应
eg: TNF-α
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六.主要的细胞因子
1. 白细胞介素(白介素,IL):由白细胞分泌并作用 于白细胞的细胞因子.目前统一命名的有三十多种.
第15章 细胞因子及其受体
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15-1细胞因子的主要特点(General Characteristics Of Cytokines)
内分泌素也具有相对分子质量小,浓度低等特点,能够远距离调解组织器官的功能。细胞因子与与内分泌素不同,他们不由专门腺体分泌,而是来自多种不同的组织和细胞,以近距离调节为主。虽然已经发现200余种细胞因子,从人类基因组计划的测序结果来看,还有更多的细胞因子将被发现,他们具有如下一些基本特征:
15-
(Classification andNamoclatureof Cytokine Receptor)
细胞因子受体的名称通常是在细胞因子名称后面加R(receptor)表示,如IL-2R代表IL-2的受体。细胞因子大多由两个亚单位组成,不同细胞因子受体又是共用一个亚单位。根据分子结构受体浆细胞因子受体分为四个家族:Ⅰ型细胞因子受体(classⅠcytokine receptor),也称红细胞生成素受体家族(hematopoietin receptor family),此类受体的细胞外段有保守的半胱氨酸和Trp-ser-x-trp-ser序列,包括IL-2,IL-3,IL-4,IL-5,IL-7,IL-9,IL-13,IL-15,GM-CSF,和促红细胞生成素等细胞因子的受体。Ⅱ型细胞因子受体家族(classⅡcytokine receptor),也称干扰素受体家族(interferon receptors family),包括IFN-α,INF-β,INF-γ和IL-10受体,此类受体的细胞外段有保守的半胱氨酸但无Trp-Ser-X-Trp-Ser序列.Ⅲ型受体以TNF受体超家族(TNFR-SF)为主,包括TNF受体(TNF-RⅠ和TNFR-Ⅱ),神经生长因子(nervegrowth factor,NGF)受体CD40分子(为激活B细胞和巨噬细胞的重要膜分子)和Fas分子(介导细胞发生调亡),CD30和CD27等多种膜分子。每个成员的胞外区均带有3-5个40个氨基酸残基组成的重复单位,其中都带有4-6个保守的半胱氨酸残基。Ⅳ型则为趋化因子受体家族(chemokinereceptor family),是G-蛋白偶联受体,为7次跨膜蛋白,和相应的配体结合后经偶联GTP结合蛋白而发挥生物学作用。IL-8,MIP-1和RANTES的受体均属此类受体。CCR5和CXCR4是HIV在巨噬细胞和T淋巴细胞上的辅助受体,HIV借助它进入细胞造成原发性感染。在体外实验中,CCR5的小分子拮抗剂可抑制HIV感染巨噬细胞,编码CCR5的基因具有多态性。某些个体的CCR5由于缺失32个碱基而发生移码突变,仅表达无功能的CCR5,这种个体可在一定程度上抵抗HIV的感染。
细胞因子和受体
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调控机制。
探讨细胞因子在免疫应答、炎症反应和肿瘤发生发展中的作用,
03
为疾病治疗提供新思路。
受体结构与功能关系的研究
01
02
03
利用结构生物学手段解 析受体分子的三维结构 ,揭示其与配体结合的
机制。
研究受体与其他蛋白质 的相互作用及其在信号 转导中的作用,深入了 解受体调控细胞功能的
分子机制。
探索受体的调节机制, 包括受体的磷酸化、泛 素化等修饰对受体活性
细胞因子促进肿瘤生长
一些细胞因子如IL-6、IL-8和TNF等可以促进肿瘤细胞的生长、增殖和存活,从而加速肿 瘤的发展。
细胞因子与免疫逃逸
肿瘤细胞产生的细胞因子可以抑制免疫细胞的活性,使肿瘤细胞得以逃避免疫系统的攻击 。
炎症与细胞因子
炎症反应与细胞因子
炎症反应是机体对损伤和感染等 刺激的防御反应,而细胞因子在 炎症反应中发挥关键作用。
受体与免疫疾病
一些细胞因子受体在免疫细胞中的表达或功 能异常,可以导致免疫细胞的过度活化或抑 制,从而引起免疫疾病的发生。因此,这些 受体也成为免疫疾病治疗的重要靶点。
03 常见细胞因子及其受体
白细胞介素及其受体
白细胞介素-1(IL-1): IL-1受体(IL-1R)
白细胞介素-6(IL-6): IL-6受体(IL-6R)
巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF): M-CSF受体(M-CSFR)
生长因子及其受体
表皮生长因子(EGF):EGF受体(EGFR)
转化生长因子-β(TGF-β):TGF-β受体(TGF-βR)
04 细胞因子与疾病
肿瘤与细胞因子
肿瘤细胞产生细胞因子
肿瘤细胞可以产生多种细胞因子,如白细胞介素(IL)、肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素 (IFN)等,这些细胞因子在肿瘤的发生、发展和转移过程中发挥重要作用。
细胞因子与受体ppt课件
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特点 1.Trp-Ser-X-TrpSer功能段; 2.4个细胞外半胱氨 酸残基 4个富含半胱氨酸的 胞外区 GPCR
配体 1.IL-2-7,IL-9,G-CSF,GMCSF,EPO,ILF,GH,PRO,EPO 2. IFNα,β,ω,γ,IL-10 TNF,CD27,CD30,CD40, fas ligand, NGF IL-8,GRO,PF4,TG,C3a,IP10,MIP-1α,MIP-1β,MCP-1,血管 活性肠肽,P物质,PAF M-CSF,SCF,PDGF,FGF,NGF
IFN-a
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2. Take part in adaptive immunity
APC, antigen-presenting cell; IRF, IFN-regulatory factor; NK, natural killer; TCR,T-cell receptor; Bcl-6, B-cell lymphoma 6
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Stat1, Stat3, Stat5
Stat5,Stat3 Stat1,Stat3 Stat3
MAPK signaling cascades
ras
ras
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NF-κB
38
Discovery of NF-κB
nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells
嗜碱性细胞在结缔组织和粘膜上皮内时,称肥大细胞
NK细胞,natural killer cell,自然杀伤细胞 7
细胞因子的命名和种类
(一)根据产生细胞因子的细胞种类不同分类 淋巴因子(lymphokine) 单核因子(monokine) 非淋巴细胞、非单核-巨噬细胞产生的细胞因子
细胞因子细胞因子受体相互作用
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细胞因子细胞因子受体相互作用
细胞因子是一类能够调节细胞功能的蛋白质,它们在细胞间相
互作用,通过与受体结合来传递信号,从而影响细胞的生理活动。
细胞因子受体是细胞膜上的蛋白质,它们可以与特定的细胞因子结合,并在结合后触发一系列的信号传导途径,最终影响细胞的生长、增殖、分化和凋亡等生理过程。
细胞因子与受体之间的相互作用是细胞信号传导的重要环节。
当细胞因子与其受体结合时,会引发受体的构象变化,激活受体上
的信号传导分子,如酪氨酸激酶等。
这些信号传导分子会进一步激
活下游的信号传导通路,例如MAPK通路、PI3K-Akt通路等,最终
影响细胞的基因转录、蛋白合成和细胞功能。
另外,细胞因子与受体的相互作用还可能受到调控因素的影响,比如细胞因子浓度、受体密度、共受体、受体内在活性等因素都可
能影响细胞因子与受体的相互作用。
此外,细胞因子与受体的相互
作用还可能受到细胞内外环境的影响,比如细胞因子的局部浓度梯度、细胞因子的分泌细胞和靶细胞之间的距离等因素都可能影响细
胞因子与受体的相互作用。
总的来说,细胞因子与受体之间的相互作用是一个复杂的过程,受到多种因素的调控。
了解细胞因子与受体的相互作用对于揭示细
胞信号传导的机制、疾病发生发展的过程以及药物研发具有重要意义。
希望这些信息能够帮助你更好地理解细胞因子与受体的相互作用。
细胞因子及其受体ppt课件
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二、细胞因子分类和命名
(一)根据产生分类 ?单核因子(monokine) ?淋巴因子(lymphokine) ?非淋巴细胞、非单核巨噬细胞产生的
CK
8
(二)根据CK的结构和主要功能分类
白细胞介素 Interleukin, IL
肿瘤坏死因子 tumor necrosis factor, TNF
转化生长 因子β家族 干扰素
?
细胞因子间可相互诱生: IL-1 能诱生 IFN 、IL-1 、IL-2 、IL-4 等, IL-2 能诱生 TNF 、IL-2 、LT等。
细胞因子可调节细胞因子受体的表达: IL-1 、 IL-5 、IL-6 等可促进 IL-2 受体的表达; IL-1 能降低 TNF 受体的密度,细胞因子与生物活性 之间的相互影响。 B 细胞和 T 细胞活化过程中,常需要两种以上细胞 因子的协同作用或彼此调节。
2.功能与调节免疫应答、造血功能和炎症 反应有关。
3.作用方式:自分泌、旁分泌和内分泌; 短暂的自限过程;
10
4.效应作用模式:受体与配体结合模式, 发挥生物学效应。
5.具有细胞因子的网络特点:多效性,高 效性(pmol/L(10-12mol/L),重叠性,拮 抗性/协同性。
6.联系广泛、复杂:与激素、神经肽、神 经递质组成信号系统。
3
TD-Ag
APC
TI-Ag
?
CD8+Tc
T
CD4+Th
B
CTL CMI
LKs
Abs AMI/HI
4
CK介导免疫细胞间的通讯
(1)直接(direct): 表面分子
(2)间接(indirect):
CKs
5
6
【医学免疫学】细胞因子及其受体
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General properties of CKs
Small proteins (MW: approx. 8-30 KD) Extremely potent, acting at 10-9~10-15M The production is transient and tightly regulated Autocrine, paracrine or endocrine Cytokine actions: Pleiotropy, Redundancy, Synergy
4) Antagonism
Two or more cytokines work against each other (IL-4 and IFN-)
The cytokine network:
Many cytokines have multiple functions and apparent redundancy of actions forming a complex communication network.
Interleukin, IL
Cytokines produced by leukocytes and act on leukocytes
IL-1~35 IL-2, IL-7, IL-9, IL-15 constitute common chain family IL-4, IL-5, IL-6, IL-13 (Th2 type) IL-8 (belongs to chemokine family) IL-10 (Tr type) IL-11 (stimulator of platelets) IL-12 (DC, macrophages, directs Th1)
细胞因子细胞因子受体相互作用通路介绍_概述说明
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细胞因子细胞因子受体相互作用通路介绍概述说明1. 引言1.1 概述细胞因子是一类具有调节和介导细胞间相互作用的蛋白质分子,它们在多种生理和病理过程中起着重要作用。
细胞因子受体是细胞表面上存在的特定蛋白质结构,能够与细胞因子结合并传递信号,参与调控细胞功能和免疫反应。
细胞因子与其受体之间的相互作用通路对于正常生物学过程的进行至关重要。
1.2 文章结构本文将首先介绍细胞因子及其定义、作用以及分类特点,并着重说明其与免疫调节之间的关系。
接下来将详细讨论细胞因子受体的基本概念和类型以及其结构和功能特点,包括受体信号转导途径等方面内容。
随后,我们将深入探讨细胞因子与细胞因子受体之间的相互作用机制,包括结合亲和力和特异性介导的相互作用方式,并分析这些相互作用后所带来的效应和功能调控。
最后,在总结中我们将强调细胞因子细胞因子受体相互作用通路的重要性,并展望未来在这一领域的研究方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍细胞因子与细胞因子受体之间的相互作用通路,探讨其在生理和病理过程中的重要性。
通过对相关文献和研究成果的整理和分析,我们将尽可能详尽地介绍这一领域的最新进展和发现,以期促进对于细胞因子与细胞因子受体相互作用机制的深入理解,并为该领域未来研究提供启示和参考。
2. 细胞因子:2.1 定义和作用:细胞因子是一种分泌于细胞之间起到介导细胞信号传递的蛋白质或小分子。
它们在机体内起到调控和协调免疫反应、细胞增殖、发育和分化以及组织修复等多个生理过程中起着重要的作用。
细胞因子通过与其相应的受体结合,激活特定的信号传导途径,从而在细胞内产生一系列生物学效应。
2.2 分类和特点:根据其功能和结构特点,细胞因子可被划分为许多不同的类别。
常见的分类包括生长因子、趋化因子、淋巴因子和干扰素等。
不同类型的细胞因子具有不同的分泌来源、靶向细胞种类及其生物学效应。
2.3 细胞因子与免疫调节:在免疫系统中,细胞因子扮演着重要角色。
它们参与调节免疫应答、促进或抑制免疫反应,并调控T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞等免疫细胞的活性。
细胞因子及其受体
![细胞因子及其受体](https://img.taocdn.com/s3/m/8a8c18ae4bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c52.png)
细胞因子及其受体细胞因子是一类分泌于细胞的蛋白质或多肽,它们在细胞间传递信息,调控免疫、炎症及生殖等生物过程。
细胞因子可以分为多种类型,包括细胞生长因子、细胞凋亡因子、白介素、肿瘤坏死因子等。
细胞因子通过与其受体结合,触发细胞内信号通路,从而实现细胞的生物学效应。
细胞因子受体是一类位于细胞膜表面的蛋白质,它们被设计用来与特定的细胞因子结合。
细胞因子受体可以分为两类:细胞膜受体和胞浆受体。
细胞膜受体包括酪氨酸激酶受体、酪氨酸-丝氨酸激酶受体、蛋白酪氨酸激酶受体等,它们位于细胞膜的外部,当细胞因子结合到受体上时,受体通过激酶活化的方式将信号传递到细胞内部。
胞浆受体位于细胞质或细胞核内部,当细胞因子结合到受体上时,受体通过改变细胞内的转录因子活性来传递信号。
细胞因子的受体与细胞因子之间的互作可以引起细胞的生物学响应。
例如,肿瘤坏死因子(TNF)是一类重要的细胞因子,它与细胞膜受体TNFR结合后,可以触发多个信号通路,如NF-κB和MAPK等,从而诱导炎症反应、促进细胞凋亡或增殖。
另外一个例子是白介素-2(IL-2),它通过与细胞膜受体IL-2R结合,能够激活细胞免疫反应,促进T细胞增殖和功能发挥。
细胞因子受体的结构与功能息息相关。
细胞膜受体通常呈现单体或二聚体状态,当细胞因子结合到受体上时,受体往往形成二聚体或多聚体,从而激活其内部的激酶活性。
细胞膜受体结构包括外部的激活亚单位和跨膜或胞浆内的激酶亚单位。
这些激酶亚单位在受体结合后可以发生磷酸化反应,从而激活下游的信号通路。
由于细胞因子的结构多样性,不同的细胞因子受体的结构也有所不同。
例如,酪氨酸激酶受体包括一个具有激酶活性的胞浆区域和一个具有细胞因子结合位点的外部区域。
而酪氨酸-丝氨酸激酶受体则包括一个胞浆内的激酶区域和一个外部的细胞因子结合区域。
细胞因子及其受体在生理和病理过程中发挥重要作用。
许多疾病如免疫性疾病、肿瘤、炎症等都与细胞因子的异常表达或受体功能紊乱相关。
细胞因子及其受体的分类 -回复
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细胞因子及其受体的分类-回复标题:细胞因子及其受体的分类引言:细胞因子是一类在细胞间传递信号的蛋白质,其作用于细胞因子受体,启动一系列重要的细胞信号传导途径。
根据其结构和功能特点,细胞因子及其受体可以被分为多个不同的分类。
本文将一步一步地回答关于细胞因子及其受体分类的问题,以便更好地理解这一重要的细胞通信系统。
第一部分:细胞因子分类1. 细胞因子按源头分类1.1 内源性细胞因子:内源性细胞因子是由机体自身产生的,包括多种生长因子、细胞凋亡因子、炎症因子等。
例如,表皮生长因子(EGF)是一种重要的生长因子,可促进细胞增殖和分化。
1.2 外源性细胞因子:外源性细胞因子来自外界环境,包括细菌、病毒等微生物产生的干扰素、白介素、肿瘤坏死因子等。
这些外源性细胞因子在免疫应答和炎症过程中发挥着重要作用。
2. 细胞因子按结构分类2.1 细胞因子可分为多个类别,如:- 胰岛素样生长因子(IGF):促进细胞增殖和生长。
- 淋巴因子:参与免疫应答过程。
- 血小板衍生生长因子(PDGF):促进血管增生和修复。
- 肿瘤坏死因子(TNF):参与炎症反应和细胞凋亡等。
- 白介素(IL):调节免疫细胞间相互作用。
3. 细胞因子按作用靶标分类3.1 自分泌型细胞因子:自分泌型细胞因子被产生后会自我释放,并作用于产生细胞因子的细胞本身,形成正向自反馈回路。
例如,白介素-1(IL-1)和白介素-6(IL-6)。
3.2 外分泌型细胞因子:外分泌型细胞因子由产生细胞释放到周围环境,并作用于周围的细胞。
例如,肿瘤坏死因子(TNF)和白介素-2(IL-2)。
第二部分:细胞因子受体分类1. 细胞因子受体按信号传导机制分类1.1 整合素样受体:整合素样受体在细胞外膜上,通过调控细胞与胶原蛋白等基质的亲和性来传导细胞外信号。
1.2 组氨酸激酶受体:组氨酸激酶受体在细胞膜上,激活细胞内的酪氨酸激酶信号传导通路。
1.3 丝氨酸/苏氨酸激酶受体:丝氨酸/苏氨酸激酶受体通过激活内源性激酶来传导细胞信号。
细胞因子和细胞因子受体
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转染293T细胞,检测其分泌表 达
4
细胞因子的来源
• 正常细胞:
– 未活化时,产生很少;
– 活化后,产量可提高成百上千倍;如活化的淋巴细胞、 活化的单核/巨噬细胞、NK细胞、成纤维细胞、上皮 细胞、内皮细胞等。
IL-1、IL-6、IL-12、IL-18 和 TNF—主要由巨噬细胞产生的细胞因 子
IL-2
• 1976发现,1979年命名,1983年克隆成功 • 1965年发现混合白细胞培养上清中存在一种可溶性因子
,可促进细胞生长,命名为母细胞形成因子(Blastogenic
Factor,BF)
• 1976年发现小鼠脾细胞培养上清中含有一种刺激胸腺细 胞生长的因子,故称为T细胞生长因子(T cell growth factor
G-CSF(粒细胞集落刺激因子)
• 1983年命名,1986年克隆成功. • 人G-CSF基因位于17号染色体, • 人类有两种不同的G-CSF DNA,分别编码含207和204
个氨基酸的前体蛋白,均有30个氨基酸的先导序列,除了 在35位插入了3个氨基酸外,其余序列相同. • 有5个半胱氨酸36=42,64=74,17游离. • 来源 • 多种细胞可产生 – 内毒素、TNF-α、IL-1、IFN-γ活化单核/巨噬细胞
• 肿瘤:直接或间接抑制肿瘤生长,但是对某些肿 瘤反而有促进作用。
• IFN-α治疗病毒感染性疾病:如丙肝
4.肿瘤坏死因子 (Tumor necrosis factor, TNF)
• 1975年发现的一种能使肿瘤发生出血坏死的物 质,该因子对多种肿瘤细胞系具有细胞毒作用, 而且在多种动物模型中可引起肿瘤坏死,将其命 名为肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor, TNF)。
细胞因子受体
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细胞因子受体细胞因子是由多种细胞产生的,具有广泛调节细胞功能作用的多肽分子,细胞因子不仅作用于免疫系统和造血系统,还广泛作用于神经、内分泌系统,对细胞间相互作用、细胞的增殖分化和效应功能有重要的调节作用。
细胞因子发挥广泛多样的生物学功能是通过与靶细胞膜表面的受体相结合并将信号传递到细胞内部。
因此,了解细胞因子受体的结构和功能对于深入研究细胞因子的生物学功能是必不可少的。
随着对细胞因子受体的深入研究,发现了细胞因子受体不同亚单位中有共用链现象,这对阐明众多细胞因子生物学活性的相似性和差异性从受体水平上提供了依据。
绝大多数细胞因子受体存在着可溶性形式,掌握可溶性细胞因子受体产生的规律及其生理和病理意义,必将扩展人们对细胞因子网络作用的认识。
检测细胞因子及其受体的水平已成为基础和临床免疫学研究中的一个重要的方面。
一、细胞因子受体的结构和分类根据细胞因子受体cDNA序列以及受体胞膜外区氨基酸序列的同源性和结构特征,可将细胞因子受体主要分为四种类型: 免疫球蛋白超家族(IGSF)、造血细胞因子受体超家族、神经生长因子受体超家族和趋化因子受体。
此外,还有些细胞因子受体的结构尚未完全搞清,如IL-10R、IL-12R等;有的细胞因子受体结构虽已搞清,但尚未归类,如IL-2Rα链(CD25)。
(一)免疫球蛋白超家族该家族成员胞膜外部分均具有一个或数个免疫球蛋白(Ig)样结构域的,有关Ig超家族的结构特点参见第三章。
目前已知,属于IGSF成员的细胞因子受体有IL-1RtⅠ(CD121a)、IL-1RtⅡ(CD121b)、IL-6Rα链(CD126)、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR(CD115)、SCFR(CD117)和PDGFR,并可分为几种不同的结构类型,不同IGSF结构类型的受体其信号转导途径也有差别。
(1)M-CSFR、SCFR和PDGFR:胞膜外区均含有5个Ig样结构域,其中靠近胞膜区为1个V样结构,其余4个为C2样结构。
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15 细胞因子及其受体免疫受体是由一个由固有免疫系统和适应性免疫系统叠加而成的免疫系统,又是一个弥散系统,在体内往复循环的免疫细胞之间没有固定的有线”连接。
这样的一个系统有效运转有赖于不同细胞之间的有序分工合作,信息交换与密切协调。
细胞因子(cytokine)是免疫细胞之间以及免疫细胞与其他组织之间相互交换的语言。
所谓细胞因子是指是有免疫细胞或非免疫细胞(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生物活性分子,他们之间的信息交换与相互调节,参与免疫应答和炎症反应过程。
15-1细胞因子的主要特点(General Characteristics Of Cytokines)内分泌素也具有相对分子质量小,浓度低等特点,能够远距离调解组织器官的功能。
细胞因子与与内分泌素不同,他们不由专门腺体分泌,而是来自多种不同的组织和细胞,以近距离调节为主。
虽然已经发现200余种细胞因子,从人类基因组计划的测序结果来看,还有更多的细胞因子将被发现,他们具有如下一些基本特征:(1)半衰期短,不在细胞内储存而是在被活化后开始合成并且分泌的。
(2)多效(重叠)性(pleiotropism):多种细胞可以产生同一种细胞因子,一种细胞因子可以对不同细胞发挥不同作用。
(3)丰裕性(redundant):两种以上的的细胞因子具有相同的或者相似的生物学作用的现象比较常见。
(4)协同性(synergy):两种细胞因子同时作用于一个靶细胞的效应大于他们单独效应之和,即为协同作用。
(5)拮抗性(antagonism):有是有两种细胞因子有相互抑制的作用,即为拮抗性。
(6)网络性:细胞因子能够诱导或抑制其他细胞因子的合成,形成细胞因子功能和调节网络。
(7)效应延迟:靶细胞对细胞因子的反应通常发生在几个小时内,需要新mRNA和蛋白质分子的原位合成。
(8)效应范围:近距离作用为主。
多数细胞因子在血液中是检测不到的,他们发挥作用的方式以旁分泌(paracrine)和自分泌(autocrine)为主,前者指其对临近细胞发挥作用,后者则指作用于分泌细胞自身。
只有少数细胞因子能够以内分泌(endocrine)的形式通过循环系统对远距离的细胞发挥作用。
干细胞因子(stem cellfactor,SCF)单细胞集落刺激因子(monocyte colony-stimulatingfactor ,M-CSF)等几种细胞因子在血液中可以测的并能远距离发挥作用。
细胞因子种类繁多,命名方法也不尽统一。
许多细胞因子根据其产生细胞而命名。
例如,淋巴因子(lymphokine)指由淋巴细胞产生的细胞因子,单核因子(monokine)来自于单核-巨噬细胞。
由白细胞(leukocyte)分泌并作用于白细胞的细胞因子统称作interleukine(IL),取白细胞之间信号分子的意思,中文译作白细胞介素,简称白介素。
目前统一命名的白介素有35种。
有些细胞因子是按照功能进行分类和命名的.例如干扰素(interferon)是组织细胞在受到病毒感染时合成并释放的一种糖蛋白,因其具有干扰病毒DNA 或RNA在在宿主细胞内复制的功能而得名。
肿瘤坏死因子(tumor hecrosis factor,TNF)根据其对肿瘤细胞的杀伤作用而得名。
集落刺激因子(colony-stimuating factor)取自其刺激干细胞在体外增值并形成集落(colony)的功能。
根据细胞因子的功能,可以将它们分为以下几大类:促炎因子,趋化因子,生长因子等。
此种分类有助于我们对种类繁多的细胞因子功能的理解,但是应注意许多细胞因子功能的类别的归属并不绝对。
几乎所有的免疫细胞都可以通过其所分泌的细胞因子发挥免疫生物学效应。
不同类型免疫细胞的细胞因子表达(分泌)谱各具特点,且可能互有交叉。
15-2细胞因子受体的分类与命名(Classification and Namoclature of Cytokine Receptor)细胞因子受体的名称通常是在细胞因子名称后面加R(receptor)表示,如IL-2R代表IL-2的受体。
细胞因子大多由两个亚单位组成,不同细胞因子受体又是共用一个亚单位。
根据分子结构受体浆细胞因子受体分为四个家族:Ⅰ型细胞因子受体(class Ⅰcytokine receptor),也称红细胞生成素受体家族(hematopoietin receptor family),此类受体的细胞外段有保守的半胱氨酸和Trp-ser-x-trp-ser序列,包括IL-2,IL-3,IL-4,IL-5,IL-7,IL-9,IL-13,IL-15,GM-CSF,和促红细胞生成素等细胞因子的受体。
Ⅱ型细胞因子受体家族(class Ⅱcytokine receptor ),也称干扰素受体家族(interferon receptors family),包括IFN-α,INF-β,INF-γ和IL-10受体,此类受体的细胞外段有保守的半胱氨酸但无Trp-Ser-X-Trp-Ser序列.Ⅲ型受体以TNF受体超家族(TNFR-SF)为主,包括TNF 受体(TNF-RⅠ和TNFR-Ⅱ),神经生长因子(nerve growth factor,NGF)受体CD40分子(为激活B细胞和巨噬细胞的重要膜分子)和Fas分子(介导细胞发生调亡),CD30和CD27等多种膜分子。
每个成员的胞外区均带有3-5个40个氨基酸残基组成的重复单位,其中都带有4-6个保守的半胱氨酸残基。
Ⅳ型则为趋化因子受体家族(chemokine receptor family),是G-蛋白偶联受体,为7次跨膜蛋白,和相应的配体结合后经偶联GTP结合蛋白而发挥生物学作用。
IL-8,MIP-1和RANTES的受体均属此类受体。
CCR5和CXCR4是HIV在巨噬细胞和T淋巴细胞上的辅助受体,HIV借助它进入细胞造成原发性感染。
在体外实验中,CCR5的小分子拮抗剂可抑制HIV感染巨噬细胞,编码CCR5的基因具有多态性。
某些个体的CCR5由于缺失32个碱基而发生移码突变,仅表达无功能的CCR5,这种个体可在一定程度上抵抗HIV的感染。
Ⅰ型细胞因子是多亚单位受体Ⅰ型细胞因子受体家族的多数成员属多亚单位受体,其中一种亚基是细胞因子结合亚单位,另一种是信号转到亚单位。
多种Ⅰ型细胞因子受体有共用的细胞因子转导亚单位.如人的IL-3,IL-5和GM-CSF受体均由α和β亚单位组成,其中α亚单位是细胞因子结合单位,结构各异;β亚单位是三种细胞因子共用的信号转导亚单位。
因此,IL-3,IL-5和GM-CSF在功能上有很大重叠性,如GN-CSF和IL-3均可作用于造血干细胞;IL-3,IL-5和GM-CSF均可刺激嗜酸性粒细胞增殖和嗜碱性粒细胞脱颗粒。
IL-2,IL-4,IL-7,IL-9和IL-15都有相同的信号转导亚单位(γ链)。
位于X-染色体上的γ链基因缺陷是X-性连锁中正联合免疫缺陷病(X-link severe combined immunodeficiency,X-SCID)的一种病因,这类患者由于IL-2,IL-4,IL-7,IL-9和IL-15受体介导的细胞信号转导发生严重的障碍,造成细胞免疫和体液免疫的严重缺陷。
IL-2受体蛋白是由α,β和γ链组成的三聚体,其中β和γ链为IL-2和IL-5的共用链。
静息的T细胞表面组成性表达IL-2受体的β和γ链,此时的受体对IL-2亲和力低。
T细胞活化后,IL-2Rα链快速表达,与β和γ链共同形成完整的复合物,这种完整的三聚体受体具有对IL-2的高亲和力。
在抗原的刺激下,活化的T细胞分泌IL-2作用于自身 IL-2受体,通过分泌作用,促进活化细胞的增殖。
肿瘤坏死因子受体可发挥免疫调剂作用肿瘤坏死因子受体家族的CD40和Fas蛋白具有重要的免疫调剂作用。
CD40表达在B细胞和巨噬细胞的表面。
效应性T细胞表达CD40L和FasL。
T细胞CD40L 结合B细胞的CD40刺激B细胞增生并发生免疫球蛋白的类型转换(isotype switching)。
T细胞CD40L结合巨噬细胞CD40可刺激巨噬细胞分泌TNF。
Fas蛋白和FasL结合后启动表达Fas的细胞凋亡,表达FasL 的CTL可清除表达Fas的淋巴细胞,这是一种重要的免疫应答的负反馈调剂机制。
细胞因子受体的可溶性形式许多细胞因子如IL-1,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,IL-8,G-CSF,GM-CSF,INF-γ和TNF的受体有游离形式,即可溶性细胞因子受体(soluble cytokine receptor)。
可溶性的细胞因子受体可作为相应细胞因子的运载体,也可与相应的模型受体竞争配体而起到抑制作用。
此外,检验某些细胞因子的水平有助于某些疾病的诊断及病程发展和转归的监视。
细胞因子受体的天然拮抗一些细胞因子的受体存在天然拮抗剂,如IL-1受体的拮抗剂(IL-α)是一种由单核巨噬细胞产生的多肽,可以结合IL-1受体,从而抑制IL-1α和IL-1β的生物活性。
有些病毒产生的细胞因子结合蛋白也是细胞因子的拮抗剂,如痘病毒产生的TNF和IL-1结合蛋白可抑制或消除TNF和IL-1的致炎症作用。
15-3 主要有固有免疫细胞产生的细胞因子(Cytokine Produced By the innate Immune Cells)所谓的促炎细胞因子(pro-inflammatory cytokine)指在炎症过程中发挥重要促进作用的细胞因子,包括IL-1,IL-6,IL-17,IL-18,INF-α和INF –γ等。
固有免疫细胞(如单核巨噬细胞和NK细胞)不仅是促炎细胞因子的主要分泌者,也是促炎细胞因子的靶细胞。
巨噬细胞在病原体或者组织损伤的刺激下产生的细胞因子包括IL-1,IL-6,IL-8和TNF-α等。
NK细胞的主要功能是杀伤被病毒感染的宿主细胞以及肿瘤细胞,但是NK细胞被激活后分泌大量的细胞因子,是组织中IFN-α和TNF-γ的主要来源之一,NK 细胞依其发挥免疫调剂作用。
白介素1(IL-1)人IL-1分为IL-1α和IL-1β两种,分别有159和153个氨基酸残基,IL-1β分子结构较为独特,由12个β片层折叠袢叠组成四面体样结构。
虽然两者的氨基酸同源性只有26%,但其所结合受体以及所发挥的生物学作用几乎是相同的。
他们是固有免疫应答过程中最为重要的调剂因子之一。
IL-1,IL-6和TNF-α是发生微生物感染后宿主急性期反应的主要介导者。
IL-1能够作用于抗原呈递细胞,诱导其上调MHCⅡ,粘附分子以及IFN-γ受体的表达水平。
IL-1还能直接作用于T细胞,辅助活化以及启动适应性免疫应答。
Ⅰ型IL-1受体(IL-1RⅠ)又称IL-1地亲和力受体,能够与IL-1R附件蛋白(IL-1RacP)结合形成IL-1高亲和力受体,即Ⅱ型IL-1受体(IL-RⅡ)。