医学免疫学课件 第五章 细胞因子
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➢ 信号转导亚单位可作为若干种细胞因子的公有链 （common chain），参与信号转导。
（公有γ链）
（公有β链）
（公有gp130亚单位）
第二节 细胞因子特征与作用
一、细胞因子的共同特征
✓ 多样性 一种细胞因子可作用
于多种细胞，取决于细胞 因子浓度、所作用靶细胞 的类型、微环境中其它细 胞因子等条件，可产生多 种生物学作用。
✓ 参与免疫细胞的分化和发育 ✓ 参与适应性免疫应答和免疫调节 ✓ 参与固有免疫和炎症反应
（一）参与免疫细胞的分化和发育
（二）参与适应性免疫应答和免疫调节
调节特异性免疫应答
细胞因子在Ig类别转换中的作用
细胞因子对Th1和Th2细胞的调节作用
（三）参与固有免疫和炎症反应
✓ 参与固有免疫
• 促进NK细胞的杀伤活性：IL-2、IL-12等； • 增强单核/巨噬细胞的吞噬和杀伤功能：IFN-γ、
CSF） ✓ 生长因子（growth factor，GF） ✓ 趋化因子（chemokine）
1. 白细胞介素（Interleukin，IL）
✓ 最初是指由白细胞产生并介导白细胞间相互 作 用的细胞因子；后定义为由多种细胞产生并作 用于多种细胞的一类细胞因子。
✓ 前至少发现38种，IL-1...IL-38。
TNF、IL-1β等； • 抗病毒、抗肿瘤：IFN-α/β、TNF等。
✓ 参与炎症反应
• TNF-α、IL-1、IL-6、IFN-γ和趋化因子等促炎细 胞因子可直接或间接参与炎症反应，利于机体抑 制和清除病原体，但也可介导病理性损伤。
“细胞因子风暴” （Cytokine storm）
✓ 此外，还可促进Th2 分化，抑制Th1和巨 噬细胞功能。
2. 干扰素（Interferon，IFN）
1918年流感病毒大爆发
Alick Isaacs （于1957年发现干扰素）
2. 干扰素（Interferon，IFN） 具有干扰病毒感染和复制的能力。根据来源
和理化性质的不同，可分为I型和II型干扰素。
✓ 抗病毒作用
1 类似于IFN的作用 2 直接杀伤病毒感染细胞
✓ 致热作用--内源性致热原
1 直接作用于下丘脑体温调节中枢 2 刺激巨噬细胞释放IL-1、IL-6、IL-8等
✓ 引发恶液质--恶液质素
1 由TNF-α引起，能够促进蛋白和脂肪的过度消耗 、分解，导致代谢紊乱
2 表现为厌食、恶心、消瘦、衰弱和贫血
瘤组织的血流供应，导致肿瘤出血坏死
✓ 免疫调节作用
1 刺激靶细胞合成分泌细胞因子，如IL-1、IL-6、 IL-8等
2 增强T、B细胞对抗原和有丝分裂原的增殖反应 3 增强Tc细胞对靶细胞的杀伤活性
✓ 促进炎症反应
1 诱导血管内皮细胞表达细胞间粘附分子-1（ICAM-1） 2 分泌IL-1、 IL-8等炎症分子和趋化因子 3 增强中性粒细胞和单核吞噬细胞的吞噬功能
✓ 肿瘤细胞：如白血病细胞、淋巴瘤细胞、 骨髓瘤细胞等
（二）细胞因子的分类和命名
✓ 白细胞介素（Interleukin，IL） ✓ 干扰素（interferon，IFN） ✓ 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） ✓ 集落刺激因子（colony stimulating factor，
✓ 参与免疫调节、造血、炎症反应等过程。
主要由活化的T细胞产生
促进T细胞增殖分化， 并产生细胞因子。
促进B细胞增殖和抗 体的产生。
诱导NK等杀伤细胞的 增殖活化，增强其杀 伤活性。
✓ IL-4主 要 由 CD4+Th2 细胞产生。
✓ 可促进B细胞增殖分 化，Ig产生和类型 转换为IgE，是I型 超敏反应相关的重 要细胞因子。
主要内容
✓ 第一节 细胞因子及其受体 ✓ 第二节 细胞因子特征及生物学作用 ✓ 第三节 重要的细胞因子（书P59-62） ✓ 第四节 细胞因子与临床（书P62）
第一节 细胞因子及其受体
（一）细胞因子的来源和分布
✓ 免疫细胞：T细胞、B细胞、单核/巨噬 细胞、NK细胞等
✓ 非免疫细胞：血管内皮细胞、表皮细胞、 成纤维细胞等
第五章 细胞因子
细胞因子（cytokine，CK）
✓ 由活化的免疫细
胞或非免疫细胞
合成并分泌的一
类具有多功能的
高活性小分子蛋
白质（8-80kD），
参与免疫细胞分 化发育、免疫应 答、炎症反应等
发现第一个 细胞因子：干扰素
Alick Isaacs （于1957年发现）
过程。
国际细胞因子协会ICS （1988年成立）
各种集落刺激因子（CSF）的特性
粒细胞-巨噬 细胞集落刺激 因子 巨噬细胞集落 刺激因子 粒细胞集落刺 激因子 红细胞生成素
干细胞因子
血小板生成素
5. 生长因子（growth factor，GF）
一类可促进不同类型细胞生长和分化的 细胞因子。根据其功能和作用的靶细胞不同 ，可分为：
✓ 转化生长因子（TGF） ✓ 表皮细胞生长因子（EGF） ✓ 血管内皮细胞生长因子（VEGF） ✓ 成纤维细胞生长因子（FGF） ✓ 神经生长因子（NGF） ✓ 血小板源生长因子（PDGF）
✓ 高效性
细胞因子与相应受体高亲和力结合，通 过受体介导的信号转导，高效能地行使调节 和效应功能。一般在pmol/L（10-12 mol/L） 水平即有明显的生物学作用。
干扰素 1 pg
细胞 100 万个
病毒 1000 万个
✓ 局部性
细胞因子主 要以自分泌和旁 分泌方式发挥效 应，作用于自身 细胞或旁邻细胞 。也可通过内分 泌方式作用于全 身。
✓ 短暂性
细胞因子并非预先合成，其编码基因多 在细胞受刺激后开始转录，转录出的RNA在 短时工作后即被降解。半衰期短暂，其合成 过程也受到严密调控。
临床上应用细胞因子治疗疾病，须持续 大剂量给药，从而易产生毒副作用。
✓ 复杂性 1 重叠性 2 双向性 3 网络性
细胞因子的 网络性效应
二、细胞因子的生物学作用
4. 集 落 刺 激 因 子 （ colony stimulating factor，CSF）
可选择性刺激造血干细胞或不同分化阶 段的造血前体细胞增殖、分化，在半固体培 养基中形成相应细胞集落的细胞因子。
✓ 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF） ✓ 粒细胞集落刺激因子（ G-CSF) ✓ 巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF) ✓ 多能集落刺激因子（multi-CSF，IL-3) ✓ 干细胞因子（stem cell factor，SCF） ✓ 红细胞生成素（EPO）、血小板生成素（TPO）
✓ I型干扰素： IFN-α、β ✓来源：白细胞、成纤维细胞、病毒感染的组织 细胞等 ✓ 主要功能：抗病毒、抗肿瘤 ✓ 应用：治疗某些恶性肿瘤、病毒感染性疾病等
重组α干扰素于1986年被FDA批准成为世界上第一个获得 临床应用的商品化细胞因子类药物，用于部分血液系统肿 瘤、丙型肝炎、乙型肝炎等疾病的治疗。
✓ 细胞因子受体的分类
细胞因子受体主要根据其胞外结构及氨基酸 序列的同源性被分为5个家族。
✓ 细胞因子受体的公有亚基
I型和Ⅱ型细胞因子受体家族的多数成
员 由2个或2个以上亚单位组成：其中一个 是细 胞因子结合亚单位，另一个是信号转 导亚单 位。
➢ 细 胞 因 子 结 合 亚 单 位 ， 也 称 私 有 链 （ private chain），其保证每一种细胞因子生物学效应的 特异性。
能使肿瘤细胞发生出血性坏死的一类 细 胞因子。根据来源和结构不同，分为 TNF-α 和β两种。
✓TNF-α：由活化的单核/巨噬细胞产生。
✓ TNF-β：由活化的T淋巴细胞、NK细胞产 生 ，又称淋巴毒素（limphotoxin，LT）。
TNF的生物学活性
✓ 杀瘤、抑瘤作用
1 直接杀伤或抑制肿瘤细胞 2 激活NK细胞和巨噬细胞，间接发挥作用 3 损伤血管内皮细胞，促进血栓的形成，阻断肿
6. 趋化因子（Chemokine）
一类具有趋化作用的细胞因子，能招募 血液中的单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞 等进入感染部位，参与免疫调节和免疫病理 反应。
嗜酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粒细胞攻击秀丽隐杆线虫
（三）细胞因子受体
（三）细胞因子受体
✓ 具有一般膜受体特性，包括：胞膜外区、 跨膜区、胞浆区
某些细胞因子受体可以游离形式存在于 体液内，称为可溶性细胞因子受体。 （Soluble cytokine receptor，sCKR）
✓ II型干扰素： IFN-γ
✓ 来源：活化的T细胞和NK细胞产生
✓ 主要功能：免疫调节
提高单核巨噬细胞、树突状细胞的抗原 提呈能力；增强Tc细胞和NK细胞的杀伤活 性；抑制Th2细胞形成，下调体液免疫应答 ；趋化作用等。
3. 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor， TNF）
（公有γ链）
（公有β链）
（公有gp130亚单位）
第二节 细胞因子特征与作用
一、细胞因子的共同特征
✓ 多样性 一种细胞因子可作用
于多种细胞，取决于细胞 因子浓度、所作用靶细胞 的类型、微环境中其它细 胞因子等条件，可产生多 种生物学作用。
✓ 参与免疫细胞的分化和发育 ✓ 参与适应性免疫应答和免疫调节 ✓ 参与固有免疫和炎症反应
（一）参与免疫细胞的分化和发育
（二）参与适应性免疫应答和免疫调节
调节特异性免疫应答
细胞因子在Ig类别转换中的作用
细胞因子对Th1和Th2细胞的调节作用
（三）参与固有免疫和炎症反应
✓ 参与固有免疫
• 促进NK细胞的杀伤活性：IL-2、IL-12等； • 增强单核/巨噬细胞的吞噬和杀伤功能：IFN-γ、
CSF） ✓ 生长因子（growth factor，GF） ✓ 趋化因子（chemokine）
1. 白细胞介素（Interleukin，IL）
✓ 最初是指由白细胞产生并介导白细胞间相互 作 用的细胞因子；后定义为由多种细胞产生并作 用于多种细胞的一类细胞因子。
✓ 前至少发现38种，IL-1...IL-38。
TNF、IL-1β等； • 抗病毒、抗肿瘤：IFN-α/β、TNF等。
✓ 参与炎症反应
• TNF-α、IL-1、IL-6、IFN-γ和趋化因子等促炎细 胞因子可直接或间接参与炎症反应，利于机体抑 制和清除病原体，但也可介导病理性损伤。
“细胞因子风暴” （Cytokine storm）
✓ 此外，还可促进Th2 分化，抑制Th1和巨 噬细胞功能。
2. 干扰素（Interferon，IFN）
1918年流感病毒大爆发
Alick Isaacs （于1957年发现干扰素）
2. 干扰素（Interferon，IFN） 具有干扰病毒感染和复制的能力。根据来源
和理化性质的不同，可分为I型和II型干扰素。
✓ 抗病毒作用
1 类似于IFN的作用 2 直接杀伤病毒感染细胞
✓ 致热作用--内源性致热原
1 直接作用于下丘脑体温调节中枢 2 刺激巨噬细胞释放IL-1、IL-6、IL-8等
✓ 引发恶液质--恶液质素
1 由TNF-α引起，能够促进蛋白和脂肪的过度消耗 、分解，导致代谢紊乱
2 表现为厌食、恶心、消瘦、衰弱和贫血
瘤组织的血流供应，导致肿瘤出血坏死
✓ 免疫调节作用
1 刺激靶细胞合成分泌细胞因子，如IL-1、IL-6、 IL-8等
2 增强T、B细胞对抗原和有丝分裂原的增殖反应 3 增强Tc细胞对靶细胞的杀伤活性
✓ 促进炎症反应
1 诱导血管内皮细胞表达细胞间粘附分子-1（ICAM-1） 2 分泌IL-1、 IL-8等炎症分子和趋化因子 3 增强中性粒细胞和单核吞噬细胞的吞噬功能
✓ 肿瘤细胞：如白血病细胞、淋巴瘤细胞、 骨髓瘤细胞等
（二）细胞因子的分类和命名
✓ 白细胞介素（Interleukin，IL） ✓ 干扰素（interferon，IFN） ✓ 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） ✓ 集落刺激因子（colony stimulating factor，
✓ 参与免疫调节、造血、炎症反应等过程。
主要由活化的T细胞产生
促进T细胞增殖分化， 并产生细胞因子。
促进B细胞增殖和抗 体的产生。
诱导NK等杀伤细胞的 增殖活化，增强其杀 伤活性。
✓ IL-4主 要 由 CD4+Th2 细胞产生。
✓ 可促进B细胞增殖分 化，Ig产生和类型 转换为IgE，是I型 超敏反应相关的重 要细胞因子。
主要内容
✓ 第一节 细胞因子及其受体 ✓ 第二节 细胞因子特征及生物学作用 ✓ 第三节 重要的细胞因子（书P59-62） ✓ 第四节 细胞因子与临床（书P62）
第一节 细胞因子及其受体
（一）细胞因子的来源和分布
✓ 免疫细胞：T细胞、B细胞、单核/巨噬 细胞、NK细胞等
✓ 非免疫细胞：血管内皮细胞、表皮细胞、 成纤维细胞等
第五章 细胞因子
细胞因子（cytokine，CK）
✓ 由活化的免疫细
胞或非免疫细胞
合成并分泌的一
类具有多功能的
高活性小分子蛋
白质（8-80kD），
参与免疫细胞分 化发育、免疫应 答、炎症反应等
发现第一个 细胞因子：干扰素
Alick Isaacs （于1957年发现）
过程。
国际细胞因子协会ICS （1988年成立）
各种集落刺激因子（CSF）的特性
粒细胞-巨噬 细胞集落刺激 因子 巨噬细胞集落 刺激因子 粒细胞集落刺 激因子 红细胞生成素
干细胞因子
血小板生成素
5. 生长因子（growth factor，GF）
一类可促进不同类型细胞生长和分化的 细胞因子。根据其功能和作用的靶细胞不同 ，可分为：
✓ 转化生长因子（TGF） ✓ 表皮细胞生长因子（EGF） ✓ 血管内皮细胞生长因子（VEGF） ✓ 成纤维细胞生长因子（FGF） ✓ 神经生长因子（NGF） ✓ 血小板源生长因子（PDGF）
✓ 高效性
细胞因子与相应受体高亲和力结合，通 过受体介导的信号转导，高效能地行使调节 和效应功能。一般在pmol/L（10-12 mol/L） 水平即有明显的生物学作用。
干扰素 1 pg
细胞 100 万个
病毒 1000 万个
✓ 局部性
细胞因子主 要以自分泌和旁 分泌方式发挥效 应，作用于自身 细胞或旁邻细胞 。也可通过内分 泌方式作用于全 身。
✓ 短暂性
细胞因子并非预先合成，其编码基因多 在细胞受刺激后开始转录，转录出的RNA在 短时工作后即被降解。半衰期短暂，其合成 过程也受到严密调控。
临床上应用细胞因子治疗疾病，须持续 大剂量给药，从而易产生毒副作用。
✓ 复杂性 1 重叠性 2 双向性 3 网络性
细胞因子的 网络性效应
二、细胞因子的生物学作用
4. 集 落 刺 激 因 子 （ colony stimulating factor，CSF）
可选择性刺激造血干细胞或不同分化阶 段的造血前体细胞增殖、分化，在半固体培 养基中形成相应细胞集落的细胞因子。
✓ 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF） ✓ 粒细胞集落刺激因子（ G-CSF) ✓ 巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF) ✓ 多能集落刺激因子（multi-CSF，IL-3) ✓ 干细胞因子（stem cell factor，SCF） ✓ 红细胞生成素（EPO）、血小板生成素（TPO）
✓ I型干扰素： IFN-α、β ✓来源：白细胞、成纤维细胞、病毒感染的组织 细胞等 ✓ 主要功能：抗病毒、抗肿瘤 ✓ 应用：治疗某些恶性肿瘤、病毒感染性疾病等
重组α干扰素于1986年被FDA批准成为世界上第一个获得 临床应用的商品化细胞因子类药物，用于部分血液系统肿 瘤、丙型肝炎、乙型肝炎等疾病的治疗。
✓ 细胞因子受体的分类
细胞因子受体主要根据其胞外结构及氨基酸 序列的同源性被分为5个家族。
✓ 细胞因子受体的公有亚基
I型和Ⅱ型细胞因子受体家族的多数成
员 由2个或2个以上亚单位组成：其中一个 是细 胞因子结合亚单位，另一个是信号转 导亚单 位。
➢ 细 胞 因 子 结 合 亚 单 位 ， 也 称 私 有 链 （ private chain），其保证每一种细胞因子生物学效应的 特异性。
能使肿瘤细胞发生出血性坏死的一类 细 胞因子。根据来源和结构不同，分为 TNF-α 和β两种。
✓TNF-α：由活化的单核/巨噬细胞产生。
✓ TNF-β：由活化的T淋巴细胞、NK细胞产 生 ，又称淋巴毒素（limphotoxin，LT）。
TNF的生物学活性
✓ 杀瘤、抑瘤作用
1 直接杀伤或抑制肿瘤细胞 2 激活NK细胞和巨噬细胞，间接发挥作用 3 损伤血管内皮细胞，促进血栓的形成，阻断肿
6. 趋化因子（Chemokine）
一类具有趋化作用的细胞因子，能招募 血液中的单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞 等进入感染部位，参与免疫调节和免疫病理 反应。
嗜酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粒细胞攻击秀丽隐杆线虫
（三）细胞因子受体
（三）细胞因子受体
✓ 具有一般膜受体特性，包括：胞膜外区、 跨膜区、胞浆区
某些细胞因子受体可以游离形式存在于 体液内，称为可溶性细胞因子受体。 （Soluble cytokine receptor，sCKR）
✓ II型干扰素： IFN-γ
✓ 来源：活化的T细胞和NK细胞产生
✓ 主要功能：免疫调节
提高单核巨噬细胞、树突状细胞的抗原 提呈能力；增强Tc细胞和NK细胞的杀伤活 性；抑制Th2细胞形成，下调体液免疫应答 ；趋化作用等。
3. 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor， TNF）