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白细胞介素白细胞介素-8的功能与研究进展
08细胞生物学 08细胞生物学 D200802021
白细胞介素白细胞介素-8的发现 白细胞介素白细胞介素-8的产生与分子特性 白细胞介素白细胞介素-8的基因结构 白细胞介素白细胞介素-8的生物学作用 白细胞介素白细胞介素-8的受体及作用机理 白细胞介素白细胞介素-8与疾病的关系及最新研究进展
COOH NH2
HOOC NH2
3.白细胞介素-8的染色体定位和基因结构 3.白细胞介素 白细胞介素编码IL-8的基因定位于4号染色体的q12～q21 部位，含有4 个外显子和3个内含子，其5′末端序列与其他细胞因子基因 无总体相似性，但含有几个已知的核因子结合位点，包括 激活因子-1和肝细胞核因子-1和干扰素调节因子-1，与糖 皮质激素作用的位点也在5 ′末端。 现已证实，IL-1，TNF 和 PMA 能诱导多种细胞表达IL-8 mRNA，而IL-4 和 糖皮质激素对IL-8的表达有抑制作用。 进一步的研究表明，糖皮质激素对IL-8基因转录的抑制是 通过激素受体复合物与IL-8基因5′末端的糖皮质激素反应 成份（GRE）相互作用实现的。
IL-8还可以刺激磷脂酰肌醇4-磷酸激(PIP kinase)活性。该酶 IL催化以下反应，PIP+ATP =PIP2。 该反应可能有以下两方面的作用: ①使细胞表面的PIP2 得到补充； ②PIP2可以结合到肌动蛋白结合蛋白前纤维蛋白(profilin)上， 使得肌动蛋白丝能够形成、生长，微丝结构得以稳定，对 于细胞在趋化过程中的形变和运动是很重要的。
1. 白细胞介素-8的发现史 白细胞介素1986年Kownazki首先证实单核细胞可产生一种中性粒细胞趋 1986年Kownazki首先证实单核细胞可产生一种中性粒细胞趋 化因子。 1987年由Yashimma以脂多糖(LPS)、植物血凝聚素(PHA)刺激 1987年由Yashimma以脂多糖(LPS)、植物血凝聚素(PHA)刺激 人单核细胞，培养上清液经纯化证实对中性粒细胞有趋化作 用。 此后，多个实验室相继发现有同样活性的细胞因子，并根据 这些因子的不同生物活性，给以不同的命名。 1988年基因克隆成功，发现这些不同命名的细胞因子的分子 1988年基因克隆成功，发现这些不同命名的细胞因子的分子 特性完全一致，属于趋化因子(CXC)亚族(α亚族) 特性完全一致，属于趋化因子(CXC)亚族(α亚族)的成员 。 1988年 该因子在一次国际会议上被确定命名为白细胞介素1988年,该因子在一次国际会议上被确定命名为白细胞介素 8( 8(Interleukin-8 ，IL-8) /NAP-1 。 ) /NAP-
2.2 白细胞介素-8的分子特性 白细胞介素IL-8是一种分子量很小的蛋白（M=8.359 KDa）成熟的IL-8 包括79aa、77aa、72aa、71aa、70aa和69aa六种形式，其中 以72aa为主。这几种形式区别在于N端，它们都是由99aa的 前体经过多次的N端切除而产生的。 IL-8有3个反向平行β片层，彼此以袢环结构相连，C端52～ 72个残基肽段构成一个长的螺旋结构在实验室条件下，IL8为双体，由两个相同分子间的第一个β折叠片层的氢键相 互作用形成稳定的结构。
Bp=3159
图为IL- cDNA的核苷酸序列和由此推导出的 图为IL-8 cDNA的核苷酸序列和由此推导出的IL-8的氨基酸序列 的核苷酸序列和由此推导出的IL
4 白细胞介素-8的生物学作用 白细胞介素IL-8的主要生物学功能是在炎症反应中趋化中性粒细胞 (Neutrophils，Neu) 、T淋巴细胞以及嗜碱粒细胞( Basophils ） s 至病灶部位，并且它的趋化性对不同细胞有差异。 中性粒细胞与IL-8接触后发生形态变化，定向游走到反应部 位并释放一系列活性产物。这些作用可导致机体局部的炎症 反应，达到杀菌和细胞损伤的目的。 IL-8可以使中性粒细胞表达表面粘附分子，释放贮存酶，引 起呼吸爆发，生成活性氧代谢物以至引起组织浸润等一系列 反应。
其中DNA结合位点上游的几个氧化还原 敏感的促炎性细胞因子基因就包括IL-8 。
Fig. 7. Summary diagram illustrating a model for the mechanism by which Ref-1 regulates TNF-αRefTNFinduced IL-8 in human gastric epithelial cells. TNF-α acts via its receptor, TNFR-1, on mitochondria to ILTNFTNFRinitiate caspase-mediated apoptosis that generates ROS, and/or on IκB kinase to activate NF-κB. ROS caspaseNFthemselves can also activate NF-κB, and once activated, free NF-κB translocates into the nucleus. NFNFSimilarly, either c-Jun/c-Jun homodimers or c-Jun/c-Fos heterodimers are activated by TNF-α or ROS c-Jun/cc-Jun/cTNFthrough pathways involving mitogen-activated protein kinases leading to the activation ofAP-1. Both mitogenofAPROS and TNF-α increase the expression of Ref-1 in gastric epithelial cells leading to nuclear TNFReftranslocation of Ref-1. The intranuclear presence of Ref-1 reductively modulates AP-1 and NF-κB RefRefAPNFactivation, and in the reduced form, these transcription factors activate transcription by binding toDNA binding sites upstream of several redox-sensitive pro-inflammatory cytokine genes including I8. redoxpro-
如：类风湿关节炎、免疫性血管炎、牙周炎、肾小球肾炎、 肠道炎症等都与IL-8有关，现已证明类风湿关节炎的关节积 液中及银屑病痛灶中IL-8水平升高，IL-8可能参与这些疾病 的发生，可以根据病情研制IL-8受体或其受体后传导途径阻 断剂以及抑制IL-8产生的药物，对于治疗此类疾病将大有益 处。
6.2 IL-8与心脑血管疾病的关系 IL脑梗死 : 大多数缺血猝死患者血液中单核细胞(MNC)的IL-8 mRNA表达 明显增加，且不受症状发作与检测时间间隔长短的影响,研究表 明，IL-8可促发脑实质的白细胞浸润,随后浸润的白细胞蛋白酶 激活、自由基形成，继而引起脂质过氧化和神经元损伤，且抗 IL-8抗体能显著减少脑梗死体积和脑水肿程度，减轻患者痛苦。 病毒性脑炎： 2006年，张海鸿等测定40例病毒性脑炎患儿和20例同龄健康儿 童及非感染性疾病患儿的血清和脑脊液(CSF)IL-8水平。结果病 毒性脑炎患儿血清及CSF中IL-8水平均明显高于对照组(P<0， 001)，表明IL-8参与了病毒性脑炎的过程，但具体机理未明。
2.白细胞介素-8的产生与分子特性 2.白细胞介素 白细胞介素2.1 IL-8的产生 ILIL-8的细胞来源较为广泛，主要来源于人血液单 核细胞和内皮细胞。另外还有：淋巴细胞、中性 粒细胞和内皮细胞、成纤维细胞、软骨细胞、人 类多种肿瘤细胞等。 细胞中IL-8的表达是诱导型的，需在IL-1、TNF-a、 PHA和LPS等诱导剂作用下以上细胞才能合成并释 放一定形式的IL-8。
脱颗粒：IL-8能呈剂量依赖性地使中性粒细胞脱颗粒，脱颗
粒后的细胞上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性极低，表明粒细胞 受损极微。从而使颗粒中的酶到达胞外杀伤病原体。
4.2 IL-8对嗜碱性粒细胞的作用 对嗜碱性粒细胞的作用
IL-8对嗜碱性粒细胞有趋化活性并使之释放组织 胺：
IL-8对嗜碱性粒细胞有一定的趋化作用，除此之外，它尚 能呈剂量依赖性地直接使嗜碱性粒细胞释放组织胺。C5a、 C5a FMLP虽也有此作用，但它何同时对单核细胞和嗜酸性粒 细胞也有趋化活性。而IL 8对单核细胞和嗜酸性粒细胞无 作用，但在比诱导浓度低100倍时却能抑制碱性粒细胞释 放组胺。 此活性表明：IL-8可参与速发型变态反应的发生，且趋化 强度弱于中性粒细胞。
IL-8 受体
IL-8受体结构示意图 IL-
5.2 IL-8及其受体作用机理 IL实验表明，IL-8与受体结合后，引起的反应主要是通过细 胞膜上G蛋白偶联的磷脂酰肌醇途径产生的。 G蛋白分解产生的Gβγ激活磷脂酶C-β2 (PLC-β2)，PLC催化 磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2 )分解产生二酰基甘油(DAG)和 三磷酸肌醇(IP3)，DAG可以激活蛋白激酶C(PKC)，PKC再 磷酸化细胞内的酶和蛋白质，从而发挥效应。IP3使细胞质 内的Ca2+浓度升高，而Ca2+在细胞运动，基因表达的调 Ca2+浓度升高，而Ca2+在细胞运动，基因表达的调 控方面有重要作用。
PIP2 β
趋化因子IL-8引起细胞形态的改变 趋化因子 引起细胞形态的改变
Cytokines(IL-8) possessing chemotaxis
cytokine （IL-8)
Interleukin
中 性 粒 细 胞 的 渗
A 毛细血管内皮细胞
出 过 程
侵入细菌
附壁
粘着
游出
B
C
EC
EC
吞噬并杀伤 病原微生物
5 白细胞介素-8的受体及作用机理 白细胞介素5.1 IL-8受体 ILIL-8是通过细胞膜表面的特异性受体起作用的。 IL-8受体 有两种类型：IL-8R A型(或IL-8RⅠ)和IL-8R B型(或IL8RⅡ)，分子量分别为67kD和5 9kD，两种受体在氨基酸水 平上有77％同源性，不同的氨基酸位于受体的N端，最近 命名为CD128，这两种受体都有7个穿膜区，属于G蛋白偶 联超家族。 另外，1989年，Samanta等测得每个Neu 上有20,000个受 体，而每个T淋巴细胞上有300个受体。
4.3
ILIL-8对T淋巴细胞的作用
给大鼠淋巴结引流区域皮下注射IL-8后3分钟，淋巴细胞即 开始向引流淋巴结迁移增多，30分钟时可增多3倍，6~8小 时仍为正常水平的2倍;给大鼠耳部皮下注射 IL-8后， 也见 到淋巴细胞在局部呈剂量依赖性增多。 实验表明：IL-8可使T淋巴细胞最大游走率提高7.4倍,但不 能促进T细胞增殖，IL-8对动员T淋巴细胞参与免疫反直有 一定的促进作用，且T淋巴细胞对IL-8的敏感性比Neu高 2～10倍。
分泌 细胞因子 IL-1 IL-6 IL-12 TNF-α IL-8
进入血液
中性粒细胞
穿越血管内皮细 胞进入感染部位
嗜碱性粒细胞 T-淋巴细胞 淋巴细胞
引发炎症反应， 引发炎症反应，加速 对病原菌的杀灭速度
IL-8的作用流程示意图 的作用流程示意图
6 白细胞介素-8与疾病的关系及最新进展 白细胞介素IL-8与多种炎症及趋化作用有关，参与多种疾病的 IL发生过程，成为最近年的研究热点，主要在以下几 个方面： 6.1. IL-8与各种急慢性炎症性疾病的关系
4.1 IL-8对中性粒细胞的作用 对中性粒细胞的作用
IL-8 对中性粒细胞有趋化、激活、脱颗粒等 作用。
趋化、激活：研究表明，动物及人皮内注射IL-8，可导致
持久的血浆渗出和大量Neu浸润。由于IL-8能耐受血清和渗出 液中肽酶的降解，因而能在局部累积，发挥比经典趋化肽C5a 和甲酰甲硫氨酰三肽（FMLP）更持久的效应，且无交叉反 应。
08细胞生物学 08细胞生物学 D200802021
白细胞介素白细胞介素-8的发现 白细胞介素白细胞介素-8的产生与分子特性 白细胞介素白细胞介素-8的基因结构 白细胞介素白细胞介素-8的生物学作用 白细胞介素白细胞介素-8的受体及作用机理 白细胞介素白细胞介素-8与疾病的关系及最新研究进展
COOH NH2
HOOC NH2
3.白细胞介素-8的染色体定位和基因结构 3.白细胞介素 白细胞介素编码IL-8的基因定位于4号染色体的q12～q21 部位，含有4 个外显子和3个内含子，其5′末端序列与其他细胞因子基因 无总体相似性，但含有几个已知的核因子结合位点，包括 激活因子-1和肝细胞核因子-1和干扰素调节因子-1，与糖 皮质激素作用的位点也在5 ′末端。 现已证实，IL-1，TNF 和 PMA 能诱导多种细胞表达IL-8 mRNA，而IL-4 和 糖皮质激素对IL-8的表达有抑制作用。 进一步的研究表明，糖皮质激素对IL-8基因转录的抑制是 通过激素受体复合物与IL-8基因5′末端的糖皮质激素反应 成份（GRE）相互作用实现的。
IL-8还可以刺激磷脂酰肌醇4-磷酸激(PIP kinase)活性。该酶 IL催化以下反应，PIP+ATP =PIP2。 该反应可能有以下两方面的作用: ①使细胞表面的PIP2 得到补充； ②PIP2可以结合到肌动蛋白结合蛋白前纤维蛋白(profilin)上， 使得肌动蛋白丝能够形成、生长，微丝结构得以稳定，对 于细胞在趋化过程中的形变和运动是很重要的。
1. 白细胞介素-8的发现史 白细胞介素1986年Kownazki首先证实单核细胞可产生一种中性粒细胞趋 1986年Kownazki首先证实单核细胞可产生一种中性粒细胞趋 化因子。 1987年由Yashimma以脂多糖(LPS)、植物血凝聚素(PHA)刺激 1987年由Yashimma以脂多糖(LPS)、植物血凝聚素(PHA)刺激 人单核细胞，培养上清液经纯化证实对中性粒细胞有趋化作 用。 此后，多个实验室相继发现有同样活性的细胞因子，并根据 这些因子的不同生物活性，给以不同的命名。 1988年基因克隆成功，发现这些不同命名的细胞因子的分子 1988年基因克隆成功，发现这些不同命名的细胞因子的分子 特性完全一致，属于趋化因子(CXC)亚族(α亚族) 特性完全一致，属于趋化因子(CXC)亚族(α亚族)的成员 。 1988年 该因子在一次国际会议上被确定命名为白细胞介素1988年,该因子在一次国际会议上被确定命名为白细胞介素 8( 8(Interleukin-8 ，IL-8) /NAP-1 。 ) /NAP-
2.2 白细胞介素-8的分子特性 白细胞介素IL-8是一种分子量很小的蛋白（M=8.359 KDa）成熟的IL-8 包括79aa、77aa、72aa、71aa、70aa和69aa六种形式，其中 以72aa为主。这几种形式区别在于N端，它们都是由99aa的 前体经过多次的N端切除而产生的。 IL-8有3个反向平行β片层，彼此以袢环结构相连，C端52～ 72个残基肽段构成一个长的螺旋结构在实验室条件下，IL8为双体，由两个相同分子间的第一个β折叠片层的氢键相 互作用形成稳定的结构。
Bp=3159
图为IL- cDNA的核苷酸序列和由此推导出的 图为IL-8 cDNA的核苷酸序列和由此推导出的IL-8的氨基酸序列 的核苷酸序列和由此推导出的IL
4 白细胞介素-8的生物学作用 白细胞介素IL-8的主要生物学功能是在炎症反应中趋化中性粒细胞 (Neutrophils，Neu) 、T淋巴细胞以及嗜碱粒细胞( Basophils ） s 至病灶部位，并且它的趋化性对不同细胞有差异。 中性粒细胞与IL-8接触后发生形态变化，定向游走到反应部 位并释放一系列活性产物。这些作用可导致机体局部的炎症 反应，达到杀菌和细胞损伤的目的。 IL-8可以使中性粒细胞表达表面粘附分子，释放贮存酶，引 起呼吸爆发，生成活性氧代谢物以至引起组织浸润等一系列 反应。
其中DNA结合位点上游的几个氧化还原 敏感的促炎性细胞因子基因就包括IL-8 。
Fig. 7. Summary diagram illustrating a model for the mechanism by which Ref-1 regulates TNF-αRefTNFinduced IL-8 in human gastric epithelial cells. TNF-α acts via its receptor, TNFR-1, on mitochondria to ILTNFTNFRinitiate caspase-mediated apoptosis that generates ROS, and/or on IκB kinase to activate NF-κB. ROS caspaseNFthemselves can also activate NF-κB, and once activated, free NF-κB translocates into the nucleus. NFNFSimilarly, either c-Jun/c-Jun homodimers or c-Jun/c-Fos heterodimers are activated by TNF-α or ROS c-Jun/cc-Jun/cTNFthrough pathways involving mitogen-activated protein kinases leading to the activation ofAP-1. Both mitogenofAPROS and TNF-α increase the expression of Ref-1 in gastric epithelial cells leading to nuclear TNFReftranslocation of Ref-1. The intranuclear presence of Ref-1 reductively modulates AP-1 and NF-κB RefRefAPNFactivation, and in the reduced form, these transcription factors activate transcription by binding toDNA binding sites upstream of several redox-sensitive pro-inflammatory cytokine genes including I8. redoxpro-
如：类风湿关节炎、免疫性血管炎、牙周炎、肾小球肾炎、 肠道炎症等都与IL-8有关，现已证明类风湿关节炎的关节积 液中及银屑病痛灶中IL-8水平升高，IL-8可能参与这些疾病 的发生，可以根据病情研制IL-8受体或其受体后传导途径阻 断剂以及抑制IL-8产生的药物，对于治疗此类疾病将大有益 处。
6.2 IL-8与心脑血管疾病的关系 IL脑梗死 : 大多数缺血猝死患者血液中单核细胞(MNC)的IL-8 mRNA表达 明显增加，且不受症状发作与检测时间间隔长短的影响,研究表 明，IL-8可促发脑实质的白细胞浸润,随后浸润的白细胞蛋白酶 激活、自由基形成，继而引起脂质过氧化和神经元损伤，且抗 IL-8抗体能显著减少脑梗死体积和脑水肿程度，减轻患者痛苦。 病毒性脑炎： 2006年，张海鸿等测定40例病毒性脑炎患儿和20例同龄健康儿 童及非感染性疾病患儿的血清和脑脊液(CSF)IL-8水平。结果病 毒性脑炎患儿血清及CSF中IL-8水平均明显高于对照组(P<0， 001)，表明IL-8参与了病毒性脑炎的过程，但具体机理未明。
2.白细胞介素-8的产生与分子特性 2.白细胞介素 白细胞介素2.1 IL-8的产生 ILIL-8的细胞来源较为广泛，主要来源于人血液单 核细胞和内皮细胞。另外还有：淋巴细胞、中性 粒细胞和内皮细胞、成纤维细胞、软骨细胞、人 类多种肿瘤细胞等。 细胞中IL-8的表达是诱导型的，需在IL-1、TNF-a、 PHA和LPS等诱导剂作用下以上细胞才能合成并释 放一定形式的IL-8。
脱颗粒：IL-8能呈剂量依赖性地使中性粒细胞脱颗粒，脱颗
粒后的细胞上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性极低，表明粒细胞 受损极微。从而使颗粒中的酶到达胞外杀伤病原体。
4.2 IL-8对嗜碱性粒细胞的作用 对嗜碱性粒细胞的作用
IL-8对嗜碱性粒细胞有趋化活性并使之释放组织 胺：
IL-8对嗜碱性粒细胞有一定的趋化作用，除此之外，它尚 能呈剂量依赖性地直接使嗜碱性粒细胞释放组织胺。C5a、 C5a FMLP虽也有此作用，但它何同时对单核细胞和嗜酸性粒 细胞也有趋化活性。而IL 8对单核细胞和嗜酸性粒细胞无 作用，但在比诱导浓度低100倍时却能抑制碱性粒细胞释 放组胺。 此活性表明：IL-8可参与速发型变态反应的发生，且趋化 强度弱于中性粒细胞。
IL-8 受体
IL-8受体结构示意图 IL-
5.2 IL-8及其受体作用机理 IL实验表明，IL-8与受体结合后，引起的反应主要是通过细 胞膜上G蛋白偶联的磷脂酰肌醇途径产生的。 G蛋白分解产生的Gβγ激活磷脂酶C-β2 (PLC-β2)，PLC催化 磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2 )分解产生二酰基甘油(DAG)和 三磷酸肌醇(IP3)，DAG可以激活蛋白激酶C(PKC)，PKC再 磷酸化细胞内的酶和蛋白质，从而发挥效应。IP3使细胞质 内的Ca2+浓度升高，而Ca2+在细胞运动，基因表达的调 Ca2+浓度升高，而Ca2+在细胞运动，基因表达的调 控方面有重要作用。
PIP2 β
趋化因子IL-8引起细胞形态的改变 趋化因子 引起细胞形态的改变
Cytokines(IL-8) possessing chemotaxis
cytokine （IL-8)
Interleukin
中 性 粒 细 胞 的 渗
A 毛细血管内皮细胞
出 过 程
侵入细菌
附壁
粘着
游出
B
C
EC
EC
吞噬并杀伤 病原微生物
5 白细胞介素-8的受体及作用机理 白细胞介素5.1 IL-8受体 ILIL-8是通过细胞膜表面的特异性受体起作用的。 IL-8受体 有两种类型：IL-8R A型(或IL-8RⅠ)和IL-8R B型(或IL8RⅡ)，分子量分别为67kD和5 9kD，两种受体在氨基酸水 平上有77％同源性，不同的氨基酸位于受体的N端，最近 命名为CD128，这两种受体都有7个穿膜区，属于G蛋白偶 联超家族。 另外，1989年，Samanta等测得每个Neu 上有20,000个受 体，而每个T淋巴细胞上有300个受体。
4.3
ILIL-8对T淋巴细胞的作用
给大鼠淋巴结引流区域皮下注射IL-8后3分钟，淋巴细胞即 开始向引流淋巴结迁移增多，30分钟时可增多3倍，6~8小 时仍为正常水平的2倍;给大鼠耳部皮下注射 IL-8后， 也见 到淋巴细胞在局部呈剂量依赖性增多。 实验表明：IL-8可使T淋巴细胞最大游走率提高7.4倍,但不 能促进T细胞增殖，IL-8对动员T淋巴细胞参与免疫反直有 一定的促进作用，且T淋巴细胞对IL-8的敏感性比Neu高 2～10倍。
分泌 细胞因子 IL-1 IL-6 IL-12 TNF-α IL-8
进入血液
中性粒细胞
穿越血管内皮细 胞进入感染部位
嗜碱性粒细胞 T-淋巴细胞 淋巴细胞
引发炎症反应， 引发炎症反应，加速 对病原菌的杀灭速度
IL-8的作用流程示意图 的作用流程示意图
6 白细胞介素-8与疾病的关系及最新进展 白细胞介素IL-8与多种炎症及趋化作用有关，参与多种疾病的 IL发生过程，成为最近年的研究热点，主要在以下几 个方面： 6.1. IL-8与各种急慢性炎症性疾病的关系
4.1 IL-8对中性粒细胞的作用 对中性粒细胞的作用
IL-8 对中性粒细胞有趋化、激活、脱颗粒等 作用。
趋化、激活：研究表明，动物及人皮内注射IL-8，可导致
持久的血浆渗出和大量Neu浸润。由于IL-8能耐受血清和渗出 液中肽酶的降解，因而能在局部累积，发挥比经典趋化肽C5a 和甲酰甲硫氨酰三肽（FMLP）更持久的效应，且无交叉反 应。