《细胞因子》教学设计

细胞因子

【重点难点内容】

一、细胞因子的概念

细胞因子（CK）是由细胞分泌的具有生物活性的小分子蛋白质的统称。可产生细胞因子的细胞主要有活化免疫细胞和非免疫细胞如骨髓或胸腺中的基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等。细胞因子具有调节细胞生理功能、介导炎症反应、参与免疫应答和组织修复等多种生物学效应。

多种免疫细胞间的相互作用是通过细胞因子介导的，因此，细胞因子是除免疫球蛋白和补体之外的一类重要的分泌型免疫分子，在非特异性免疫应答和特异性免疫应答中都有重要作用。在国外，一些细胞因子的基因工程产品已获准生产并用于疾病的治疗。

二、细胞因子的分类和名称

（一）根据来源分类：可分为淋巴因子和单核因子。前者由淋巴细胞分泌，后者由单核吞噬细胞分泌。

（二）根据功能分类：

1．白细胞介素（IL）：最初是指由白细胞产生又在白细胞间发挥作用的细胞因子。虽然后来发现其他细胞也可分泌白细胞介素，并且白细胞介素也可作用于其他细胞，但该名称一直沿用至今。目前报道的白细胞介素已有18种，分别以IL-1～IL-18命名，其主要作用是调节细胞生长分化、参与免疫应答和介导炎症反应。

2．干扰素（IFN）：是最早发现的细胞因子。根据干扰素的来源和理化特性的不同可分为α、β、γ三种类型。IFN-α、β主要由白细胞、成纤维细胞和病毒感染细胞产生，以抗病毒、抗肿瘤作用为主，也称I型干扰素。IFN-γ主要由活化T淋巴细胞和NK细胞产生，以免疫调节作用为主，也称为II型干扰素。

3．肿瘤坏死因子（TNF）：是在1975年发现的一种能使肿瘤发生出血坏死的物质。TNF 根据来源和结构可分为两种：TNF-α和TNF-β。前者主要由脂多糖或卡介苗活化的单核吞噬细胞产生，也称为恶液质素；后者主要由抗原或有丝分裂原激活的T细胞产生，又称为淋巴毒素。两者均有抗肿瘤、引起炎症反应和免疫调节作用。

4．集落刺激因子（CSF）：是由活化T细胞、单核吞噬细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞等产生的可刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血干细胞增殖分化、并可在体外半固体培养基中形成相应细胞集落的细胞因子。

5．生长因子（GF）：一类可调节、促进细胞生长的细胞因子，主要包括转化生长因子-β（TGF-β）、表皮生长因子（EGF）、血管内皮生长因子（VEGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、神经生长因子（NGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、肝细胞生长因子（HGF）。

三、细胞因子的共同特性

虽然细胞因子的种类繁多、作用各异，但都具有下列共性：

（一）理化特性和分泌特点

1．理化特性：绝大多数细胞因子是低分子量蛋白质或糖蛋白，多数以单体形式存在。IL-10、IL-12、M-CSF等可以双体形式存在，TNF-β为三聚体。

2．分泌特点：细胞因子可以自分泌、旁分泌和内分泌的方式发挥作用。

（1）自分泌：指产生细胞因子的细胞同时也是该细胞因子作用的靶细胞。如IL-2，由活化T细胞和NK细胞产生，又可诱导活化T细胞增殖分化和增强NK细胞的杀伤活性。

（2）旁分泌：指一种细胞产生的细胞因子作用于邻近细胞。如巨噬细胞向T细胞提呈抗原时分泌的IL-1可诱导T细胞活化。

（3）内分泌：指一种细胞产生的细胞因子可作用于远处细胞。如高剂量的IL-1、TGF-β和M-CSF。

（二）来源和产生特点

1．来源：细胞因子的来源具有多源性，即体内多种细胞可产生细胞因子，归纳为三类：（1）活化的免疫细胞：T、B淋巴细胞、NK细胞、单核吞噬细胞、粒细胞、肥大细胞等。

（2）基质细胞：血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞和中枢神经系统的小胶质细胞等。

（3）某些肿瘤细胞：如骨髓瘤细胞、宫颈癌细胞和白血病细胞系等。

2．产生特点：细胞因子的产生具有多向性，即接受某种抗原或有丝分裂原刺激后，一种细胞可分泌多种细胞因子，而不同类型的细胞可产生相同的细胞因子。如活化TH细胞可产生IL-2 、IL-4、 IL-10等多种白细胞介素；而白细胞、成纤维细胞、活化T细胞均可以产生IFN。

（三）作用特点

1．非特异性：细胞因子虽然也是细胞受抗原或丝裂原刺激后产生的，但与抗体不同的是，细胞因子对靶细胞的作用不受抗原特异性的限制，也不受MHC限制。

2．多效性：即一种细胞因子可对多种靶细胞作用，产生多种生物学效应。

3．重叠性：即几种不同的细胞因子可对同一种靶细胞产生相同或相似的生物学效应。

4．网络性：即各种细胞因子的作用是互相影响的。这种影响通过合成分泌的相互调节、受体表达的相互控制、生物学效应的拮抗、协同作用来实现，形成十分复杂的网络。

5．高效性：即细胞因子对相应受体具有很高的亲和力，微量细胞因子即能产生明显的生物学效应。

四、细胞因子的主要生物学作用

（一）抗感染和抗肿瘤作用

如IFN可作用于正常组织细胞，使其产生抗病毒蛋白，阻断病毒感染的扩散。TNF可直接抑制肿瘤细胞的生长，引起肿瘤组织的坏死出血。IL-2、IL-12、TNF和IFN可增强NK细胞、Tc细胞和巨噬细胞对肿瘤细胞和病原体感染细胞的杀伤活性。

（二）免疫调节作用

1．上调免疫应答：即促进免疫应答的产生。如IL-1 、IL-2、 IL-4、 IL-5、 IL-6、IL-7和 IL-12均可刺激T、B淋巴细胞活化、增殖和分化，进而合成分泌抗体或形成致敏淋巴细胞，产生体液或细胞免疫应答。

2．下调免疫应答：即抑制免疫应答的产生。如TGF-β是典型的免疫抑制因子。它可抑制多种免疫细胞如造血干细胞、T、B淋巴细胞的生长、抑制巨噬细胞和NK细胞的吞噬和杀伤活性。IL-4和IL-10 通过抑制巨噬细胞的活化、抑制TH1细胞产生IL-2、IFN–γ和TNF-β，从而抑制细胞免疫功能。

（三）刺激造血功能

在免疫应答和炎症反应中，白细胞、红细胞和血小板不断被消耗，因此机体需不断从骨髓造血干细胞补充血细胞。由骨髓基质细胞和免疫细胞等产生的刺激造血的细胞因子在血细胞生成方面起重要作用。如干细胞因子（SCF）作用于造血干细胞后，使其对多种集落刺激因子具有应答性。

炎症是机体对外来刺激产生的一种复杂的病理反应过程。局部症状主要表现为红肿热痛。病理检查可发现感染局部有大量炎性细胞（嗜中性粒细胞、单核巨噬细胞）的浸润和组织坏死。某些细胞因子可直接参与和促进炎症反应的发生。如IL-1、IL-8和TNF-α等具有趋化作用，可吸引单核吞噬细胞、嗜中性粒细胞聚集于炎症部位，并可诱导这些炎性细胞和血管内皮细胞、成纤维细胞活化，释放前列腺素、溶酶体酶和过氧化氢等炎性介质类物质，产生炎症反应。IL-1还可直接作用于下丘脑体温调节中枢，引起发热；刺激肝细胞分泌急性期蛋白如C反应蛋白，增强炎症反应，促进机体对外来异物的清除。下调免疫功能的细胞因子如TGF-β、IL-4、 IL-10和 IL-13等具有抑制炎症反应的作用。