黏附分子与细胞因子的检测.ppt

黏附分子与细胞因子检验,第一节 黏附分子,黏附分子（adhesion molecule,AM）是一类介导细胞间或细胞与细胞外基质（extracellular matrix,ECM）间相互接触和结合的分子，多为跨膜糖蛋白。根据黏附分子的结构特点可将其分为整合素家族、选择素家族、黏蛋白样家族、免疫球蛋白超家族、钙黏蛋白家族五个家族,黏附分子的共同特点,1大多为跨膜糖蛋白；黏附分子结构多态性程度低，同一种属所有个体同类细胞表达的同一黏附分子结构基本相同。2一种细胞可同时表达多种黏附分子；同一种黏附分子在不同细胞表面可发挥不同的生物学作用，不同的黏附分子则也可介导相似的功能。3黏附分子以互为受体-配体的方式发挥生物学效应，且常需多种黏附分子-配体对协同作用才能完成。,4大多数情况下细胞间的黏附结合是短暂的，可逆的。如血循环中的白细胞是非黏附的，在跨血管内皮细胞迁移的早期是黏附的，晚期转变为非黏附而脱离内皮细胞，进入淋巴结或炎症区时又呈现出黏附性能。5黏附分子与相应配体结合可启动信号转导，其介导的黏附作用和信号转导均与黏附分子的密度及其与配体的亲和力有关，与其它黏附分子的协同作用有关。通常静止细胞黏附分子表达量少且亲和力低，活化时表达量增多且亲和力高,整合素家族,整合素家族（integrin family）因最初发现此类黏附分子主要介导细胞与细胞外基质黏附，使细胞得以附着以形成整体而得名。随后证实它们还介导细胞间相互黏附，参与细胞活化、增殖、分化、迁移、吞噬、炎症等反应过程,1组称为VLA组，主要参与细胞与细胞外基质的结合。2组称为白细胞黏附受体组，参与白细胞与内皮细胞、免疫细胞间或与靶细胞的黏附作用。3组称血小板糖蛋白组，在炎症或血管损伤部位与配体结合可介导血小板凝聚，也可参与白细胞与内皮细胞间的黏附作用。7组与效应和记忆淋巴细胞向肠道集合淋巴结、黏膜固有层、肠道上皮迁移有关,选择素,血小板选择素（platelet-selectin,P选择素）内皮细胞选择素（endothlium-selectin,E选择素）白细胞选择素（leukocyte-selectin,L选择素）。,黏蛋白样家族 mucin-like family,富含丝氨酸和苏氨酸糖蛋白，包括 CD34；糖基化依赖性细胞黏附分子-1(GlyCAM-1)；P-选择素糖蛋白配体-1(PSGL-1)；黏膜地址素细胞黏附分子(MadCAM)；足糖萼蛋白（podocalyxin）五个成员。,CD34是L-选择素的配体，主要分布于造血干细胞（HSC）、定向祖细胞、骨髓基质细胞和血管内皮细胞上，参与早期造血的调控和淋巴细胞归巢。此外、部分急性非淋巴细胞白血病细胞、急性B淋巴细胞白血病细胞及血管来源的肿瘤细胞也表达D34。GlyCAM是L-选择素的配体，分布于外周和肠系膜淋巴结高内皮小静脉（HEV）、分泌乳汁的乳腺、肺脏的某些细胞表面，参与淋巴细胞归巢。,PSGL-1是选择素E、P、L的配体，组成型表达于中性粒细胞、嗜酸粒细胞、单核细胞和淋巴细胞表面，主要参与白细胞向炎症部位迁移。MadCAM表达于肠道集合淋巴结、肠系膜淋巴结和黏膜固有层的HEV，是L选择素的配体，参与淋巴细胞归巢。足糖萼蛋白分布于外周淋巴结HEV，是L选择素的配体。,Ig超家族,钙黏蛋白（cadherin）,大多数分子胞外区含有5个约有110个氨基酸残基组成的重复结构域，其中13重复结构域有Ca2+结合位点，N端约110个氨基酸残基是构成钙黏蛋白分子结合配体的部位，主要介导Ca2+依赖的相同分子间的相互黏附，称同型黏附作用或同型识别。,免疫学关系密切的主要有E钙黏蛋白、N钙黏蛋白和P钙黏蛋白三种，E、N、P分别表示上皮、神经和胎盘。钙黏蛋白在调节胚胎形态发育和实体组织形成与维持中具有重要作用。E钙黏蛋白还与上皮内淋巴细胞（intraepithelial lymphocyte,IEL）上的整合素E7黏附，参与T细胞归巢。此外，肿瘤细胞钙黏蛋白表达降低与肿瘤细胞浸润和转移有,黏附分子医学意义,一 黏附分子相关免疫缺陷病,白细胞黏附缺陷症（leukocyte adhesion deficiency,LAD）,一种常染色体隐性遗传病，其临床特征是反复发生难以治愈的感染。LAD主要分为两型：LAD-1型；LAD-2型。,LAD-1型患者2（CD18）亚单位基因有突变，致使2组整合素的4个成员都表达缺陷，白细胞黏附、趋化作用和细胞毒功能（CTL、NK和ADCC）受损，患者可在1岁内死亡。LAD-2型患者由于1-3岩藻糖转移酶缺陷使白细胞不表达Slex（CD15s），故不能与活化的血管内皮细胞表面E-选择素结合，使白细胞炎症渗出作用受损。,Glantzman病,该病又称血小板功能不全症，为常染色体隐性遗传病。因血小板表达gpb/a缺陷，使患者血小板不能活化、凝聚，故出血时间延长，易引起出血。,二 黏附分子与感染,病原利用黏附分子作为受体引起感染：CD4和CD209是HIV感染T细胞、树突状细胞和单核-吞噬细胞的受体；鼻病毒以ICAM-1作为感染受体；21整合素的I区是埃可病毒受体；,CD81是丙型肝炎病毒受体；假结核耶尔森菌可结合41；肠道致病性大肠杆菌能结合41和47；恶性疟原虫感染红细胞可结合CD34、ICAM-1和血小板反应蛋白，感染红细胞与脑血管活化的内皮细胞表面ICAM-1结合，认为是常见致死型大脑疟疾病因。,三、支气管哮喘,支气管黏膜上皮发生过敏性炎症时，ICAM-1水平增高，可介导嗜酸粒细胞与血管内皮细胞黏附、浸润，释放炎症介质引起临床病症；用抗ICAM-1单克隆抗体可缓解该病的临床症状。,四、类风湿关节炎,炎症部位黏附分子如LFA-1、VLA、CD44等表达明显增高，并产生大量细胞因子，可使血管内皮细胞ICAM、CD31等表达增强，从而使白细胞与内皮细胞相互作用增强，促进白细胞浸润；抗ICAM-1单克隆抗体治疗，约50患者症状有改善。,五、黏附分子与移植排斥,整合素、选择素、黏蛋白样家族和IgSF成员均参与移植排斥反应过程：介导白细胞向 移植部位浸润；提供T细胞活化的共刺激信号；参与效应细胞杀伤靶细胞等。,联合应用抗LFA-1单克隆抗体和免疫抑制剂，可延长骨髓移植患者的存活期；抗ICAM-1单克隆抗体和环孢霉素A联合使用，可延长猴同种异体肾移植的存活期。,六、黏附分子与肿瘤发展转移,同型细胞间黏附作用减弱或与其它类型细胞和细胞外基质相互作用的改变，均有助于肿瘤细胞浸润和转移。,阻断钙黏蛋白功能抗体能增加肿瘤转移，而增加钙黏蛋白表达则抑制肿瘤转移；乳腺癌发生早期阶段即丧失表达E-钙黏蛋白；神经胶质瘤神经细胞黏附分子（NCAM）丢失，均与肿瘤高效率转移相关。,通常癌细胞参与组织识别整合素表达减少，而迁移所必需整合素表达上调,黑色素瘤细胞和癌引发的血管形成的内皮细胞V3表达增强，V3有广泛的配体，表达V3的癌细胞可向任何部位迁移；识别层连蛋白和胶原的21在结肠癌和乳腺癌表达减少；CD44在正常细胞广泛表达，但具有迁移性的癌细胞，如结肠癌、卵巢癌和前列腺癌表达降低。,黏附分子参与CTL、NK细胞、巨噬细胞等效应细胞的杀肿瘤细胞作用,杀伤细胞与瘤细胞接触主要由LFA-1/ICAM-1的相互作用介导；CTL杀伤肿瘤细胞需要CD2/LFA-3、CD8/MHC类分子等之间相互作用；肿瘤患者体液中可溶性ICAM-1水平常可升高，可能抑制NK细胞等效应细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。,第二节 细胞因子,细胞因子,免疫细胞和某些非免疫细胞合成并分泌的一类具有多种生物功能的活性分子。生物功能有：介导细胞间的信息交换与相互调节；参与免疫应答和炎症反应过程；刺激造血干细胞的再生和分化；参与组织修复与伤口愈合等。,细胞因子分类,1白细胞介素（interleukin,IL）;2集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）;3干扰素（interferon，IFN）;4肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF).,第一节 细胞因子的共同特点,一、理化特性 绝大多数细胞因子为低分子量（1560KDa）的蛋白、糖蛋白或多肽，白细胞介素-8的分子量仅8kDa；成熟分泌型细胞因子所含氨基酸多在200个以内；多数细胞因子以单体形式存在，有些细胞因子如IL-10、IL-12、IL-15等以二聚体形式存在，TNF可形成三聚体形式。,二、分泌特点,细胞因子来源 一种细胞因子可来源于多种细胞，如IL-1，单核/巨噬细胞、内皮细胞、淋巴细胞、成纤维细胞等均可合成分泌；一种细胞也可产生多种细胞因子，如单核/巨噬细胞可分泌IL-1、IL-6、TNF-和IL-18等。,分泌的短暂性和自限性 由于细胞因子转录的激活过程是十分短暂的，编码细胞因子的mRNA也不稳定，即刻降解。细胞因子的合成也是十分短暂的，并表现为自限性。,自分泌和旁分泌的效应方式 主要是以自分泌（autocrine）和旁分泌（paracrine）的形式发挥效应。如某种细胞因子只作用于分泌细胞本身，称为自分泌效应；若某种细胞因子作用于相邻的细胞，称为旁分泌效应；少数细胞因子，如IL-1、IL-6、TNF-也可通过循环系统作用于远距离的细胞，称为内分泌效应（endocrine）。,三、生物学作用特点,通过与受体结合发挥作用 细胞因子受体与相应的细胞因子具有较高的亲和力，其解离常数为：10-1010-12M，为抗原抗体亲和力的1001000倍。因此，细胞因子在很低的浓度下（Pmol/L或10-12mol/L），就能对靶细胞产生显著的生物学作用，即细胞因子具有高效性。若靶细胞本身细胞因子受体的表达水平改变或受体被某些分子封闭，均会影响细胞因子发挥作用。,（二）生物学效应复杂性多效性（pleiotropy）：指一种细胞因子可以对不同的细胞发挥不同的作用；重叠性（redundancy）：指两种以上的细胞因子具有相同的或类似的生物学作用；协同性（synergy）：指两种细胞因子同时作用于一个靶细胞的效应大于它们单独作用的效应之和；拮抗性（antagonism）：是指一种细胞因子可抑制另外一种细胞因子的某种生物学作用；,四、细胞因子的网络性,一种细胞可分泌多种细胞因子，同一种因子对不同的靶细胞可能产生不同的作用；一种靶细胞也可能通过受体接受多种细胞因子作用，对不同来源细胞因子信息进行整合后作出反应；细胞所产生细胞因子也将影响到其他细胞。例如巨噬细胞可以通过其所合成和分泌的细胞因子对多种细胞进行调节，同时该细胞本身也接受多种来源的细胞因子的影响。,免疫应答过程中，参与免疫应答细胞通过细胞因子相互刺激、彼此约束，参与并调节免疫应答，维持免疫系统稳定平衡；细胞因子也参与神经-内分泌-免疫系统间的相互作用，它与激素、神经肽、神经递质共同组成细胞间信号分子系统。,细胞因子的受体,从细胞因子结合其受体开始，到某些基因转录的启动，要经历复杂的细胞内分子间的相互作用，这样的作用过程称为细胞因子的信号转导细胞因子受体都是跨膜蛋白，由胞膜外区、跨膜区和胞浆区组成,细胞因子受体的分类 免疫球蛋白基因超家族 受体的细胞膜外区有一个或多个免疫球蛋白样结构域。I型细胞因子受体家族 其胞膜外区有两个不连续的半胱氨酸残基和WSXWS基序。II型细胞因子受体家族 其胞膜外区有四个不连续的半胱氨酸残基。III型细胞因子受体家族 有富含半胱氨酸的基序。趋化因子受体家族 G蛋白偶联受体，由7个疏水性的跨膜区组成，和相应的配体结合后，经偶联GTP结合蛋白而发挥生物学效应,多亚单位受体和细胞因子受体共用亚单位 I型细胞因子受体家族的多数成员属多亚单位受体，其中一种亚单位是细胞因子结合亚单位，另一为细胞信号传递亚单位。多种I型细胞因子受体有共用的相同的信号传递亚单位。可溶性细胞因子受体,细胞因子的生物学作用,一、参与非特异性免疫应答参与非特异性免疫应答的细胞因子主要是由单核吞噬细胞分泌的，如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-等，它们可表现为抗病毒和抗细菌感染的作用。IFN-、IL-15和IL-12是三种重要的抗病毒细胞因子，它们可抑制细胞合成DNA和RNA病毒复制所需的酶类，从而干扰病毒的复制；促进NK细胞增殖，并增强其对病毒感染细胞的杀伤能力。IL-1、IL-6、TNF-和趋化因子是启动抗细菌炎症反应的关键因子。它们促进血管内皮细胞表达粘附分子，促进炎症细胞在感染部位浸润和释放炎症介质，从而抑制细菌增殖并清除它们。,二、介导和调节特异性免疫应答,介导和调节特异性免疫应答的细胞因子主要由活化的T细胞分泌。在免疫应答的识别阶段,IFN-通过刺激抗原提呈细胞表达MHC-II类分子,促进抗原提呈作用和CD4T细胞的活化。相反IL-10则可减少MHC-II类分子和B7分子的表达,抑制抗原提呈和CD4+T细胞的活化。,在免疫应答的反应阶段,IL-2、IL-4、IL-5、IL-6等可促进T、B细胞的活化增殖和分化。IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-和TGF决定B细胞的转化和Ig的类别转换。在免疫应答的效应阶段,趋化因子可引起炎性细胞的浸润。TNF-、IL-1、IFN-可促进巨噬细胞的活化,增强其吞噬、消化细菌的能力。TNF-能直接作用靶细胞。IFN-和IL-2可增强NK细胞的细胞毒活性。,三 诱导细胞凋亡,apoptosis是一种具有时相性和空间性的细胞自主死亡过程。细胞凋亡广泛参与胚胎发育、形态发生、免疫反应、正常组织更新等众多生理过程。免疫应答过程中,激活诱导的细胞凋亡是免疫应答负调节机制之一。TNF-在体外可诱导肿瘤细胞、树突状细胞等细胞的凋亡；IL-2可诱导抗原活化后的细胞凋亡,从而限制免疫应答的强度,避免造成免疫损伤。另外,CK也参与细胞凋亡的调节,Fas与其配体FasL的结合,介导细胞的凋亡。IL-2,TNF,IFN-可通过促进Fas的表达,间接诱导细胞凋亡。,四、刺激造血功能,骨髓基质细胞和T细胞产生的具有刺激造血功能的细胞因子,在细胞生成方面具有重要作用,如SCF作用于造血干细胞,使其对多种集落刺激因子具有应答性;GM-CSF,M-CSF和G-CSF促进粒细胞和单核细胞的分化成熟;EPO作用于骨髓红细胞前体,促进分化为成熟红细胞。,细胞因子检测方法,生物学方法,免疫学方法,分子生物学测定法,检测mRNA方法,细胞因子医学意义,一、细胞因子与炎症 细胞因子可能促进细胞从血管中渗出与趋化：IL-1、TNF-、IL-6可促进血管内皮细胞及白细胞表达粘附分子，促进白细胞与血管内皮细胞粘附和渗出；IL-8和其他趋化因子可吸附中性粒细胞，单核/巨噬细胞发生趋化能力。,IL-1、TNF-、IFN-、GM-CSF、趋化性细胞因子等可激活单核/巨噬细胞、中性粒细胞，促进它们进一步分泌炎症介质；IL-1、TNF-和IL-6可促进肝细胞合成多种急性期蛋白，同时也可作为用于体温调节中枢，引起发热症状；,过量的炎症介质可造成病理性的组织损伤和弥漫性血管内凝血，甚至引起感染性休克。临床治疗方面，可利用IL-1R拮抗剂和有中和TNF-作用的抗TNF-抗体治疗细菌性脓毒血症休克。其原理是二者能各自中和IL-1,TNF-的生物活性。,二、细胞因子与肿瘤,不同的细胞因子对肿瘤，既可表现为杀伤肿瘤，也可以表现为促进肿瘤生长，甚至同一种细胞因子在不同条件下表现出不同效应。,多数细胞因子具有直接或间接抗肿瘤活性，如TNF-和TNF-可直接杀伤肿瘤细胞；IL-2、IL-1、TNF-可诱导CD8Tc、NK 细胞的抗肿瘤活性；IFN-可诱导肿瘤细胞表达MHC-I抗原，增强机体对肿瘤的免疫应答。,过继免疫疗法 抽取病人或正常人外周血，分离淋巴细胞，使用IL-2或与其他细胞因子联合使用，诱导LAK 的产生，再回输至患者体内；将IL-2和肿瘤疫苗联合使用，可显著提高机体抗肿瘤的能力。,有些细胞因子，如浆细胞瘤细胞可分泌IL-6，它可促进肿瘤细胞的生长，促进多发性骨髓瘤的形成和发展。,三、细胞因子与移植排斥反应,移植排斥反应发生时，与免疫应答相关的细胞因子水平升高。如血清中IL-2、IL-1、TNF-、IFN-、IL-6等；移植物局部的IL-1、TNF-和M-CSF水平也将明显升高。,检测相应细胞因子的水平来监测移植排斥反应的发生。同时也可利用抗IL-2或IL-2R等制剂抑制IL-2的活性，从而抑制或降低排斥反应发生。,四、细胞因子与免疫性疾病,严重联合免疫缺陷症 IL-2、IL-2R链基因突变或c链信号传导分子Jak3缺陷，均会引起严重联合免疫缺陷症。TNF可活化HIV感染的CD4T细胞中NF-B,继而活化HIV基因，参与AIDS发病。,超敏反应 IL-4，5，6等参与IgE的生成，而IFN-、IL-1、TNF-则可抑制IL-4对IgE的诱导作用。因此抑制IL-4的功能，可预防或治疗I型超敏反应。,自身免疫性疾病 Th1型细胞因子如IL-2、IFN-、TNF-等主要参与器官特异性自身免疫病（胰岛素依赖性糖尿病，甲状腺疾病等）；Th2型细胞因子如IL-4、IL-5、IL-10参与系统性红斑狼疮（SLE），全身性硬化等全身非器官特异性自身免疫性疾病。,五、细胞因子与造血,参与血细胞的分化，成熟，即具有刺激造血的功能。故已有多种细胞因子用于血细胞减少症的治疗。如GM-CSF、M-CSF、G-CSF 可用于白细胞减少症的治疗。EPO治疗红细胞减少症也取得明显效果,谢 谢！,