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技術(shù)專欄

想全面了解細(xì)胞因子,一定要看完這篇文章噢

發(fā)布時(shí)間:2023-04-13來源:點(diǎn)擊:992

 

來源:CellMax俱樂部、 細(xì)胞因子專家、干細(xì)胞說

細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞(如單核、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等)和某些非免疫細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞等)經(jīng)刺激而合成、分泌的一類具有廣泛生物學(xué)活性的小分子蛋白質(zhì)。具有調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫、血細(xì)胞生成、細(xì)胞生長、APSC多能細(xì)胞以及損傷組織修復(fù)等多種功能。

細(xì)胞因子可被分為白細(xì)胞介素(IL)、干擾素(IFN)、腫瘤壞死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)、趨化因子、生長因子(GF)等。

 

細(xì)胞因子的作用方式

 

二、細(xì)胞因子的作用特點(diǎn)

多效性:一種細(xì)胞因子可以對(duì)不同細(xì)胞發(fā)揮作用;

 

 

重疊性:兩種或兩種以上的細(xì)胞因子具有同樣或類似的生物學(xué)作用;

 

 

協(xié)同性:一種細(xì)胞因子可增強(qiáng)另一種細(xì)胞因子的功能;

 

 

拮抗性:一種細(xì)胞因子可抑制另一種細(xì)胞因子的功能;

 

 


 

多相性網(wǎng)絡(luò)性效應(yīng);

 

 

三、細(xì)胞因子是信號(hào)分子

 

 

增強(qiáng)免疫細(xì)胞效應(yīng)


 

為了維持機(jī)體的生理平衡,抵抗病原微生物的侵襲,防止腫瘤發(fā)生,機(jī)體的許多細(xì)胞,特別是免疫細(xì)胞合成和分泌許多種細(xì)胞因子,并且通過細(xì)胞因子彼此溝通。

細(xì)胞因子是細(xì)胞釋放到血液中的小分子蛋白質(zhì),可以令免疫細(xì)胞沖到感染部位、吞噬遭到損傷的細(xì)胞,甚至穿透血管壁,細(xì)胞因子還可以引發(fā)炎癥,令被破壞的機(jī)體腫脹、發(fā)熱以及疼痛。

 

 

細(xì)胞因子在細(xì)胞之間傳遞信息,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理過程,提高機(jī)體的免疫力,在免疫過程中,免疫細(xì)胞可以通過分泌細(xì)胞因子,招募更多的免疫細(xì)胞,更快地清除病原體。因此,我們認(rèn)為細(xì)胞因子是一種“信號(hào)分子“!
 

四、什么是細(xì)胞因子風(fēng)暴?

 

機(jī)體受到感染或創(chuàng)傷后, 免疫系統(tǒng)即刻發(fā)揮作用 。通過激活人體內(nèi)的固有免疫和適應(yīng)性免疫 清除異物,恢復(fù)體內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡。

 

如果異物很容易消除,則不會(huì)引起炎癥反應(yīng)。如果異物很頑強(qiáng)或者很多,此時(shí)產(chǎn)生的特異性和非特異性免疫不足以消滅異物,機(jī)體就會(huì)產(chǎn)生炎癥反應(yīng),從而促進(jìn)進(jìn)一步的免疫反應(yīng)的活化,產(chǎn)生更強(qiáng)的免疫反應(yīng),直至異物消除。如果炎癥嚴(yán)重,過度的免疫反應(yīng)就會(huì)引起機(jī)體損傷。

 


在炎癥反應(yīng)中,處于感染處的免疫細(xì)胞會(huì)分泌細(xì)胞因子,細(xì)胞因子會(huì)引導(dǎo)更多免疫細(xì)胞前往受感染處。同時(shí),細(xì)胞因子也會(huì)激活這些免疫細(xì)胞, 被激活的免疫細(xì)胞則會(huì)產(chǎn)生更多的細(xì)胞因子,引導(dǎo)更多免疫細(xì)胞前往。由此形成一個(gè)正反饋調(diào)節(jié) 。

 

通常情況下,這一正反饋調(diào)節(jié)受到一定的調(diào)控。然而在某些情況下,這種調(diào)節(jié)機(jī)制失靈,機(jī)體內(nèi)免疫細(xì)胞被大量活化,進(jìn)而分泌更多細(xì)胞因子,即細(xì)胞因子風(fēng)暴。目前為止,還沒有完全了解這一現(xiàn)象的具體成因,但是有推測認(rèn)為可能是由于免疫系統(tǒng)對(duì)新的、高致病的病原體產(chǎn)生的過激反應(yīng)。


細(xì)胞因子風(fēng)暴(cytokine storm)是指機(jī)體因劇烈刺激(如感染微生物)后引起體液中多種細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量產(chǎn)生的現(xiàn)象,是引起急性呼吸窘迫綜合征和多臟器衰竭的重要原因。

 

細(xì)胞因子風(fēng)暴會(huì)產(chǎn)生什么影響?

 

由于細(xì)胞因子的過度分泌,使得病變部位的 血管通透性增大(為了募集免疫細(xì)胞),這就導(dǎo)致了病變部位的病原體 更容易地進(jìn)入血管,同時(shí)也加速的血管中液體的外滲,從而破壞組織。
細(xì)胞因子風(fēng)暴可以引發(fā)多種疾?。òǜ腥?、急性呼吸窘迫綜合征(ARDS),敗血癥、急性胰腺炎、風(fēng)濕性疾病等。肺部由于結(jié)構(gòu)特殊,其血管通透性在增加將產(chǎn)生極其嚴(yán)重的后果。

急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS) 為臨床常見危重癥,其發(fā)病急、病情重、治療手段有限,病死率高達(dá)40%~70%。ARDS的根本發(fā)病原因即細(xì)胞因子風(fēng)暴:肺組織中炎癥反應(yīng)失控,過度免疫應(yīng)答使大量的免疫細(xì)胞在肺中激活、募集。

因此,早期發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子風(fēng)暴是降低ARDS等多種疾病發(fā)生率的重要途徑!

 

五、細(xì)胞因子的應(yīng)用領(lǐng)域

 

1、治療疾病

目前,利用基因工程技術(shù)產(chǎn)生重組的細(xì)胞因子作為生物應(yīng)答調(diào)節(jié)劑,已用于臨床治療腫瘤、感染、造血功能障礙等,并獲得了較好的療效。細(xì)胞因子已成為新一代的治療藥物,其低劑量即可發(fā)揮藥效作用,且不良反應(yīng)較輕,是一種全新的生物制劑,也是對(duì)一些疑難雜癥不可缺少的治療手段。

 

目前已獲批準(zhǔn)的藥物有IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IFN-ε、PO、GM- CSF、G- CSF、IL- 3;臨床試驗(yàn)的藥物有IL- 1、IL- 3、IL- 4、IL- 6、IL- 11、M- CSF、SCF、TGF-β等。其通過各種途徑而使體內(nèi)細(xì)胞因子水平增加,達(dá)到治療疾病的目的。臨床治療效果較好的有IFN、IL- 2、TNF、CSF。細(xì)胞因子阻斷和拮抗療法是抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生和阻斷細(xì)胞因子與其受體結(jié)合,以及受體后信號(hào)的傳導(dǎo)過程,使細(xì)胞因子的病理性作用難以發(fā)揮。

 

2、檢測

對(duì)細(xì)胞因子的檢測不僅是基礎(chǔ)免疫研究的有效手段,同時(shí)在臨床對(duì)疾病診斷、療效判斷及細(xì)胞因子治療檢測方面具有重要價(jià)值。但是,由于細(xì)胞因子在體內(nèi)的含量甚微,對(duì)細(xì)胞因子檢測的實(shí)施較為困難,而且采用不同方法所得的結(jié)果差異也較大,其準(zhǔn)確性難以判斷。

 

目前檢測方法有:⑴生物學(xué)檢測法。包括細(xì)胞增殖法、靶細(xì)胞殺傷法、細(xì)胞因子誘導(dǎo)的產(chǎn)品分析法和細(xì)胞病變抑制法。⑵免疫學(xué)檢測法。⑶分子生物學(xué)方法。以上檢測方法,各有其優(yōu)缺點(diǎn)。生物學(xué)檢測法為常用方法,比較敏感、可靠,但檢測時(shí)間較長,步驟繁多,不易掌握;免疫學(xué)檢測法較簡單、迅速,且敏感度低于生物學(xué)檢測;分子生物學(xué)檢測法是檢測基因的表達(dá),主要用于對(duì)機(jī)制的探討。

 

3、美容醫(yī)學(xué)

皮膚生長期一般在25歲左右就結(jié)束了,也就是說25歲是年輕肌膚與老化肌膚的分水嶺,之后生長與老化是同時(shí)進(jìn)行的。人體內(nèi)細(xì)胞因子的自然生理含量極少,由于其生理功能和生物學(xué)效應(yīng)貫穿于人體生長發(fā)育的全過程,故其扮演著重要角色。當(dāng)前,細(xì)胞因子是醫(yī)療美容市場應(yīng)用較廣泛的物質(zhì)之一。目前應(yīng)用生物美容的生長細(xì)胞因子有EGF、FGF、KGF,以及其他細(xì)胞因子(VEGF、HGF、IGF- 1)。

 

⑴表皮生長因子(EGF)。于1962年由Montalcini和Cohen發(fā)現(xiàn),并于1986年獲得了諾貝爾獎(jiǎng),從此揭開了皮膚衰老之謎。因其能促使皮膚的年輕化,故被稱為“美麗因子”。主要作用是調(diào)節(jié)表皮與上皮細(xì)胞生長及分化增殖,促進(jìn)毛細(xì)血管生長,改善細(xì)胞微環(huán)境,從而保持細(xì)胞的活性等。

 

⑵成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)。包括酸性成纖維細(xì)胞生長因子(aFGF)和堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)。這兩種細(xì)胞因子均能促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長,提高皮膚合成膠原蛋白的功能,從本質(zhì)上改善了皮膚的狀況。其主要作用是修復(fù)損傷、去皺、美白、祛斑、防粉刺等。

 

⑶角質(zhì)細(xì)胞生長因子(KGF)。該生長因子屬于FGF家族。由間充質(zhì)干細(xì)胞分泌,并通過旁分泌途徑來刺激上皮細(xì)胞增殖,促進(jìn)且維持人角化細(xì)胞、表皮細(xì)胞及上皮細(xì)胞的增殖、遷移分化和存活等,并能促使皮膚毛囊、皮脂腺前體細(xì)胞增強(qiáng)和分化,激發(fā)頭皮毛囊的發(fā)育,預(yù)示生發(fā)的潛在應(yīng)用。

 

⑷其他。血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及血管生成,增加血管通透性,對(duì)改善皮膚微環(huán)境循環(huán)并增強(qiáng)皮膚細(xì)胞的合成代謝起著重要作用;干細(xì)胞生長因子(HGF)是由人腦垂體前葉分泌的。自1985年羅德曼將HGF應(yīng)用于臨床30余年來的研究表明,IGF- 1、腦垂體前葉分泌1的HGH能獨(dú)立存在2~4 min,并由肝臟迅速轉(zhuǎn)化為胰島素樣生長因子1(IGF-1)在體內(nèi)發(fā)揮作用。IGF- 1與 血小板衍生生長因子(PDGF)有協(xié)同作用,能增加表皮和內(nèi)皮的再生。

 

六、一表告訴你52種細(xì)胞因子來源和功能

臨床可以從細(xì)胞因子水平,大致了解哪些免疫細(xì)胞參與了反應(yīng),產(chǎn)生了什么后果,從而與臨床表現(xiàn)進(jìn)行聯(lián)系;科研可以從中了解作用機(jī)制和參與的細(xì)胞組成。

 

細(xì)胞因子

來源

功能/效應(yīng)

IL-1α,IL-1β

單核、巨噬、樹突狀細(xì)胞、NK、B、內(nèi)皮細(xì)胞

通過增強(qiáng)細(xì)胞因子(如IL-2及其受體)表達(dá)共刺激T細(xì)胞活化;增強(qiáng)B細(xì)胞增殖和成熟、NK細(xì)胞毒性;誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的IL-1、IL-6、IL-8、TNF、GM-CSF和PGE2的表達(dá);誘導(dǎo)趨化因子和內(nèi)皮細(xì)胞的ICAM-1、VCAM-1的表達(dá)起到促炎癥作用;誘導(dǎo)發(fā)熱、急性期蛋白表達(dá)、骨吸收。

IL-2

Th1

誘導(dǎo)活化T細(xì)胞和活化B細(xì)胞的增殖;增強(qiáng)NK細(xì)胞毒活性,增強(qiáng)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞和細(xì)菌能力。

IL-3

T、NK、肥大細(xì)胞

造血細(xì)胞前體生長和分化;肥大細(xì)胞生長。

IL-4

Th2、Tc2、NK、NKT、γδT、肥大細(xì)胞

誘導(dǎo)Th2細(xì)胞;刺激活化B、T、肥大細(xì)胞的增殖;上調(diào)B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞MHC II類分子和B細(xì)胞的CD23;下調(diào)IL-12產(chǎn)生從而抑制Th1分化;增強(qiáng)巨噬細(xì)胞胞吞作用;誘導(dǎo)免疫球蛋白切換至IgG1和IgE。

IL-5

Th2、肥大細(xì)胞

誘導(dǎo)嗜酸和活化B細(xì)胞增殖;誘導(dǎo)免疫球蛋白切換至IgA。

IL-6

Th2、單核、巨噬、樹突、骨髓基質(zhì)細(xì)胞

促進(jìn)髓系干細(xì)胞分化,促進(jìn)B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞;誘導(dǎo)急性期蛋白表達(dá);增強(qiáng)T細(xì)胞增殖;對(duì)Th17和Tfh。

IL-7

骨髓和胸腺基質(zhì)細(xì)胞

誘導(dǎo)淋系干細(xì)胞分化為T系祖細(xì)胞和B系祖細(xì)胞;活化成熟T細(xì)胞。

IL-8/CXCL8

單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞

介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的趨化和活化。

IL-9

Th

誘導(dǎo)胸腺細(xì)胞的增殖;增強(qiáng)肥大細(xì)生長;與IL-4誘導(dǎo)免疫球蛋白切換至IgG1和IgE有協(xié)同作用。

IL-10

Th、Tc、B、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞

抑制小鼠IFNγ分泌,抑制人IL-2分泌,抑制Th1細(xì)胞;下調(diào)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞的MHC II類分子和細(xì)胞因子(IL-12等)產(chǎn)生,從而抑制Th1分化;抑制T細(xì)胞增殖;增強(qiáng)B分化。

IL-11

骨髓基質(zhì)細(xì)胞

促進(jìn)早期B細(xì)胞和巨核細(xì)胞的分化;誘導(dǎo)急性期蛋白表達(dá)。

IL-12

單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、B細(xì)胞

Th1分化關(guān)鍵性細(xì)胞因子;誘導(dǎo)Th1、CD8+T、γδT、NK的增殖和IFNγ的產(chǎn)生。增強(qiáng)NK細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞毒作用。

IL-13

Th2、肥大細(xì)胞

抑制巨噬細(xì)胞的活化和細(xì)胞因子分泌;共刺激B細(xì)胞增殖;上調(diào)B細(xì)胞和單核細(xì)胞的MHC II類分子和CD23表達(dá);誘導(dǎo)免疫球蛋白表達(dá)切換為IgG和IgE;誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞VCAM-1表達(dá)。

IL-15

T、NK、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、B細(xì)胞

誘導(dǎo)T、NK、活化B細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)NK、CD8+T的細(xì)胞因子產(chǎn)生;T細(xì)胞的趨化因子之一;刺激小腸上皮細(xì)胞生長。

IL-16

Th、Tc

誘導(dǎo)CD4+T、單核、嗜酸;誘導(dǎo)MHC II類分子表達(dá)。

IL-17

T細(xì)胞

促炎性作用;刺激TNF、IL-1β、IL-6、IL-8、G-CSF等因子表達(dá)。

IL-17A

Th17、NK、中性類細(xì)胞

促炎性作用;刺激上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞表達(dá)TNF、IL-1β、IL-6、IL-8、G-CSF等因子。

IL-17F

Th17、NK、中性粒細(xì)胞

與IL-17A相似。

IL-18

巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞

誘導(dǎo)T細(xì)胞產(chǎn)生IFNγ;增強(qiáng)NK細(xì)胞毒作用。

IL-19

單核細(xì)胞

調(diào)節(jié)Th1活性。

IL-20

單核細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞

調(diào)節(jié)皮膚炎癥反應(yīng)。

IL-21

Th

調(diào)節(jié)造血作用;NK分化;B細(xì)胞活化;T細(xì)胞共刺激;Tfh定向分化和存活。

IL-22

T細(xì)胞

抑制Th2的IL-4產(chǎn)生。

IL-23

樹突狀細(xì)胞

誘導(dǎo)Th1增殖和IFNγ產(chǎn)生;誘導(dǎo)Th17擴(kuò)增和存活;誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)促炎性因子(如IL-1、IL-6、TNF)。

IL-24

Th2、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞

誘導(dǎo)TNF、IL-1、IL-6表達(dá),誘導(dǎo)抗腫瘤活性。

IL-25

Th1、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞

誘導(dǎo)IL-4、IL-5、IL-13表達(dá),誘導(dǎo)Th2相關(guān)病理變化。

IL-26

T細(xì)胞、NK細(xì)胞

增強(qiáng)上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-8和IL-10。

IL-27

樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞

誘導(dǎo)Th1反應(yīng);增強(qiáng)IFNγ產(chǎn)生。

IL-28

樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞

1型IFN樣活性,抑制病毒復(fù)制。

IL-29

樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞

1型IFN樣活性,抑制病毒復(fù)制。

IL-30

抗原遞呈細(xì)胞

IL-27異聚體的P28亞單位,調(diào)節(jié)初始T細(xì)胞對(duì)IL-12的反應(yīng)能力;與IL-12呈協(xié)同作用誘導(dǎo)IFNγ表達(dá)。

IL-31

T細(xì)胞

促進(jìn)皮膚炎癥反應(yīng)。

IL-32

NK細(xì)胞、T細(xì)胞

促進(jìn)炎癥反應(yīng);在活化介導(dǎo)的T細(xì)胞凋亡中起著一定作用。

IL-33

基質(zhì)細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞

誘導(dǎo)Th2因子產(chǎn)生;介導(dǎo)嗜堿粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞的趨化作用。

IL-34

基質(zhì)細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞

刺激單核細(xì)胞增殖和巨噬細(xì)胞前體形成。

IL-35

Treg

對(duì)Th1、Th2、Th17產(chǎn)生免疫抑制作用,刺激Treg增殖。

IL-36α、IL-36β、IL-36γ

角質(zhì)形成細(xì)胞、其它屏障組織、中性粒細(xì)胞

活化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生多種促炎性因子,共刺激T細(xì)胞。

IL-37

未知

抗炎癥作用,可能是IL-18R的拮抗劑;小鼠中不表達(dá)。

IL-38

未知

抗炎癥作用,IL-36α同構(gòu)體,可能是IL-36受體的拮抗劑。

GM-CSF

Th、巨噬細(xì)胞、纖維細(xì)胞、肥大細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞

刺激單核、中性粒細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、嗜堿粒細(xì)胞的生長;活化巨噬細(xì)胞。

G-CSF

纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞

刺激中性粒細(xì)胞前體的生長。

M-CSF

纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞

刺激單核細(xì)胞前體生長。

SLF

骨髓基質(zhì)細(xì)胞

刺激干細(xì)胞分裂(c-kit配體)。

TNF(TNFα)

Th、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞、NK細(xì)胞、B細(xì)胞

腫瘤細(xì)胞毒作用;可導(dǎo)致惡液質(zhì);誘導(dǎo)細(xì)胞因子分泌;誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞E選擇素產(chǎn)生;活化巨噬細(xì)胞;抗病毒。

淋巴毒素(TNFβ)

Th1、Tc

腫瘤細(xì)胞毒作用;增強(qiáng)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的胞吞作用;參與淋巴器官發(fā)育;抗病毒。

IFNα

白細(xì)胞

抑制病毒復(fù)制;增強(qiáng)MHC II類分子作用。

IFNβ

纖維母細(xì)胞

抑制病毒復(fù)制;增強(qiáng)MHC II類分子作用。

IFNγ

Th1、Tc1、NK

抑制病毒復(fù)制;增強(qiáng)MHC II類分子作用;活化巨噬細(xì)胞;誘導(dǎo)免疫球蛋白表達(dá)切換至lgG2a;拮抗IL-4作用;抑制Th2增殖。

TGFβ

Th、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞

促炎性作用,例如誘導(dǎo)單核、巨噬細(xì)胞趨化作用;也可以抗炎性作用,例如抑制淋巴細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)免疫球蛋白切換到IgA;促進(jìn)組織修復(fù)。

LIF

胸腺上皮細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞

誘導(dǎo)急性期蛋白表達(dá)。

Eta-1

T細(xì)胞

刺激巨噬細(xì)胞的IL-12產(chǎn)生,抑制IL-10產(chǎn)生。

Oncostatin M

T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞

誘導(dǎo)急性期蛋白表達(dá)。

 

來源:CellMax俱樂部、 細(xì)胞因子專家、干細(xì)胞說

 

 

 

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