細(xì)胞因子免疫學(xué)到

1、內(nèi)容提要 感冒時(shí)，我們的免疫系統(tǒng)如何工作？ 免疫系統(tǒng)的“總參謀部” T輔助細(xì)胞(Th)如何指揮體液免疫和細(xì)胞免疫與疾病作戰(zhàn)？ 為什么艾滋病到目前仍是絕癥，不能得到有效治療？ 終于知道了細(xì)胞因子是什么了？ 為什么2003年美國(guó)五角大樓對(duì)本.拉登宣稱(chēng)要在小布什活動(dòng)上空撒炭疽粉末而感到非常 緊張？ 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、濕疹等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ 為什么肥胖的人更容易得糖尿?。?如果成年人檢測(cè)出甲胎蛋白超標(biāo)，醫(yī)生即可初步診斷該人罹患肝癌，此類(lèi)診斷標(biāo)準(zhǔn)如何 得到？ 科學(xué)家們?cè)谘芯可鲜黾膊∵^(guò)程，從疾病發(fā)生、發(fā)展、致病機(jī)理、診斷和治療，到新藥研 發(fā)、藥物作用機(jī)理、手術(shù)或藥物治

2、療的預(yù)后的過(guò)程中，他們一般的研究路線是什么？ 在這些研究路線中，他們會(huì)用到哪些Bio-Rad的產(chǎn)品？為什么在這些產(chǎn)品中，Bio-Plex 是必不可少的技術(shù)？ 感冒時(shí)，我們的免疫系統(tǒng)如何工作？ H1N1電鏡圖 空氣中漂浮的病毒， 有人打噴嚏！ 病毒首先進(jìn)入上呼吸道鼻腔、扁桃體、氣管 、支氣管，然后透過(guò)粘膜進(jìn)入血液，尋找目標(biāo)細(xì) 胞，吸附侵入并大量復(fù)制 各種炎性癥狀同時(shí)并發(fā)！ 感冒時(shí)，我們的免疫系統(tǒng)如何工作？ 先遣部先遣部隊(duì)隊(duì)兼情兼情報(bào)報(bào)部門(mén)部門(mén)：巨噬細(xì)胞，樹(shù)突狀細(xì)胞等，也 統(tǒng)稱(chēng)抗原遞呈細(xì)胞(Antigen Present Ccell, APC) 總總參參謀謀部：部： CD4 T細(xì)胞 T輔助細(xì)胞（T

3、 Helper Cell，Th） 一局：Th1細(xì)胞，指揮細(xì)胞免疫(作戰(zhàn)一部） 二局：Th2細(xì)胞，指揮體液免疫(作戰(zhàn)二部） 三局：Th17細(xì)胞，指揮對(duì)抗自身免疫疾病 總參謀部監(jiān)察局：調(diào)節(jié)T細(xì)胞Treg (regulatory T Cell） 作作戰(zhàn)戰(zhàn)一部一部：細(xì)胞免疫，APC和 CD8 T細(xì)胞 CTL 作作戰(zhàn)戰(zhàn)二部二部：體液免疫，B細(xì)胞 漿細(xì)胞 抗體 作作戰(zhàn)戰(zhàn)三部三部：腫瘤免疫NKT細(xì)胞 臥底潛伏部臥底潛伏部隊(duì)隊(duì)：免疫記憶細(xì)胞：記憶Tc細(xì)胞、記憶B 細(xì)胞 從情報(bào)部門(mén)到總參謀部，再?gòu)目倕⒅\部到作戰(zhàn)部，最終消滅感冒病毒，并潛伏臥底從情報(bào)部門(mén)到總參謀部，再?gòu)目倕⒅\部到作戰(zhàn)部，最終消滅感冒病毒，并潛伏臥

4、底 fever 感冒時(shí)，我們的免疫系統(tǒng)如何工作？ 巨噬細(xì)胞吞噬病毒電鏡圖 抗原遞呈巨噬細(xì)胞與T細(xì)胞結(jié)合電鏡圖 巨噬細(xì)胞的抗原遞呈 與T細(xì)胞活化 Th細(xì)胞活化 Th細(xì)胞活化后釋放細(xì)胞因子，才開(kāi) 始指揮其他細(xì)胞與病原作斗爭(zhēng) Th細(xì)細(xì)胞活化胞活化過(guò)過(guò)程程1 感冒時(shí)，我們的免疫系統(tǒng)如何工作？ T細(xì)胞來(lái)自胸腺 B細(xì)胞來(lái)自脾臟 CD4CD4 T T細(xì)胞 細(xì)胞 CD8CD8 T T細(xì)胞細(xì)胞 fever IL-1/, TNF /, IL-6, IFN /, IL-8, 和 MIP-1. B B 細(xì)胞細(xì)胞 免疫系統(tǒng)的“總參謀部” T輔助細(xì)胞(Th)如何 指揮體液免疫和細(xì)胞免疫與疾病作戰(zhàn)？ Th細(xì)細(xì)胞活化胞活化過(guò)

5、過(guò)程程2 分化漿細(xì)胞，分泌 抗體，圍攻病毒 記憶B細(xì)胞，潛伏部隊(duì)2 下次如有相同病毒侵襲，該 細(xì)胞可迅速直接殺死病毒 監(jiān)察部： 抑制Th1和Th2的活化 協(xié)助B細(xì)胞活化 與Th17的關(guān)系還不清楚 很復(fù)雜，2006年 才發(fā)現(xiàn)，有些細(xì) 節(jié)仍不清楚 指揮Tc細(xì)胞 指揮B細(xì)胞 記憶Tc細(xì)胞，潛伏部隊(duì)1 下次如有相同病毒侵襲，該細(xì) 胞可迅速讓受感染細(xì)胞降解 分化為細(xì)胞毒性T細(xì)胞，作 用于受病毒感染的細(xì)胞， 并使這些細(xì)胞自我降解 為什么艾滋病到目前仍是絕癥，不能得到有效治療？ HIV模式圖和電鏡圖，病毒外殼上有臭名昭著的gp120蛋白， 對(duì)CD4 Th細(xì)胞的CD4受體有高度結(jié)合力 被HIV圍攻的CD4 T

6、細(xì)胞彩 色電鏡圖 CD4 T細(xì)胞上的CD4受體被HIV結(jié)合并以此進(jìn)入T細(xì)胞，病 毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并釋放，攻擊其他T細(xì)胞。 CD4 T細(xì)胞上的CD4受體被HIV結(jié)合后，就不能結(jié)合抗原 遞呈細(xì)胞，從而CD4 T細(xì)胞不能得到活化，免疫系統(tǒng)崩潰。 由于疫苗本身也是免疫原，也必須通過(guò)抗原遞呈細(xì)胞的信 息傳遞，到達(dá)T細(xì)胞并活化T細(xì)胞后，進(jìn)而激活體液免疫和細(xì) 胞免疫并產(chǎn)生記憶Tc細(xì)胞和記憶B細(xì)胞，以便下次相同病原侵 襲時(shí)迅速殺死病原，因此HIV疫苗難以開(kāi)發(fā)。 細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò) 細(xì)胞因子特征細(xì)胞因子特征 由各種細(xì)胞分泌的介導(dǎo)分子，在細(xì)胞之間通訊，以調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)分化、調(diào)節(jié)免 疫功能和生理活性并參與病理反應(yīng)

7、的小分子蛋白質(zhì)。 分子量一般小于30KD 自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌 功能多樣，有時(shí)多余 高效：有些在10-15mol即有活性 高度交互，既相互促進(jìn)，也相互制約 細(xì)胞因子作用模式細(xì)胞因子作用模式 自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌的作用模式 如何如何檢測(cè)細(xì)檢測(cè)細(xì)胞因子？胞因子？ 細(xì)胞因子檢測(cè)細(xì)胞因子檢測(cè) Elisa，單重 BD的流式細(xì)胞儀，CBA技術(shù)，有限多重 Bio-Plex，多重 為什么2003年美國(guó)五角大樓對(duì)本.拉登宣稱(chēng)要在小布什活 動(dòng)上空撒炭疽粉末而感到非常緊張？ Direct Inhibition of T-Lymphocyte Activation by Anthrax Toxins In Viv

8、o Jason E. Comer, Sealy Center for Molecular Science, University of Texas at Galveston Infection and Immunity, December 2005 炭疽毒素對(duì)炭疽毒素對(duì)T淋巴細(xì)胞活化的直接抑制淋巴細(xì)胞活化的直接抑制 背景背景 炭疽桿菌的致病毒素主要有兩種：致死毒素Lethal Toxin 和水腫毒素 Edema Toxin 已知這兩種毒素會(huì)已知巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞（兩者都是抗原遞呈細(xì)胞） 這里，作者將這兩種毒素分別打到小鼠身上，然后提取出T細(xì)胞，觀察毒素 對(duì)T細(xì)胞是否有抑制效果 炭疽毒素致病機(jī)

9、理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 方法方法: 細(xì)細(xì)胞因子胞因子檢測(cè)檢測(cè) 從打從打過(guò)過(guò)毒素小鼠上毒素小鼠上獲獲得的得的T細(xì)細(xì)胞用胞用 anti-CD3 和和 anti-CD28 兩種抗體刺激培養(yǎng)兩種抗體刺激培養(yǎng) 用用Bio-Plex測(cè)定細(xì)胞培養(yǎng)上清的測(cè)定細(xì)胞培養(yǎng)上清的 18 種細(xì)胞因子種細(xì)胞因子 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) T細(xì)胞的體外模擬活化細(xì)胞的體外模擬活化 anti-CD3 anti-CD28 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 毒素導(dǎo)致毒素導(dǎo)致T細(xì)胞很多細(xì)胞因子的表達(dá)受到抑制，甚至很多細(xì)胞很多細(xì)胞

10、因子的表達(dá)受到抑制，甚至很多4天后都不能恢復(fù)天后都不能恢復(fù) 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 方法方法: : 磷酸化蛋白檢測(cè)磷酸化蛋白檢測(cè) 用用anti-CD3 anti-CD3 和和 goat a-hamster IgGgoat a-hamster IgG培養(yǎng)打過(guò)毒素小鼠的培養(yǎng)打過(guò)毒素小鼠的T T 淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞 用用 Bio-Plex Cell Lysis Bio-Plex Cell Lysis 試劑盒裂解細(xì)胞試劑盒裂解細(xì)胞. . Bio-PlexBio-Plex測(cè)定磷酸化蛋白測(cè)定磷酸化蛋白 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 在打了

11、致死毒素的小鼠中，磷酸化蛋白在打了致死毒素的小鼠中，磷酸化蛋白 ERK 1/2, p38, ATF-2, AKT, GSK a/b ERK 1/2, p38, ATF-2, AKT, GSK a/b 的磷酸化水平顯著下降的磷酸化水平顯著下降 在打了水腫毒素的小鼠中，在打了水腫毒素的小鼠中，JNKJNK水平有所下降水平有所下降 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 信號(hào)即便能有效從抗原遞呈細(xì)胞 傳達(dá)到T細(xì)胞，但該信號(hào)在T細(xì)胞 內(nèi)被阻斷了，從而也導(dǎo)致免疫系 統(tǒng)崩潰。 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、

12、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ Alexandre S Basso et al. Cell Research , Vol 19 No 4 , April 2009 時(shí)間軸時(shí)間軸: T輔輔助助細(xì)細(xì)胞研究胞研究進(jìn)進(jìn)展展 類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 Rheumatoid Arthritis (RA) 多發(fā)性硬化癥 Multiple Sclerosis (MS) 銀屑病，Psoriasis 狼瘡，Lupus 肺病，Lung Disease 克羅恩病，Crohns Disease I型糖尿病，Diabetes (Type 1) Th17 細(xì)胞因子途徑是目前最熱門(mén)的研究細(xì)胞因子途徑是目前最熱門(mén)的研究 近5年來(lái)才發(fā)

13、現(xiàn)很多疾病中Th17 細(xì)胞因子途徑的重要性， 在Google Scholar 上搜索的鏈接顯示超過(guò)17,500 引用，其中的引用，其中的85% 是過(guò)去3年來(lái)發(fā)表的文章。 研究人員研究這些細(xì)胞因子以理解機(jī)體在多種疾病下的功能狀態(tài)，特別是自身免疫疾病 Th17途徑是研究機(jī)體對(duì)炎癥狀態(tài)反應(yīng)的新的領(lǐng)域。 吸煙，Smoking 器官/組織移植排異， Organ / Tissue Transplantation Rejection 細(xì)菌感染，Bacterial Infection 病毒感染，Viral Infection 寄生蟲(chóng)感染，Parasitic Infection HIV狀態(tài)，HIV Status

14、 心血管疾病，Cardiovascular Disease 創(chuàng)傷，Traumatic Injury 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ 什么是什么是Th17 細(xì)胞細(xì)胞? Th17 細(xì)胞是T輔助細(xì)胞（T helper，Th）的一種亞型，是白 細(xì)胞的一種，其特異性的免疫反應(yīng)用于指揮其他免疫細(xì)胞的 功能。Th17因釋放IL-17細(xì)胞因子而被識(shí)別。 Th17 細(xì)胞產(chǎn)生的步驟細(xì)胞產(chǎn)生的步驟 Amit Awasthi and Vijay K. Kuchroo,International Immunology, Vol. 21, No. 5, pp. 48949

15、8 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ Bio-Plex Pro 小鼠小鼠Th17檢測(cè)檢測(cè) Panel A, Group I (6-plex) Panel B, Group III (8-plex) Singleplex Assays, Group III TGF- Assays IL-6IL-17F IL-25 (IL-17E)TGF- 1 IL-17AIL-23IL-27p28TGF- 2 IL-10IL-21ICAM-1TGF- 3 IFN-g gIL-22 TNF-a aMIP-3 IL-1b bCD40L IL-33 IL-31 Th17

16、 途徑途徑 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ Bio-Plex Pro 人人Th17檢測(cè)將在檢測(cè)將在 2012年年2月月14日正式上市！日正式上市！ Th17功能失控導(dǎo)致的免疫紊亂：角 質(zhì)化細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、 成纖維細(xì)胞等出現(xiàn)炎癥反應(yīng)！ Th17途徑研究現(xiàn)狀：途徑研究現(xiàn)狀： 激活Th17的原因仍有爭(zhēng)議：小鼠比較清晰，人的還有很大爭(zhēng)議，人的研究落后于小鼠，其中關(guān)于 TGF- 1的角色存在很大的爭(zhēng)議； 在Th17細(xì)胞分化過(guò)程中，轉(zhuǎn)錄激活因子RORt的確切作用是什么？ Treg在炎癥中的角色，可能不是抑制Th17而是放大，但還需要證據(jù)，另：有些

17、條件下Treg會(huì)轉(zhuǎn)化 為T(mén)h17，機(jī)理和效應(yīng)是什么？ 不同疾病狀態(tài)下的Th17途徑的變化，是否能找到一些Biomarkers，是否能找到一些藥物作用的靶 點(diǎn)分子？或臨床診斷的標(biāo)志分子？現(xiàn)狀是大部分科學(xué)家都聚焦在各種自身免疫疾病中。 各種疾病狀態(tài)下Th17的影響機(jī)制，細(xì)胞內(nèi)部的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，能否找到藥物作用靶點(diǎn)或標(biāo)志分子？ IL-17A和IL-17F的各自作用及其對(duì)疾病的影響，特別是對(duì)IL-17F的炎癥效果了解少得多 測(cè)定測(cè)定Th17途徑途徑 完整細(xì)胞因子完整細(xì)胞因子 過(guò)敏源及其機(jī)理，找到過(guò)敏源及其機(jī)理，找到 Biomarkers，找到靶點(diǎn)等等，找到靶點(diǎn)等等 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、

18、哮喘、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ 為什么肥胖的人更容易得糖尿?。?糖尿病并發(fā)癥 糖尿病繼發(fā)的腎病導(dǎo)致的身衰竭 動(dòng)脈管疾?。òü跔顒?dòng)脈疾病） 糖尿病繼發(fā)的視網(wǎng)膜疾病導(dǎo)致的失明 糖尿病繼發(fā)的神經(jīng)疾病導(dǎo)致的疼痛感喪失 微動(dòng)脈管損傷導(dǎo)致機(jī)體虛弱無(wú)力、康復(fù)功能變差 非酒精性肝炎導(dǎo)致的肝損傷（肝內(nèi)的炎癥和脂肪聚集） 我國(guó)糖尿病發(fā)病趨勢(shì)我國(guó)糖尿病發(fā)病趨勢(shì) 糖尿病患者已經(jīng)超過(guò)4000萬(wàn)人，占世界糖尿病人群總數(shù)的五分之一，患病率居世界第二位 每天至少以3000人的速度增加，每年增加超過(guò)120萬(wàn)人 預(yù)測(cè)至2012年我國(guó)糖尿病人口總數(shù)將猛增至8000萬(wàn)至1億人 年輕化趨勢(shì)嚴(yán)重 為什么肥胖的人更容易得糖尿病

19、？ 肥胖白色脂肪組 織 Adipsin 水平降低 水平提高 血管與代謝 功能紊亂 Visfatin 增強(qiáng)胰島素 活性 Ghrelin 由胃分 泌釋放，提高食 物攝入和增加體 重 C-肽有胰島素原酶切得到 并刺激產(chǎn)生胰島素自身免疫攻 擊胰腺導(dǎo)致 T1D（I型糖 尿?。?妊娠糖尿病 GIP-1從腸道產(chǎn) 生，并刺激胰島 素分泌 GLP-1 刺激胰島 素分泌并抑制胰 高血糖素分泌 糖尿病糖尿病Biomarkers 的角色的角色 為什么肥胖的人更容易得糖尿??？ 胰島素胰島素 胰高血糖素胰高血糖素 為什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 胰高血糖素樣肽胰高血糖素樣肽-1 抑胃肽抑胃肽 脂肪炎癥因子脂肪炎癥因子 為

20、什么肥胖的人更容易得糖尿??？ 為什么肥胖的人更容易得糖尿??？ 12種人，種人，9種小鼠、種小鼠、5種大鼠的種大鼠的Bio-Plex Pro 糖尿病糖尿病標(biāo)標(biāo)志分子志分子檢測(cè)檢測(cè) 可部分與其他可部分與其他細(xì)細(xì)胞因子混合成胞因子混合成為為多重多重檢測(cè)檢測(cè) All-in-One多合一包裝多合一包裝 免疫系統(tǒng)的“總參謀部” T輔助細(xì)胞(Th)如何 指揮體液免疫和細(xì)胞免疫與疾病作戰(zhàn)？ Th細(xì)細(xì)胞活化胞活化過(guò)過(guò)程程2 分化漿細(xì)胞，分泌 抗體，圍攻病毒 記憶B細(xì)胞，潛伏部隊(duì)2 下次如有相同病毒侵襲，該 細(xì)胞可迅速直接殺死病毒 監(jiān)察部： 抑制Th1和Th2的活化 協(xié)助B細(xì)胞活化 與Th17的關(guān)系還不清楚 很復(fù)

21、雜，2006年 才發(fā)現(xiàn)，有些細(xì) 節(jié)仍不清楚 指揮Tc細(xì)胞 指揮B細(xì)胞 記憶Tc細(xì)胞，潛伏部隊(duì)1 下次如有相同病毒侵襲，該細(xì) 胞可迅速讓受感染細(xì)胞降解 分化為細(xì)胞毒性T細(xì)胞，作 用于受病毒感染的細(xì)胞， 并使這些細(xì)胞自我降解 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) T細(xì)胞的體外模擬活化細(xì)胞的體外模擬活化 anti-CD3 anti-CD28 炭疽毒素致病機(jī)理的炭疽毒素致病機(jī)理的Bio-Plex研究研究 類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 Rheumatoid Arthritis (RA) 多發(fā)性硬化癥 Multiple Sclerosis (MS) 銀屑病，Psoriasis 狼瘡，Lupus 肺病，Lung Disease 克羅恩病，C

22、rohns Disease I型糖尿病，Diabetes (Type 1) Th17 細(xì)胞因子途徑是目前最熱門(mén)的研究細(xì)胞因子途徑是目前最熱門(mén)的研究 近5年來(lái)才發(fā)現(xiàn)很多疾病中Th17 細(xì)胞因子途徑的重要性， 在Google Scholar 上搜索的鏈接顯示超過(guò)17,500 引用，其中的引用，其中的85% 是過(guò)去3年來(lái)發(fā)表的文章。 研究人員研究這些細(xì)胞因子以理解機(jī)體在多種疾病下的功能狀態(tài)，特別是自身免疫疾病 Th17途徑是研究機(jī)體對(duì)炎癥狀態(tài)反應(yīng)的新的領(lǐng)域。 吸煙，Smoking 器官/組織移植排異， Organ / Tissue Transplantation Rejection 細(xì)菌感染，Bacterial Infection 病毒感染，Viral Infection 寄生蟲(chóng)感染，Parasitic Infection HIV狀態(tài)，HIV Status 心血管疾病，Cardiovascular Disease 創(chuàng)傷，Traumatic Injury 為什么紅斑狼瘡、牛皮癬、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、濕疹 等疾病現(xiàn)在不能得到有效根治？ 什么是什么是T