執(zhí)業(yè)獸醫(yī)資格考試免疫學細胞因子與補體系統(tǒng)

第三單元細胞因子與補體系統(tǒng)魯東大學王曉通第一頁，共72頁。概念與種類細胞因子的概念細胞因子的種類特性與生物學作用細胞因子的特性細胞因子的主要生物學作用第二頁，共72頁。第1節(jié)細胞因子的概念與種類一、概念：

細胞因子是多種細胞所分泌的能調(diào)節(jié)細胞生長分化、調(diào)節(jié)免疫功能、參與炎癥發(fā)生和創(chuàng)傷愈合等小分子多肽的統(tǒng)稱。

免疫球蛋白、補體不包括在細胞因子之列。第三頁，共72頁。二、細胞因子的種類根據(jù)細胞因子主要的功能不同分類：白細胞介素干擾素腫瘤壞死因子集落刺激因子生長因子趨化性細胞因子第四頁，共72頁。一、白細胞介素〔Interleukin，IL〕

最初是指由白細胞產(chǎn)生又在白細胞間發(fā)揮作用的細胞因子，雖然后來發(fā)現(xiàn)白細胞介素可由其他細胞產(chǎn)生，也可作用于其他細胞，但這一名稱仍被廣泛使用著。目前已報導的白細胞介素已有29種〔IL-1-29〕。第五頁，共72頁。二、干擾素〔Interferon，IFN〕干擾素是最先發(fā)現(xiàn)的細胞因子，因其具有干擾病毒感染和復制的才能故稱干擾素。根據(jù)來源和理化性質(zhì)，可將干擾素分為α、β和γ三種類型。IFN-α/β主要由白細胞、成纖維細胞和病毒感染的組織細胞產(chǎn)生，也稱為Ⅰ型干擾素。IFN-γ主要由活化T細胞和NK細胞產(chǎn)生，也稱為Ⅱ型干擾素。第六頁，共72頁。三、腫瘤壞死因子

〔Tumornecrosisfactor，TNF〕腫瘤壞死因子是Garwell等在1975年發(fā)現(xiàn)的一種能使腫瘤發(fā)生出血壞死的物質(zhì)。腫瘤壞死因子分為TNF-α和TNF-β兩種。TNF-α主要由活化的單核－巨噬細胞產(chǎn)生，抗原刺激的T細胞、活化的NK細胞和肥大細胞也分泌TNF-α。TNF-β主要由活化的T細胞產(chǎn)生，又稱淋巴毒素〔lymphotoxin，LT〕。第七頁，共72頁。四、集落刺激因子

〔Colony-stimulatingfactor，CSF〕

集落刺激因子是指可以刺激多能造血干細胞和不同發(fā)育分化階段的造血干細胞進展增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應細胞集落的細胞因子。目前發(fā)現(xiàn)的集落刺激因子有：粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子〔GM-CSF〕、單核-巨噬細胞集落刺激因子〔M-CSF〕、粒細胞集落刺激因子〔G-CSF〕。第八頁，共72頁。第2節(jié)特性與生物學作用第九頁，共72頁。一、細胞因子的特性〔一〕理化特性細胞因子是糖蛋白，分子量為8-80kD，大多數(shù)為15-30kD第十頁，共72頁?！捕撤置谔匦?/p>

多細胞來源短暫的自限性分泌：細胞因子一般無前體狀態(tài)的儲存。當細胞因子產(chǎn)生細胞受刺激后，啟動細胞因子基因轉(zhuǎn)錄，該過程通常非常短暫，而且細胞因子的mRNA極易降解，故細胞因子的合成具有自限性。第十一頁，共72頁?！捕撤置谔匦?/p>

以旁分泌〔paracrine〕、自分泌〔autocrine〕或內(nèi)分泌〔endocrine〕的方式發(fā)揮作用。旁分泌，作用于鄰近細胞，其作用方式是短暫地產(chǎn)生并在部分發(fā)揮作用自分泌，分泌的細胞因子主要作用于產(chǎn)生細胞因子的細胞本身內(nèi)分泌，通過循環(huán)系統(tǒng)作用于遠處細胞第十二頁，共72頁。第十三頁，共72頁。〔三〕細胞因子的作用特點具有激素樣活性作用細胞因子通過對細胞因子受體發(fā)揮作用多效性：一種細胞因子可作用于不同類型的靶細胞，產(chǎn)生多種生物學效應。冗余性：幾種不同的細胞因子也可作用于同一種靶細胞發(fā)生作用，產(chǎn)生一樣或相似的生物學效應：如IL-2、IL-4、IL-9和IL-12都能維持和促進T淋巴細胞的增殖。頡頏性〔xiéháng〕：不相上下，相抗衡引申為不相上下第十四頁，共72頁?！菜摹臣毎蜃拥木W(wǎng)絡性細胞因子間可互相誘生：如IL-1能誘生IFN-α/β、IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8等多種細胞因子，由此形成一種級聯(lián)反響，表現(xiàn)正向或負向調(diào)節(jié)效應。細胞因子受體表達的調(diào)節(jié)：如IL-1、IL-5、IL-6、IL-11、IL-7、TNF等均能促進IL-2受體的表達；IL-1能降低TNF受體密度；多數(shù)細胞因子對自身受體的表達呈負調(diào)節(jié)，對其他細胞因子受體表達呈正調(diào)節(jié)。細胞因子間生物學活性的互相影響：某些細胞因子對特定生物學效應顯示協(xié)同作用，如IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、TNF等協(xié)同促進活化的B細胞增生；低濃度IFN-γ或TNF單獨應用不能激活巨噬細胞，結(jié)合使用有顯著的激活作用。第十五頁，共72頁。二、細胞因子的生物學作用介導和調(diào)節(jié)固有免疫介導和調(diào)節(jié)特異性免疫應答刺激造血功能參與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡促進血管生成：血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)和成纖維細胞生長因子(FGF)第十六頁，共72頁。第二節(jié)補

體

系

統(tǒng)Complement第十七頁，共72頁。

補體的發(fā)現(xiàn)JulesBordet(1870-1961)Discovererofcomplement

細菌發(fā)生凝集細菌發(fā)生溶解第十八頁，共72頁。第十九頁，共72頁。不耐熱的成分，能輔助特異性抗體的溶菌作用，稱為補體〔complement)第二十頁，共72頁。補體與抗體的聯(lián)絡與區(qū)別聯(lián)絡：補體：是機體免疫系統(tǒng)的一種獨立的系統(tǒng)，主要是存在于血清，體液及組織細胞外表的特殊蛋白系統(tǒng)，人體有30多種，補體系統(tǒng)的激活須有抗原抗體復合物的參與〔經(jīng)典途徑〕?？贵w：抗原進入機體刺激機體，是由機體漿細胞產(chǎn)生的，可與相應的抗原發(fā)生特異性的免疫反響，形成抗原抗體復合物。最明顯區(qū)別的就是：補體系統(tǒng)是非特異性免疫因素之一，而抗體是特異性免疫因素之一?？贵w只能用于一種抗原，而補體可以用于多種抗原。第二十一頁，共72頁。補體與抗體的聯(lián)絡與獨立性獨立性：自身免疫性溶血，假如有補體參與時，補體通過一系列的激活，最后形成膜攻擊復合物〔membraneattackcomplex〕，它可以直接攻擊紅細胞膜，導致紅細胞破裂，這就是所謂“血管內(nèi)溶血〞。沒有補體參與的免疫性溶血，抗體與紅細胞膜上抗原結(jié)合后，沒有直接把紅細胞破壞，而是把紅細胞“致敏〞，致敏RBC在通過脾臟等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)時，被吞噬細胞“吃掉〞，這就是所謂“血管外溶血〞。第二十二頁，共72頁。第一部分補體概述補體系統(tǒng)〔complementsystem):廣泛存在于血清、組織液與細胞膜外表的，一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)反響系統(tǒng)，包括30余種組分，故稱為補體系統(tǒng)。第二十三頁，共72頁。一

補體系統(tǒng)的組成1、補體的固有成分存在于體液，參與補體激活級聯(lián)反響。參與經(jīng)典激活途徑的：C1、C2、C4參與旁路激活途徑的：B、D、P因子參與甘露糖結(jié)合凝集素激活途徑的：甘露糖結(jié)合的凝集素〔MBL〕、MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶〔MASP〕共同組分：C3、C5～C9

第二十四頁，共72頁。一

補體系統(tǒng)的組成2、補體調(diào)節(jié)蛋白可溶性或膜型分子，調(diào)節(jié)補體活化，如H因子、I因子等。3、補體受體表達于各種細胞外表，與補體活性片段結(jié)合，如CR1-CR5，C3aR、C4aR、C5aR第二十五頁，共72頁。固有成分按發(fā)現(xiàn)先后命名〔C1-C9)或用大寫英文字母命名(B、D、P因子等〕。調(diào)節(jié)蛋白多按功能命名。裂解片斷加英文小寫字母作為后綴。具酶活性的成分加上劃線。滅活片斷在前加字母i。 C3→C3a+C3b C3bBb iC3b補體的命名第二十六頁，共72頁。補體理化性質(zhì)多β球蛋白，少α、γ球蛋白。C3最多血清含量相對穩(wěn)定，與抗原刺激無關(guān)不隨機體特異性免疫建立與增強而升高均為糖蛋白，對熱不穩(wěn)定〔56℃，30min滅活〕，沒有種屬特異性。主要來源于肝臟，少數(shù)來自其他細胞〔如單核/巨噬細胞〕，屬急性期蛋白。第二十七頁，共72頁。第二部分補體的激活補體的激活的三條途徑1、補體活化的經(jīng)典途徑2、補體活化的MBL途徑3、補體活化旁路途徑哪種途徑在發(fā)揮抗感染作用中最早出現(xiàn)？旁路途徑第二十八頁，共72頁。第二十九頁，共72頁。經(jīng)典激活途徑(classicalpathway)由C1活化開場的補體激活途徑激活物主要是免疫復合物(IC)IgM,IgG與抗原結(jié)合，F(xiàn)c段構(gòu)象發(fā)生改變C1分子必須同時與兩個或以上Ig分子Fc段結(jié)合與抗原結(jié)合的單個IgM分子可有效激活C1分子第三十頁，共72頁。C1分子C1q,C1r,C1s等3種分子組成的多聚體復合物：6聚體C1q亞單位球部：與IgFc段結(jié)合C1r,C1s:單鏈蛋白質(zhì),絲氨酸蛋白酶第三十一頁，共72頁。補體活化途徑的識別階段1.Ig,抗原結(jié)合段構(gòu)象改變頭部與Fc段結(jié)合亞單位構(gòu)象改變5.裂解C1r6.裂解C1s第三十二頁，共72頁。經(jīng)典途徑的激活階段C1s裂解后產(chǎn)生的小片段:具有酶活性StartMg2+

Ca2+第三十三頁，共72頁。膜攻擊階段***三條補體活化途徑共同末端通路轉(zhuǎn)化酶裂解C5,產(chǎn)生C5a,C5b.補體級聯(lián)反響過程中最后一個酶促反響.2.C5b+C6,C7,插入脂質(zhì)雙層膜。再與C8結(jié)合,形成C5b678,穩(wěn)定附著在細胞膜上.第三十四頁，共72頁。3.膜攻擊復合物〔MembraneAttackComplex,MAC〕C5b678結(jié)合12-15個C9分子而成的多聚體，插入靶細胞脂質(zhì)雙層膜,內(nèi)徑11nm小孔，胞內(nèi)浸透壓下降,靶細胞死亡,細胞形態(tài)改變.第三十五頁，共72頁。第三十六頁，共72頁。第三十七頁，共72頁。第三十八頁，共72頁。旁路途徑激活由C3開場，不依賴于特異性抗體參與成分:C3、B、D、P因子激活物:細菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、凝集的IgA、IgG4等提供補體激活反響所需微環(huán)境感染早期的防御機制第三十九頁，共72頁。旁路途徑的準備階段Mg2+正常時，有少量C3裂解，機體處于準備狀態(tài)。第四十頁，共72頁。Mg2+C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶細菌、內(nèi)毒素、酵母多糖等激活物主要為C3b和C3bBb提供不易被H因子和I因子滅活的微環(huán)境和接觸外表第四十一頁，共72頁。進入液相Bb:具酶活性穩(wěn)定構(gòu)造附于顆粒性外表補體激活的旁路途徑與c3b放大效應第四十二頁，共72頁。第四十三頁，共72頁。MBL：甘露糖結(jié)合凝集素；MASP：MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶。激活物質(zhì)為含N氨基半乳糖或甘露糖基的病原微生物?；罨恍鐲1，而由MASP、C4、C2、C3介導。對經(jīng)典和旁路兩條途徑有穿插促進作用MBL途徑第四十四頁，共72頁。MBL途徑的激活激活物：細菌，LPS，酵母多糖，葡聚糖MBL結(jié)合細菌甘露糖殘基,構(gòu)象發(fā)生改變激活MASPMASP1可直接裂解C3后，同旁路途徑;MASP2水解C4及C2后，同經(jīng)典途徑。第四十五頁，共72頁。經(jīng)典激活途徑第四十六頁，共72頁。第四十七頁，共72頁。三條補體激活途徑的特點及比較第四十八頁，共72頁。 1.均需要激活物。 2.均為級聯(lián)反響，每一步都產(chǎn)生擴大效應——“滾雪球〞。 3.有共同的末端效應——MAC溶解靶細胞。 4.有某些共同的調(diào)節(jié)機制。三條激活途徑的共同點第四十九頁，共72頁。

三條激活途徑的不同點比較項目

經(jīng)典途徑

MBL途徑

旁路途徑

激活物

抗原抗體復合物

含甘露糖基的

病原體表面成分

病原微生物

內(nèi)毒素、酵母多糖等參與成分C1~C9MBL、MASP，B、D、P因子

C2~C9C3、C5~C9

抗感染作用

特免效應階段

非特異性免疫

非特異性免疫

感染中晚期

感染早期

感染早期C3轉(zhuǎn)化酶C4b2aC4b2aC3bBbC5轉(zhuǎn)化酶

C4b2a3bC4b2a3bC3bBb3b第五十頁，共72頁。第三部分補體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)補體活化的調(diào)控機制：①控制活化的啟動；②活性片段的自發(fā)衰變；③補體調(diào)節(jié)蛋白的作用。第五十一頁，共72頁。〔一〕經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié)抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成C1抑制物〔C1inhibitor,C1INH)C1INH缺陷：遺傳性血管神經(jīng)性水腫補體受體1〔CR1，結(jié)合C3b/C4b〕sCR1治療部分缺血再灌流損傷、燒傷、神經(jīng)脫髓鞘病、心肌堵塞

補體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)第五十二頁，共72頁?！惨弧辰?jīng)典途徑的調(diào)節(jié)衰變加速因子〔decayacceleratingfactor，DAF〕膜輔助蛋白〔membranecofactorprotein,MCP／CD46〕：多種組織細胞表達-DAForCD59缺陷(陣發(fā)性睡眠型血紅蛋白尿〕-sDAF,sMCP,sCD59用于心肌堵塞、燒傷、異種移植超急排斥

補體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)第五十三頁，共72頁。第五十四頁，共72頁。C4b2aC4b2a3b第五十五頁，共72頁?！捕撑月吠緩降恼{(diào)節(jié)抑制C3轉(zhuǎn)化酶的組裝和形成I因子、H因子、CR1以及MCP等對旁路途徑的正性調(diào)節(jié)作用P因子第五十六頁，共72頁?！捕撑月吠緩降恼{(diào)節(jié)備解素(properdin)：又稱P因子，血清中的P因子與C3bBb結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象改變，可使C3bBb半壽期延長10倍，從而加強C3轉(zhuǎn)化酶裂解C3的作用，因此對補體旁路途經(jīng)具有正性調(diào)節(jié)作用。第五十七頁，共72頁?！踩翅槍AC形成的調(diào)節(jié)CD59：膜反響性溶解抑制物，可阻礙C5b6與C7、C8的結(jié)合阻止MAC組裝。C8bp：抑制MAC組裝S蛋白：抑制MAC形成群集素:血漿蛋白，抑制MAC組裝第五十八頁，共72頁。第四部分補體的生物學意義〔一〕補體的生物功能1.細胞毒作用〔溶菌、溶病毒和溶細胞〕血清總補體活性測定第五十九頁，共72頁。血清總補體活性測定補體系統(tǒng)可被致敏血細胞(結(jié)合了抗紅細胞抗體的紅細胞)激活,而使該細胞溶解。在一個反響系統(tǒng)中,固定致敏血細胞數(shù)量,那么溶血所釋放的血紅蛋白量與補休活性呈正相關(guān)關(guān)系,由血紅蛋白量即可推算出補體總活性。第六十頁，共72頁。2.參與調(diào)理作用補體激活過程中的C3b、C4b和iC3b都是重要的調(diào)理素，固定于細菌或其他顆粒性物質(zhì)外表，通過與吞噬細胞外表CR1\CR3\CR4結(jié)合促進吞噬細胞的吞噬。調(diào)理吞噬作用可能是機體抵御全身性細菌感染和真菌感染的主要機制之一。第六十一頁，共72頁。調(diào)理作用抗體的調(diào)理作用主要是通過IgG(IgG1和IgG3)的Fc段與中性粒細胞、巨噬細胞外表的IgMFcR，IgGFcR結(jié)合，從而增強其吞噬作用的；IgM的Fc段不能被吞噬細胞識別，故不能直接誘導吞噬作用，但其可以激活補體系統(tǒng)，間接行使調(diào)理作用?？贵w的調(diào)理機制為①抗體在抗原顆粒和吞噬細胞間“搭橋〞，使吞噬細胞易于接近和吞噬抗原；②抗體與抗原接合后，可改變抗原外表電荷，降低吞噬細胞與抗原之間的斥力；③抗體可抑制某些細菌外表分子如莢膜的抗吞噬作用；④、抗體與抗原結(jié)合形成的免疫復合物可活化吞噬細胞。調(diào)理作用與ADCC〔抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用〕作用的主要區(qū)別：ADCC作用只有抗體參與，NK細胞等通過釋放穿孔素、絲氨酸蛋白酶殺傷靶細胞；而調(diào)理作用主要通過吞噬細胞的吞噬作用去除與抗體結(jié)合的細菌或顆粒性物質(zhì)。第六十二頁，共72頁。3.免疫黏附——去除循環(huán)免疫復合物第六十三頁，共72頁。4.炎癥介質(zhì)〔C3a和C5a)第六十四頁，共72頁?！捕逞a體的病理生理學意義1.機體抗感染防御的主要機制固有免疫和適應性免疫之間的橋梁最早居中較晚補體介導的調(diào)理作用促進APC攝取抗原和巨噬細胞吞噬第六十五頁，共72頁。2、參與適應性免疫應答免疫應答的誘導C3b,C4b：使抗原易于被提呈。C3d：與BCR共受體，促進B活化。免疫細胞增殖分化C3d、iC3b、C3dg：參與B活化。免疫應答效應免疫記憶3、與血液中其他級聯(lián)反響系統(tǒng)互相作用補體與凝血系統(tǒng)、激肽系統(tǒng)和纖溶系統(tǒng)等存在互相作用(如，C1INH抑制Ⅻa、Ⅺa、激肽釋放酶和纖