執(zhí)業(yè)獸醫(yī)資格考試免疫學(xué)細(xì)胞因子與補(bǔ)體系統(tǒng)

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

細(xì)胞因子是多種細(xì)胞所分泌的能調(diào)節(jié)細(xì)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(bǔ)體不包括在細(xì)胞因子之列。第三頁，共72頁。二、細(xì)胞因子的種類根據(jù)細(xì)胞因子主要的功能不同分類：白細(xì)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(xì)胞因子第四頁，共72頁。一、白細(xì)胞介素〔Interleukin，IL〕

最初是指由白細(xì)胞產(chǎn)生又在白細(xì)胞間發(fā)揮作用的細(xì)胞因子，雖然后來發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞介素可由其他細(xì)胞產(chǎn)生，也可作用于其他細(xì)胞，但這一名稱仍被廣泛使用著。目前已報(bào)導(dǎo)的白細(xì)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(xì)胞因子，因其具有干擾病毒感染和復(fù)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(xì)胞、成纖維細(xì)胞和病毒感染的組織細(xì)胞產(chǎn)生，也稱為Ⅰ型干擾素。IFN-γ主要由活化T細(xì)胞和NK細(xì)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(xì)胞產(chǎn)生，抗原刺激的T細(xì)胞、活化的NK細(xì)胞和肥大細(xì)胞也分泌TNF-α。TNF-β主要由活化的T細(xì)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(xì)胞和不同發(fā)育分化階段的造血干細(xì)胞進(jìn)展增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應(yīng)細(xì)胞集落的細(xì)胞因子。目前發(fā)現(xiàn)的集落刺激因子有：粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子〔GM-CSF〕、單核-巨噬細(xì)胞集落刺激因子〔M-CSF〕、粒細(xì)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(xué)作用第九頁，共72頁。一、細(xì)胞因子的特性〔一〕理化特性細(xì)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(xì)胞來源短暫的自限性分泌：細(xì)胞因子一般無前體狀態(tài)的儲(chǔ)存。當(dāng)細(xì)胞因子產(chǎn)生細(xì)胞受刺激后，啟動(dòng)細(xì)胞因子基因轉(zhuǎn)錄，該過程通常非常短暫，而且細(xì)胞因子的mRNA極易降解，故細(xì)胞因子的合成具有自限性。第十一頁，共72頁。〔二〕分泌特性

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(xì)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(xì)胞因子主要作用于產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞本身內(nèi)分泌，通過循環(huán)系統(tǒng)作用于遠(yuǎn)處細(xì)胞第十二頁，共72頁。第十三頁，共72頁。〔三〕細(xì)胞因子的作用特點(diǎn)具有激素樣活性作用細(xì)胞因子通過對細(xì)胞因子受體發(fā)揮作用多效性：一種細(xì)胞因子可作用于不同類型的靶細(xì)胞，產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)。冗余性：幾種不同的細(xì)胞因子也可作用于同一種靶細(xì)胞發(fā)生作用，產(chǎn)生一樣或相似的生物學(xué)效應(yīng)：如IL-2、IL-4、IL-9和IL-12都能維持和促進(jìn)T淋巴細(xì)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?xì)胞因子的網(wǎng)絡(luò)性細(xì)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(xì)胞因子，由此形成一種級聯(lián)反響，表現(xiàn)正向或負(fù)向調(diào)節(jié)效應(yīng)。細(xì)胞因子受體表達(dá)的調(diào)節(jié)：如IL-1、IL-5、IL-6、IL-11、IL-7、TNF等均能促進(jìn)IL-2受體的表達(dá)；IL-1能降低TNF受體密度；多數(shù)細(xì)胞因子對自身受體的表達(dá)呈負(fù)調(diào)節(jié)，對其他細(xì)胞因子受體表達(dá)呈正調(diào)節(jié)。細(xì)胞因子間生物學(xué)活性的互相影響：某些細(xì)胞因子對特定生物學(xué)效應(yīng)顯示協(xié)同作用，如IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、TNF等協(xié)同促進(jìn)活化的B細(xì)胞增生；低濃度IFN-γ或TNF單獨(dú)應(yīng)用不能激活巨噬細(xì)胞，結(jié)合使用有顯著的激活作用。第十五頁，共72頁。二、細(xì)胞因子的生物學(xué)作用介導(dǎo)和調(diào)節(jié)固有免疫介導(dǎo)和調(diào)節(jié)特異性免疫應(yīng)答刺激造血功能參與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)血管生成：血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)和成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)第十六頁，共72頁。第二節(jié)補(bǔ)

體

系

統(tǒng)Complement第十七頁，共72頁。

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

細(xì)菌發(fā)生凝集細(xì)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(bǔ)體〔complement)第二十頁，共72頁。補(bǔ)體與抗體的聯(lián)絡(luò)與區(qū)別聯(lián)絡(luò)：補(bǔ)體：是機(jī)體免疫系統(tǒng)的一種獨(dú)立的系統(tǒng)，主要是存在于血清，體液及組織細(xì)胞外表的特殊蛋白系統(tǒng)，人體有30多種，補(bǔ)體系統(tǒng)的激活須有抗原抗體復(fù)合物的參與〔經(jīng)典途徑〕。抗體：抗原進(jìn)入機(jī)體刺激機(jī)體，是由機(jī)體漿細(xì)胞產(chǎn)生的，可與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性的免疫反響，形成抗原抗體復(fù)合物。最明顯區(qū)別的就是：補(bǔ)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(bǔ)體可以用于多種抗原。第二十一頁，共72頁。補(bǔ)體與抗體的聯(lián)絡(luò)與獨(dú)立性獨(dú)立性：自身免疫性溶血，假如有補(bǔ)體參與時(shí)，補(bǔ)體通過一系列的激活，最后形成膜攻擊復(fù)合物〔membraneattackcomplex〕，它可以直接攻擊紅細(xì)胞膜，導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂，這就是所謂“血管內(nèi)溶血〞。沒有補(bǔ)體參與的免疫性溶血，抗體與紅細(xì)胞膜上抗原結(jié)合后，沒有直接把紅細(xì)胞破壞，而是把紅細(xì)胞“致敏〞，致敏RBC在通過脾臟等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)時(shí)，被吞噬細(xì)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(bǔ)體概述補(bǔ)體系統(tǒng)〔complementsystem):廣泛存在于血清、組織液與細(xì)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(bǔ)體系統(tǒng)。第二十三頁，共72頁。一

補(bǔ)體系統(tǒng)的組成1、補(bǔ)體的固有成分存在于體液，參與補(bǔ)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(bǔ)體系統(tǒng)的組成2、補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白可溶性或膜型分子，調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化，如H因子、I因子等。3、補(bǔ)體受體表達(dá)于各種細(xì)胞外表，與補(bǔ)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(bǔ)體的命名第二十六頁，共72頁。補(bǔ)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(jī)體特異性免疫建立與增強(qiáng)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(xì)胞〔如單核/巨噬細(xì)胞〕，屬急性期蛋白。第二十七頁，共72頁。第二部分補(bǔ)體的激活補(bǔ)體的激活的三條途徑1、補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑2、補(bǔ)體活化的MBL途徑3、補(bǔ)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(bǔ)體激活途徑激活物主要是免疫復(fù)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(shí)與兩個(gè)或以上Ig分子Fc段結(jié)合與抗原結(jié)合的單個(gè)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(fù)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(bǔ)體活化途徑的識(shí)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(bǔ)體活化途徑共同末端通路轉(zhuǎn)化酶裂解C5,產(chǎn)生C5a,C5b.補(bǔ)體級聯(lián)反響過程中最后一個(gè)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(xì)胞膜上.第三十四頁，共72頁。3.膜攻擊復(fù)合物〔MembraneAttackComplex,MAC〕C5b678結(jié)合12-15個(gè)C9分子而成的多聚體，插入靶細(xì)胞脂質(zhì)雙層膜,內(nèi)徑11nm小孔，胞內(nèi)浸透壓下降,靶細(xì)胞死亡,細(xì)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(xì)菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、凝集的IgA、IgG4等提供補(bǔ)體激活反響所需微環(huán)境感染早期的防御機(jī)制第三十九頁，共72頁。旁路途徑的準(zhǔn)備階段Mg2+正常時(shí)，有少量C3裂解，機(jī)體處于準(zhǔn)備狀態(tài)。第四十頁，共72頁。Mg2+C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶細(xì)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(jìn)入液相Bb:具酶活性穩(wěn)定構(gòu)造附于顆粒性外表補(bǔ)體激活的旁路途徑與c3b放大效應(yīng)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(dǎo)。對經(jīng)典和旁路兩條途徑有穿插促進(jìn)作用MBL途徑第四十四頁，共72頁。MBL途徑的激活激活物：細(xì)菌，LPS，酵母多糖，葡聚糖MBL結(jié)合細(xì)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(bǔ)體激活途徑的特點(diǎn)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(kuò)大效應(yīng)——“滾雪球〞。 3.有共同的末端效應(yīng)——MAC溶解靶細(xì)胞。 4.有某些共同的調(diào)節(jié)機(jī)制。三條激活途徑的共同點(diǎn)第四十九頁，共72頁。

三條激活途徑的不同點(diǎn)比較項(xiàng)目

經(jīng)典途徑

MBL途徑

旁路途徑

激活物

抗原抗體復(fù)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(yīng)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(bǔ)體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化的調(diào)控機(jī)制：①控制活化的啟動(dòng)；②活性片段的自發(fā)衰變；③補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的作用。第五十一頁，共72頁?！惨弧辰?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(bǔ)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(bǔ)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(xì)胞表達(dá)-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(bǔ)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。〔二〕旁路途徑的調(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。〔二〕旁路途徑的調(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(qiáng)C3轉(zhuǎn)化酶裂解C3的作用，因此對補(bǔ)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(bǔ)體的生物學(xué)意義〔一〕補(bǔ)體的生物功能1.細(xì)胞毒作用〔溶菌、溶病毒和溶細(xì)胞〕血清總補(bǔ)體活性測定第五十九頁，共72頁。血清總補(bǔ)體活性測定補(bǔ)體系統(tǒng)可被致敏血細(xì)胞(結(jié)合了抗紅細(xì)胞抗體的紅細(xì)胞)激活,而使該細(xì)胞溶解。在一個(gè)反響系統(tǒng)中,固定致敏血細(xì)胞數(shù)量,那么溶血所釋放的血紅蛋白量與補(bǔ)休活性呈正相關(guān)關(guān)系,由血紅蛋白量即可推算出補(bǔ)體總活性。第六十頁，共72頁。2.參與調(diào)理作用補(bǔ)體激活過程中的C3b、C4b和iC3b都是重要的調(diào)理素，固定于細(xì)菌或其他顆粒性物質(zhì)外表，通過與吞噬細(xì)胞外表CR1\CR3\CR4結(jié)合促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬。調(diào)理吞噬作用可能是機(jī)體抵御全身性細(xì)菌感染和真菌感染的主要機(jī)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(xì)胞、巨噬細(xì)胞外表的IgMFcR，IgGFcR結(jié)合，從而增強(qiáng)其吞噬作用的；IgM的Fc段不能被吞噬細(xì)胞識(shí)別，故不能直接誘導(dǎo)吞噬作用，但其可以激活補(bǔ)體系統(tǒng)，間接行使調(diào)理作用。抗體的調(diào)理機(jī)制為①抗體在抗原顆粒和吞噬細(xì)胞間“搭橋〞，使吞噬細(xì)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(xì)胞與抗原之間的斥力；③抗體可抑制某些細(xì)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(fù)合物可活化吞噬細(xì)胞。調(diào)理作用與ADCC〔抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用〕作用的主要區(qū)別：ADCC作用只有抗體參與，NK細(xì)胞等通過釋放穿孔素、絲氨酸蛋白酶殺傷靶細(xì)胞；而調(diào)理作用主要通過吞噬細(xì)胞的吞噬作用去除與抗體結(jié)合的細(xì)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(fù)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(bǔ)體的病理生理學(xué)意義1.機(jī)體抗感染防御的主要機(jī)制固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁最早居中較晚補(bǔ)體介導(dǎo)的調(diào)理作用促進(jìn)APC攝取抗原和巨噬細(xì)胞吞噬第六十五頁，共72頁。2、參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)C3b,C4b：使抗原易于被提呈。C3d：與BCR共受體，促進(jìn)B活化。免疫細(xì)胞增殖分化C3d、iC3b、C3dg：參與B活化。免疫應(yīng)答效應(yīng)免疫記憶3、與血液中其他級聯(lián)反響系統(tǒng)互相作用補(bǔ)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