細(xì)胞氧化應(yīng)激基本概念

細(xì)胞氧化應(yīng)激基本概念

1、細(xì)胞氧化

細(xì)胞生命活動過程中所需的能量約有95%是來自于線粒體，其來源是

將細(xì)胞內(nèi)的供能物質(zhì)氧化、分解、釋放能量，并排出C02和H20,這

一過程稱之為細(xì)胞氧化(cellularoxidation),又稱細(xì)胞呼吸(cellular

respiration)o其基本步驟有：糖酵乙酰輔酶A(CoA)的形成、進(jìn)行三竣酸

循環(huán)及電子傳遞和化學(xué)滲透偶聯(lián)磷酸化作用。酶能使細(xì)胞的氧化過程在此

比較低的溫度下進(jìn)行，并釋放出僅僅使細(xì)胞能夠撲獲和儲存的能量。這個

受生物學(xué)控制的氧化結(jié)果起初就和簡單的燃燒現(xiàn)象一樣：復(fù)雜的分子被降

解為水，二氧化碳，并釋放能量。這個過程中一些經(jīng)過交換的電子永久地

逃離細(xì)胞的呼吸或從呼吸中心遺漏掉并同周圍的氧分子相互作用，產(chǎn)生有

毒性氧分子一自由基。在細(xì)胞呼吸的過程中，估計有2-5%的電子轉(zhuǎn)化為過

氧化物分子和其他類型的氧化自由基，自由基的持續(xù)增加就對機體組織造

成大量的氧化壓力。自由基被認(rèn)為與大約60種(而且至少是60種)疾病的

發(fā)生有關(guān)，科學(xué)有證據(jù)證實，抗氧化劑能停止甚至逆轉(zhuǎn)(在某些疾病中)由

于自由基所導(dǎo)致的損傷。自由基與機體細(xì)胞發(fā)生作用后，給機體留下了毀

滅性的災(zāi)難。在細(xì)胞膜上留下了許多微笑的孔洞，使細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生

改變，破壞了細(xì)胞的蛋白和脂類分子。一旦我們機體細(xì)胞內(nèi)有足夠的抗氧

化劑儲備，我們就能將自由基對機體的損傷程度降到最低。

2、OS

氧化應(yīng)激(OxidativeStress,OS)是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡,

傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤，蛋白酶分泌增加，產(chǎn)生大量氧化

中間產(chǎn)物。氧化應(yīng)激是由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，并被認(rèn)為是

導(dǎo)致衰老和疾病的一個重要因素。指機體在內(nèi)外環(huán)境有害刺激的條件下，

體內(nèi)產(chǎn)生活性氧自由基(ReactiveOxygenSpecies,ROS)和活性氮自由基

(ReactiveNtrogenSpecies,RNS)所引起的細(xì)胞和組織的生理和病理反應(yīng)。

ROS有超氧陰離子(.02-)、羥自由基(.0H-)和過氧化氫(H2O2)等等;

RNS有一氧化氮(N0)、二氧化碳(C02)和過氧亞硝酸鹽(.0N00-)等

等。由于它們可以直接或間接氧化或損傷DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，可誘發(fā)基

因的突變、蛋白質(zhì)變性和脂質(zhì)過氧化，被認(rèn)為是人體衰老和各種重要疾病

如腫瘤、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病(老年癡呆)、糖尿病-最重要的

危氧化應(yīng)激和抗氧化不單純是一種生化反應(yīng)，它更有著極其復(fù)雜的細(xì)胞和

分子機制，包括膜氧化、線粒體代謝、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、核的重構(gòu)、DNA損傷

修復(fù)、基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)、泛素和泛素化、自吞和溶酶體、細(xì)胞外基質(zhì)、信號

傳遞、蛋白折疊等多重的細(xì)胞和分子改變。

3、ROS

需氧細(xì)胞在代謝過程中產(chǎn)生一系列活性氧簇(reactiveoxygenspecies,

ROS),包括：02-?、H2O2及H02?、?OH等。

4、細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡(apoptosis)是維持正常組織形態(tài)和一定功能的主動自殺過

程，是在基因控制下按照一定程序進(jìn)行的細(xì)胞死亡，故又稱為程序性細(xì)胞

死亡(PCD)

5、SOD

超氧化物歧化酶Orgotein（SuperoxideDismutase,SOD）,別名肝蛋白、

奧谷蛋白，簡稱：SODoSOD

成的損害，并及時修復(fù)受損細(xì)胞，復(fù)原因自由基造成的對細(xì)胞傷害。

6、P53

因編碼一種分子質(zhì)量為53kDa的蛋白質(zhì)而得名，是一種抗癌基因。其

表達(dá)產(chǎn)物為基因調(diào)節(jié)蛋白（P53蛋白），當(dāng)DNA受到損傷時表達(dá)產(chǎn)物急劇

增加，可抑制細(xì)胞周期進(jìn)一步運轉(zhuǎn)。一旦p53基因發(fā)生突變，P53蛋白失

活，細(xì)胞分裂失去節(jié)制，發(fā)生癌變，人類癌癥中約有一半是由于該基因發(fā)

生突變失活。

7、MTT

四甲基偶氮噪鹽，MTT主要有兩個用途

1.藥物（也包括其他處理方式如放射線照射）對體外培養(yǎng)的細(xì)胞毒

性的測定；

2.細(xì)胞增殖及細(xì)胞活性測定。

檢測原理為活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源性MTT還原為

水不溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶甲瓚（Formazan）并沉積在細(xì)胞中，而死細(xì)胞無此

功能。二甲基亞颯（DMSO）能溶解細(xì)胞中的甲瓚，用酶標(biāo)儀在490nm波

長處測定其光吸收值，在一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi)，MTT結(jié)晶形成的量與細(xì)胞數(shù)

成正比。根據(jù)測得的吸光度值（0D值），來判斷活細(xì)胞數(shù)量，0D值越大，

細(xì)胞活性越強（如果是測藥物毒性，則表示藥物毒性越?。?。

8、黃喋吟氧化酶法測定抗氧化能力

黃喋吟氧化酶催化黃喋吟產(chǎn)生超氧陰離子自由基，后者氧化羥胺成亞

硝酸鹽，亞硝酸鹽在對氨基苯磺酸與甲蔡胺作用下呈現(xiàn)紫紅色，用可見光

分光光度計測其吸光度。當(dāng)被測樣品中含SOD時，則對超氧陰離子自由基

有專一性抑止作用，使可形成的亞硝酸鹽減少，比色時測定管的吸光度值

低于空白管的吸光度值，通過公式計算可求出被測樣品中SOD的活力。

9、信號通路

當(dāng)細(xì)胞里要發(fā)生某種反應(yīng)時，信號從細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)傳遞了一種信息,

細(xì)胞要根據(jù)這種信息來做出反應(yīng)的現(xiàn)象，叫做信號通路。

信號通路分為兩類：

一是當(dāng)信號分子是膽固醇等脂質(zhì)時；它們可以輕易穿過細(xì)胞膜，在細(xì)

胞質(zhì)內(nèi)與目的受體相結(jié)合；

一是當(dāng)信號分子是多肽時，它們只能與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)等受體結(jié)合,

這些受體大都是跨膜蛋白，通過構(gòu)象變化，將信號從膜外domain傳到膜

內(nèi)的domain,然后再與下一級別受體作用，通過磷酸化等修飾化激活下一

級別通路。

信號通路(signalpathway)的提出最早可以追溯到1972年，不過那

時被稱為信號轉(zhuǎn)換(signaltransmission)。1980年，M.Rodbell在一篇綜述

中提到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction),此后這個概念就被廣泛使用了⑷。

信號通路是指能將細(xì)胞外的分子信號經(jīng)細(xì)胞膜傳入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮效應(yīng)的一

系列酶促反應(yīng)通路。這些細(xì)胞外的分子信號(稱為配體，ligand)包括激素、

生長因子、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)以及其它小分子化合物等。當(dāng)配體特異性

地結(jié)合到細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的受體(receptor)后，在細(xì)胞內(nèi)的信號又是如

何傳遞的呢？

細(xì)胞內(nèi)各種不同的生化反應(yīng)途徑都是由一系列不同的蛋白組成的，執(zhí)

行著不同的生理生化功能。各個信號通路中上游蛋白對下游蛋白活性的調(diào)

節(jié)（包括激活或抑制作用）主要是通過添加或去除磷酸基團(tuán)，從而改變下

游蛋白的立體構(gòu)象完成的。所以，構(gòu)成信號通路的主要成員是蛋白激酶和

磷酸酶，它們能夠快速改變和恢復(fù)下游蛋白的構(gòu)象。從細(xì)胞受體接收外界

信號到最后做出綜合性應(yīng)答，不僅是一個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，更重要的是將外

界信號進(jìn)行逐步放大的過程。受體蛋白將細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號，

經(jīng)信號級聯(lián)放大、分散和調(diào)節(jié)，最終產(chǎn)生一系列綜合性的細(xì)胞應(yīng)答，包括

下游基因表達(dá)的調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)酶活性的變化、細(xì)胞骨架構(gòu)型和DNA合成的

改變等（如圖3）。這些變化并非都是由一種信號引起的，也可以通過幾種

信號的不同組合產(chǎn)生不同的反應(yīng).

10、細(xì)胞因子

細(xì)胞因子（cytokine,CK）是一類能在細(xì)胞間傳遞信息、具有免疫調(diào)節(jié)

和效應(yīng)功能的蛋白質(zhì)或小分子多肽。

細(xì)胞因子是免疫原、絲裂原或其他刺激劑誘導(dǎo)多種細(xì)胞產(chǎn)生的低分子

量可溶性蛋白質(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、干擾素、

腫瘤壞死因子超家族、集落刺激因子、趨化因子、生長因子等。眾多細(xì)胞

因子在體內(nèi)通過旁分泌、自分泌或內(nèi)分泌等方式發(fā)揮作用，具有多效性、

重疊性、拮抗性、協(xié)同性等多種生理特性，形成了十分復(fù)雜的細(xì)胞因子調(diào)

節(jié)網(wǎng)絡(luò)，參與人體多種重要的生理功能。

根據(jù)產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞種類不同分類

細(xì)胞因子

1.淋巴因子(lymphokine)于命名，主要由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，包括T淋巴

細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞等。重要的淋巴因子有IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、

IL-6、IL-9、IL-10、IL-12>IL-13>IL-14、IFN-y>TNF-B、GM-CSF和神經(jīng)白

細(xì)胞素等。

2.單核因子(monokine)主要由單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，如IL-1、

IL6IL-8、TNF-a、G-CSF和M-CSF等。

3.非淋巴細(xì)胞、非單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子主要由骨髓和胸腺

中的基質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等細(xì)胞產(chǎn)生，如EPOJL-7JL-lls

SCF、內(nèi)皮細(xì)胞源性IL-8和IFN-B等。

(二)根據(jù)細(xì)胞因子主要的功能不同分類

L白細(xì)胞介素(interleukin,IL)1979年開始命名。由淋巴細(xì)胞、單核細(xì)

胞或其它非單個核細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，在細(xì)胞間相互作用、免疫調(diào)節(jié)、

造血以及炎癥過程中起重要調(diào)節(jié)作用，凡命名的白細(xì)胞介素的cDNA基因

克隆和表達(dá)均已成功，已報道有三十余種(IL-1-IL-35)。

2.集落刺激因子(colonystimulatingfactor,CSF)根據(jù)不同細(xì)胞因子刺激

造血干細(xì)胞或分化不同階段的造血細(xì)胞在半固體培養(yǎng)基中形成不同的細(xì)

胞集落，分別命名為G(粒細(xì)胞)-CSF、M(巨噬細(xì)胞)-CSF、GM(粒細(xì)

胞、巨噬細(xì)胞)-CSF、Multi(多重)-CSF(IL-3)、SCF、EPO等。不同CSF

不僅可刺激不同發(fā)育階段的造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞增殖的分化，還可促進(jìn)成

熟細(xì)胞的功能。

3.干擾素(interferon,IFN)1957年發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子，最初發(fā)現(xiàn)某一種

病毒感染的細(xì)胞能產(chǎn)生一種物質(zhì)可干擾另一種病毒的感染和復(fù)制，因此而

得名。根據(jù)干擾素產(chǎn)生的來源和結(jié)構(gòu)不同，可分為IFN-a、IFN-B和IFN-

Y，他們分別由白細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和活化T細(xì)胞所產(chǎn)生。各種不同的IFN

生物學(xué)活性基本相同，具有抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等作用。

4.腫瘤壞死因子(tumornecrosisfactor,TNF)最初發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)能造成

腫瘤組織壞死而得名。根據(jù)其產(chǎn)生來源和結(jié)構(gòu)不同，可分為TNF-a和TNF-

8兩類，前者由單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，后者由活化T細(xì)胞產(chǎn)生，又名淋巴毒

素(lymphotoxin,LT)。兩類TNF基本的生物學(xué)活性相似，除具有殺傷腫瘤

細(xì)胞外，還有免疫調(diào)節(jié)、參與發(fā)熱和炎癥的發(fā)生。大劑量TNF-a可引起惡

液質(zhì)，因而TNF-a又稱惡液質(zhì)素(cachectin)o

5.轉(zhuǎn)化生長因子-B家族(transforminggrowthfactor-Bfamily,TGF-8

family)由多種細(xì)胞產(chǎn)生,主要包括TGF-81、TGF-82、TGF-83、TGF01

82以及骨形成蛋白(BMP)等。

6.生長因子(growthfactor,GF)如表皮生長因子(EGF)、血小板衍生

的生長因子(PDGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)、肝細(xì)胞生長因子(HGF)、

胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、IGF-H、白血病抑制因子(LIF)、神經(jīng)生長

因子(NGF)、抑瘤素M(OSM)、血小板衍生的內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(PDECGF)、

轉(zhuǎn)化生長因子-a(TGF-a),血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)等。

7.趨化因子家族(c族mokinefamily)包括兩個亞族：(1)C-X-C/a亞族,

主要趨化中性粒細(xì)胞，主要的成員有IL-8、黑素瘤細(xì)胞生長刺激活性

(GRO/MGSA),血小板因子-4(PF-4)、血小板堿性蛋白、蛋白水解來源的

產(chǎn)物CTAP-IH和B-thromboglobulin、炎癥蛋白10(IP-10)、ENA-78；(2)

c-c/B亞族，主要趨化

單核細(xì)胞，這個亞族的成員包括巨噬細(xì)胞炎癥蛋白la(MIP-la)、

MIP-1B、RANTES、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1/MCAF)>MCP-2>MCP-3

和l-309o

受體

概念

細(xì)胞因子是由多種細(xì)胞產(chǎn)生的，具有廣泛調(diào)節(jié)細(xì)胞功能作用的多肽分

子，細(xì)胞因子不僅作用于免疫系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，還廣泛作用于神經(jīng)、內(nèi)

分泌系統(tǒng)，對細(xì)胞間相互作用、細(xì)胞的增殖分化和效應(yīng)功能有重要的調(diào)節(jié)

作用。細(xì)胞因子發(fā)揮廣泛多樣的生物學(xué)功能是通過與靶細(xì)胞膜表面的受體

相結(jié)合并將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。因此，了解細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)和功能

對于深入研究細(xì)胞因子的生物學(xué)功能是必不可少的。隨著對細(xì)胞因子受體

的深入研究，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞因子受體不同亞單位中有共享鏈現(xiàn)象，這對闡明

眾多細(xì)胞因子生物學(xué)活性的相似性和差異性從受體水平上提供了依據(jù)。絕

大多數(shù)細(xì)胞因子受體存在著可溶性形式，掌握可溶性細(xì)胞因子受體產(chǎn)生的

規(guī)律及其生理和病理意義，必將擴展人們對細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)作用的認(rèn)識。檢

測細(xì)胞因子及其受體的水平已成為基礎(chǔ)和臨床免疫學(xué)研究中的一個重要

的方面。

分類

一、細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)和分類

根據(jù)細(xì)胞因子受體cDNA序列以及受體胞膜外區(qū)氨基酸序列的同源性

和結(jié)構(gòu)征，可將細(xì)胞因子受體主要分為四種類型：免疫球蛋白超家族(IGSF)、

造血細(xì)胞因子受體超家族、神經(jīng)生長因子受體超家族和趨化因子受體。此

外，還有些細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)尚未完全搞清，如IL-10R、IL-12R等；有

的細(xì)胞因子受體結(jié)構(gòu)雖已搞清，但尚未歸類，如IL-2Ra鏈(CD25)。(一)

免疫球蛋白超家族

該家族成員胞膜外部分均具有一個或數(shù)個免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)。

已知，屬于IGSF成員的細(xì)胞因子受體的IL-lRtl(CD121a)>IL-IRtII(CD121b

IL-6Ra鏈(CD126)、gpl30(CDwl30)、G-CSFR、M-CSFR(CD115)、SCFR(CD117)

和PDGFR,并可分為幾種不同的結(jié)構(gòu)類型，不同IGSF結(jié)構(gòu)類型的受體其信

號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也有差別。

(1)M-CSFR、SCFR和PDGFR：胞膜外區(qū)均含有5個1g樣結(jié)構(gòu)域，其

中靠近胞膜區(qū)為1個V樣結(jié)構(gòu)，其余4個為C2樣結(jié)構(gòu)。受體通常以二聚

體形式與相應(yīng)的同源二聚體配體結(jié)合。受體胞漿區(qū)本身含有蛋白酷氨酸激

酶(proteintyrosinekinase,PTK)結(jié)構(gòu)。

(2)IL-IRtl和IL-lRtH：胞膜外區(qū)均含有3個C2樣結(jié)構(gòu),受體胞漿

區(qū)絲氨酸/蘇氨酸磷酸化可能與受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

(3)IL-6Ra鏈、gpl30以及G-CSFR：胞膜外區(qū)N端均含1個C2樣區(qū)，

在靠近胞膜側(cè)各有1個紅細(xì)胞生成素受體超家族結(jié)構(gòu)域，此外在胞有胞膜

外區(qū)還含有2-4個纖粘連素結(jié)構(gòu)域。gpl30胞漿區(qū)酷氨酸磷酸化與信號轉(zhuǎn)

導(dǎo)有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)類型的受體其相應(yīng)配體IL-6、OSM、LIF和G-CSF在氨基

酸序列和分子結(jié)構(gòu)上也有很大的相似性。

(二)造血細(xì)胞因子受體超家族

造血細(xì)胞因子受體超家族(haemopoieticcytokinereceptorsuperfamily)

又稱細(xì)胞因子受體家族(cytokinereceptorfamily),可分為紅細(xì)胞生成素受

人本超家族(erythropoietinreceptorsuperfamily,ERS)和干擾素受體家族

(interferonreceptorfamily)o

1.ERSERS所有成員胞膜外區(qū)與紅細(xì)胞生成素(erythropoietin,EPO)受

體胞膜外區(qū)體在氨基酸序列上有較高的同源性，分子結(jié)構(gòu)上也有較大的相

似性，故得名。

(1)ERS的成員：屬于ERS的成員有EPOR、血小板生成素R、IL-26

鏈(CD122)、IL-2RY鏈、IL-3Ra鏈(CD123)、IL-3RB、IIL-4R(CDwl24)>

IL-5Ra鏈、IL-58a鏈、IL-5R8鏈、IL-6Ra鏈(CD126)、gpl30(CDwl23)、

IL-7R、IL-9R、IL-11R、IL-1240kDa亞單位、G-CSFR、GM-CSFRa鏈、GM=CSFR

6鏈、LIFR、CNTFR等，此外，某些激素如生長激素受體(GRGR)和促乳

素受體(PRLR)亦屬于ERS。

(2)ERS的結(jié)構(gòu)特征：紅細(xì)胞生成素受體超家族成員在胞膜外與配體

結(jié)合部位有一個約含210氨基酸殘基的牲性同源區(qū)域，主要特點①同源區(qū)

靠近N端有4個高并能保守的半胱氨酸殘基Cysl、Cys2、Cys3、Cys4和1

個保守的杷氨酸，Cysl與Cys2之間、Cys3與Cys4之間形成兩個二硫鍵。

②同源區(qū)靠近細(xì)胞膜處，約

在細(xì)胞膜外18?22氨基酸基處有一個色氨酸一絲氨酸-X-色氨酸-絲氨

酸基序，所謂Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser即WSXWS基序，其生物學(xué)功能尚不明了。

IL-3a鏈、IL-3R8鏈、GM-CSFR8鏈、LIFR辦有兩個ERS結(jié)構(gòu)域，其中GM-CSFR

8鏈第一個ERS結(jié)構(gòu)中有一個類似WSXWS基序，即為脯氨酸一絲氨酸-賴

氨酸-色氨酸-絲氨酸(PSKWS)基序。1994年Hilton等合成WSXWS基序相

應(yīng)的寡核甘酸為探針,從成鼠肝cDNA文庫中克隆小鼠IL-11受體a鏈cDNA

獲得成功。IL-6Ra鏈和gpl30以及G-CSFrN端有一個IGSF結(jié)構(gòu)。IL-7R靠

近N端側(cè)的部位只有Cysl和Cys3,與其它成員相比，缺乏Cys2和Cys4

以及色氨酸殘基。IL-1240kDa亞單位有ERS的同源結(jié)構(gòu)，但為非膜結(jié)合的，

而且與IL-12另一35kDa亞單位通過二硫鍵開成異源雙體。GM-CSFrN端在

ERS中可以看作由2個ni型纖維粘連素組成，每個ni型纖維粘連素結(jié)構(gòu)域

由7股反平行B折疊股形成一個桶狀結(jié)構(gòu)，兩個桶狀結(jié)構(gòu)之間的槽是配體

膜外保守區(qū)域有明顯的進(jìn)化同源性，這種同源性的程度與IGSF成員間相似。

EPoR似科與其它家族成員有更高的同源性，在進(jìn)化上可能處于主導(dǎo)的地位。

ERS的胞漿區(qū)長度不一，從54個氨基酸殘基到568個氨基酸殘基，除IL-2R

6鏈與EPOR之間胞漿區(qū)有一定同源性外，其它成員在胞漿區(qū)未見明顯的

同源性。ERS成員胞漿區(qū)本身均不具備PTK結(jié)構(gòu)，其信號傳遞的途徑和機

理也有所不同。IL-2RB鏈胞漿區(qū)的本雙重性區(qū)與胞漿中酪氨酸激酶相關(guān)聯(lián),

富含絲氨酸區(qū)與非激酶信賴途徑有關(guān)。IL-2RY鏈胞漿區(qū)具有SH2結(jié)構(gòu)，參

與信號傳遞。細(xì)胞漿中的PTK和PKC可能參與IL-4R介導(dǎo)的信號傳遞。gpl30

胞漿區(qū)絲氨酸富含區(qū)以及酷氨酸磷酸化與gpl30介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。此

外，酪氨酸磷酸化與IL-7R、GM-CSFRB鏈、IL-3RB鏈、IL-5RB鏈介導(dǎo)的信

號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

2.干擾素受體家族屬于這一家族的成員有IFN-a/BR、IFN-yR和組織

因子(TF)(為凝固白酶因子VII的細(xì)胞膜受體)，其結(jié)構(gòu)與紅細(xì)胞生成素受

體家族相似，但N端只含有兩個保守性的Cys,兩個Cys之間有7個氨基

酸。近膜處也有兩個保守的Cys,兩個Cys之間間隔有20-22個氨基酸。IFN-

a/BR由兩個上述的結(jié)構(gòu)域所組成。

(三)神經(jīng)生長因子受體超家族

1.NGFR超家族的成員屬于該家族成員除神經(jīng)生長因子受體

(nervegrowthfactorreceptorNGFR)夕卜，不有TNF-Rl(CD120a)>TNF-RII

(CD120b)>CD40>CD27、T細(xì)胞CDNA-41BB編碼產(chǎn)物、大鼠T細(xì)胞抗原

0X40和人髓樣細(xì)胞表面活化抗原Fas(CD95)o

2.NGFR超家族的結(jié)構(gòu)特點NGFR超家族成員其胞膜外由3-6個約40

個氨基酸組成的富含Cys區(qū)域，如NGFR,TNF-RI、TNF-RlI有4個結(jié)構(gòu)域，

CD95有3個結(jié)構(gòu)域，CD30有6個結(jié)構(gòu)域。所有成員N端第一個區(qū)域中均

含6個保守的Cys以及Tyr、Gly、Thr殘基各一個,其它區(qū)域亦含4-6個Cys。

TNF-RI、CD95、CD40分子之間胞漿區(qū)約有40-50%同源性。

(四)趨化因子受體

1988年IL-8基因克隆成功以來，已形成了稱之為趨化因子(chemokine)

的一個家族。到目前為止，趨化因子家族的成員至少有19個。部分趨化

因子的受體已基本搞清，它們都性屬于G蛋白偶聯(lián)受體

(GTP-bindingproteincoupledreceptor)，由于此類受體有7個穿膜區(qū)，又稱

7個穿膜區(qū)受體超家族

(sevenpredicatedtransmembranedomainreceptorsuperfamily,STRsuperfamily

)。G蛋白偶聯(lián)受體(或STR)包括的范圍很廣，除了趨化因子受體外，如

某些氨基酸、乙酰膽堿、單胺受體，經(jīng)典的趨化劑(C5a、fMLP、PAF)受

體等都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR。

1.趨化因子受體的種類和結(jié)構(gòu)

（1）趨化因子受體的種類：已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體種類有IL-8RA、

IL-8RB、MIP-la/RANTESR、NCP-1R和細(xì)胞趨化因子受體

（redbloodcellchemokinereceptorRBCCKR）。有人將能與IL-8結(jié)合的IL-8RA、

IL-8RB和RBCCKR（Duffy抗原）歸為IL-8受體家族。

（2）趨化因子受體的結(jié)構(gòu)：所有趨化因子受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受

體/STR,N端在胞膜外,C端位于胞漿內(nèi)。7個穿膜區(qū)（transmembranedomain,

TMD）為a螺旋，在TMDH、IV、V、VI和VII由a螺旋內(nèi)保守的肺腑氨酸

所扭結(jié)（kinked），胞膜外和胞漿內(nèi)各有由親水氨基酸所組成的三個一不，

分別簡稱為el-e3（e:extracellularconnectingloops）^nil-i3

（iintracellularconnectingloops）0el和e2之間由兩個保守的Cys形成一個

二硫鍵，有些受體在胞外N端和e3之間也形成二硫鍵，如IL-8Ra30Cys與

277ys

形成二硫鍵。在STR超家族中，趨化因子受體以及經(jīng)典的趨化劑受體

具有以下特點：（1）其長度在STR超家族中最短，約為350氨基酸，其主

要原因是N端、C端較短，i3環(huán)只含16-22個氨基酸；（2）在氨基酸水平

上同源性大于20%；（3）i3富含堿性氨基酸，帶正電；（4）N端仿酸，帶

負(fù)是電；（5）胞漿區(qū)含有多個絲氨酸和蘇氨酸，可能是磷酸化位點；（6）

mRNAs多表達(dá)于白細(xì)胞。

2.IL-8受體家族IL-8R家族是趨化因子受體中能與IL-8結(jié)合的不同受體

的總稱，包括IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR。

（1）IL-8RA：IL-8RACDNA1991年基因克隆成功，是Holmes等從中性

粒細(xì)胞cDNA表達(dá)文庫中分離得到，人IL-8RA基因定位于染色體2q35,與

IL-8RB基因密切連鎖和高度同源，可能是從同一祖先基因經(jīng)復(fù)制而來。從

cDNA推算出IL-8RA由350氨基酸組成，有5個N連接的糖基化位點。裸

肽分子量為40kDa,糖基化后55?69kDa,在氨基酸水平上與IL-8RB的同

源性為77%。IL-8RA只與配體IL-8(堿性,PI8.0-8.5)結(jié)合，這與IL-8RA的

結(jié)構(gòu)有關(guān)，IL-8RaN端酸性氨基酸是與IL-8結(jié)合的位置，N端Aspll和e3

中Gly275和Arg280對于與配體結(jié)合至關(guān)重要，由于Cys30與Cys277之間

形成二硫鍵，Aspll.Glu275和Arg280在空間置上十分接近，共同參與同

配體的結(jié)合。IL-8RA基因表達(dá)的細(xì)胞種類較為廣泛，如中性粒細(xì)胞、單核

細(xì)胞、PGA活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞樣細(xì)胞系、黑素瘤細(xì)胞、滑液成纖維

細(xì)胞、HL60細(xì)胞和前髓樣細(xì)胞系THP-1等。

(2)IL-8RB：IL-8RBCDNA是首先從HL60細(xì)胞中克隆成功，推斷的氨

基酸殘基數(shù)為335,有一個潛在的N連接糖基化位點。IL-8RB可與CXC亞

族中IL-8、GROa、GRO8、GROY和NAP-2結(jié)合。人IL-8RB主要表達(dá)于髓

樣細(xì)胞,如中性粒細(xì)胞、HL60、THP-1和AML193細(xì)胞。

(3)RBCCKR：這種受體結(jié)合配體的特異性較寬，又稱

multi-specificreceptor,可結(jié)合CXC亞族中的IL-8、NAP-2、GROa和CC亞族

中的MCP-1和RANTESo人RBCCKRcDNA1993年克隆成功，基因定位于

Iq21-q25,成熟受體分子由338個氨基酸組成，分子量為39kDa,與IL-8RB

和MIP-la/RANTESR分別有27%和23%同源性。胞膜外區(qū)為66個氨基酸，

含有2個潛在的N連接糖基化點，酸性。C端胞漿區(qū)長24個氨基酸殘基，

RBC-CKR似乎不G蛋白調(diào)節(jié)，可能是一種G蛋白的非偶聯(lián)受體。RBCCKR

是人紅細(xì)胞Duffy抗原(gpD),也是微小間日瘧原蟲(Plasmodiumvivax)

受體。Duffy血型陰性個體盡管存在著該血型的原因，但不表達(dá)Duffy抗原

/RBCCKRoRBCCKR作為一種清除受體(clearancereceptor)清除血液中趨化

因子。這種受體與配體結(jié)合的親和力Kd為5nM,正常血清中IL-8水平在

pM水平。在成人呼吸窘迫綜合征(ARDS)、膿毒癥時，血清IL-8水平可升

高至8nM,過高水平的IL-8結(jié)合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趨化因子

結(jié)合到紅細(xì)胞上后即失去了對靶細(xì)胞作用。紅細(xì)胞的這種清除作用的意義

還在于維持一個合適的趨化因子濃度，保證中性粒細(xì)胞等敏感地從血液中

向趨化因子濃度高的炎癥部位動。RBCCKR除表達(dá)在紅細(xì)胞上外，還表達(dá)

在腎臟、大腦，基因表在這還見于脾、肺和胸腺等。

3.受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-8RA和IL-8RB中緊接第三個穿膜區(qū)(TMDIII)的

第二個胞內(nèi)環(huán)(i2)有一段高度保守的DRYLAIVHA序列，與受體信號的轉(zhuǎn)

導(dǎo)密切相關(guān)，其中DRY對于受體有效地偶聯(lián)G蛋白是必要的，如用突變方

法改變此序列，雖然不影響受體與配體的結(jié)合，但幾乎完全喪失了配體刺

激的生物學(xué)活性。IL-8R與配體結(jié)合后使與受體結(jié)合的異源三體G蛋白分解

為a亞單位和8Y亞單位，a亞單位活化磷脂酶C(phospholipaseCPLC),

導(dǎo)致胞漿內(nèi)三磷酸肌醇(IP3)和二?；视?DAG)增加，分別誘導(dǎo)胞漿

內(nèi)Ca庫釋放Ca2和PKC的活化。此外，IL-8RA和IL-8RBC端絲氨酸和蘇氨

酸殘基的磷酸化可能與信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

4.趨化因子受體與病毒發(fā)現(xiàn)某些感染人或靈長類病毒的開放讀框產(chǎn)物

與某些趨化因子受體有較高的同源性，這可能與病毒的致病以及病毒所具

有的某些生物學(xué)特性有關(guān)。

(1)人巨細(xì)胞病毒(humancytomegalovirusHCMV):是一種可感染人

上皮細(xì)胞、髓樣和淋巴樣細(xì)胞的8皰疹病毒(0Herpesvirus)oHCMV3個

開放讀框US27、US28和UL33所推斷的氨基酸序列在分子結(jié)構(gòu)上均可模擬

STR,其中US28產(chǎn)物與人MIP-1a/RANTEsR約有30%同源性，與該受體N

端的同源性高達(dá)56%。US28產(chǎn)物可與趨化因子B亞族中MIP-la、MIP-1

B、MCP-1和RANTES相結(jié)合，但不能結(jié)合a亞族中的趨化因子。

(2)Saimiri皰疹病毒(HerpesvirussaimiriHVS):是一種感染靈長類動

物嗜T細(xì)胞的y皰疹病毒(YHerpesvirus)oHVS開放讀框ECRF3產(chǎn)物與IL-8R

有近30%的同源性，與IL-8RbN端的同源性為44%oECRF3產(chǎn)物與IL-8、GRO

a和NAP-2均可發(fā)生一定程度的結(jié)合。

HCMV-US28和HVS-ECRF3探針不能與人基因組DNA雜交，提示皰疹

病毒不僅從宿主體內(nèi)獲得了趨化因子受體基因拷貝，而且進(jìn)行了修飾。類

似的現(xiàn)象見于嗜人B淋巴細(xì)胞的Y皰疹病毒-EB病毒(EBV),EBV開放讀框

BCRF1是從宿主體內(nèi)獲得的IL-10基因，BCRF1產(chǎn)物又稱為病毒IL-lO(vlL-lO),

可模擬哺乳動物IL-10的抗炎癥和抗增殖效應(yīng)。

共享鏈

二、細(xì)胞因子受體中的共享鏈

大多數(shù)細(xì)胞因子受體是由兩個或兩個以上的亞單位組成的異源二聚

體或多聚體，通常包括一個特異性配體結(jié)合a鏈和一個參與信號的B鏈。

a鏈構(gòu)成低親和力受體，B鏈一般單獨不能與細(xì)胞因子結(jié)合，但參與高親

和力受體的形成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。應(yīng)用配體競爭結(jié)合試驗、功能相似性分析以

及分子克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞因子受體中存在著不同細(xì)胞因子受體共享同

一種鏈的現(xiàn)象。

（一）細(xì)胞因子受體共享鏈的種類

在眾多的細(xì)胞因子中，某些細(xì)胞因子的作用十分相似，如IL-3、IL-5、

GM-CSF都作用于造血系統(tǒng)，促進(jìn)造血干細(xì)胞或定向干細(xì)胞的增殖。IL-6、

IL-11,LIF、OSM都能作用于肝細(xì)胞、巨核細(xì)胞、漿細(xì)胞瘤，發(fā)揮相似的生

物學(xué)作用。IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-13均具有刺激T細(xì)胞或和B細(xì)胞增

殖的作用。上述細(xì)胞因子功能的相似性已部分在受體水平得到解釋，在很

大程度上是由細(xì)胞因子受體共享鏈所決定的。已知，細(xì)胞因子共享鏈主要

有g(shù)p310、GM-CSFRB鏈和IL-2RY鏈。

1、gpl30/LIFR為IL-6R、單抗MT18在骨髓瘤細(xì)胞系U266共沉淀中得

到一種130kDa的糖蛋白，命名為gpl30。1990年Hibi克隆成功，gpl30,

屬于造血因子受體家族。IL-6、IL-11均能刺激IL-6信賴的小鼠漿細(xì)胞瘤系

T1165的增殖，能在IL-3、GM-CSF的作用下縮短骨髓多能干細(xì)胞的Go期，

增強IL-3依賴的人和小鼠的巨核細(xì)胞集落的形成，促進(jìn)體內(nèi)、體外的特異

性抗體反應(yīng),誘導(dǎo)肝細(xì)胞急性期蛋白的產(chǎn)生?？筭pl30能陰斷IL-6、IL-11

兩種細(xì)胞因子分別誘導(dǎo)的TF1細(xì)胞的增殖，而抗IL-5R只能陰斷IL-6誘導(dǎo)

的TF1的增殖，表明IL-6、IL-11受體共用一個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈。OSM受體存在

著低親和力及高親和力兩種受體，低親和力受體即gp230,gpl30與LIFR

構(gòu)成高親和力受體。與在IL-6R、IL-11R中不同，gpl30在OSMR中只形成

低親和力受體且不能單獨轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞因子信號。高親和力的LIF受體由LIFR

和gpl30組成，OSM與LIF能競爭結(jié)合高親和力LIF受體，但不競爭結(jié)合

低親和力的LIF受體。

（4）IL-llRa鏈（小鼠）與IL-6Ra鏈和CNTFRa鏈氨基酸同源性分別

為24%和22%o

2、KH97/AIC2B為IL-3R、IL-5R、GM-CSFR所共用。在造血方面，IL-3

與GM-CSF均能促進(jìn)未成熟細(xì)胞、混合細(xì)胞及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落的形成，

激活單核細(xì)胞，促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞集落形成。IL-5除了促進(jìn)B細(xì)胞分化和

分泌抗體外，也具有刺激嗜酸性粒細(xì)胞分化作用。用GM-CSFRB鏈分別與

IL-3、IL-5、GM-CSFRa鏈共轉(zhuǎn)染的試驗證明，這三種細(xì)胞因子高親和力受

體中的B鏈在小鼠和人分別為AIC2B和KH97,它們有56%的同源性。

3、IL-2受體Y鏈除IL-2R含有丫鏈外，IL-4R、IL-7R、IL-9R和IL-23R復(fù)

合物中也共用IL-2RY鏈（yc）。這些受體的相應(yīng)配體是一組主要作用于T

細(xì)胞的生長因子。以IL-2Y鏈異常為主要特征的X聯(lián)鎖嚴(yán)重免疫缺陷綜合

癥患者顯示出T細(xì)胞發(fā)育異常，T細(xì)胞的缺乏或數(shù)量明顯減少，提示IL-2

Y鏈在T細(xì)胞的發(fā)育中起至關(guān)重要的作用。IL-4、IL-7均在T細(xì)胞的發(fā)育中

起作用，它們共用一條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈IL-2RY鏈來傳遞T細(xì)胞增殖的信號。在

IL-2受體系統(tǒng)中，a鏈構(gòu)成低親和力受體，中親和力受體由8、丫鏈組成，

高親和力受體由a、B、丫三條鏈組成，其中，Y鏈相當(dāng)于其它細(xì)胞因子

受體的B鏈，參參與信號傳遞，而aB鏈則相當(dāng)于a鏈，主要發(fā)揮識別和

結(jié)合配體的作用。

（二）共享鏈與細(xì)胞因子受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)首先需要配體與受體結(jié)合并誘導(dǎo)受體二聚體（或三

聚體）的形成，使二聚體（或三聚體）胞漿部分的相互作用，由此引起不

同途徑的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在IL-2R系統(tǒng)中，受8、Y鏈的二聚作用對于信號

的轉(zhuǎn)導(dǎo)是必須的，缺乏B鏈胞漿區(qū)的IL-2R不能轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-2刺激所發(fā)生

的信號。大多數(shù)的細(xì)胞因子對細(xì)胞的刺激及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與酪氨酸激酶的活化

及細(xì)胞內(nèi)蛋白的酪氨酸磷酸化有關(guān)，細(xì)胞因子與受體結(jié)合可以引起受體成

分的酪氨酸磷酸化。ERS胞漿區(qū)近膜端的60個氨基酸殘基是高度保守的，

這段同源序列對IL-6、G-CSF、EPO、IL-7的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)起著關(guān)鍵作用，提示

這些受體可能利用相似的胞膜內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制。

1、gpl30介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信號

轉(zhuǎn)導(dǎo)共用鏈gpl30中，其胞漿區(qū)約277個氨基酸殘基中包含絲氨酸富含區(qū)、

核甘酸結(jié)合區(qū)及4個GTP結(jié)合模式區(qū)。其中的絲氨酸富含區(qū)也存在于

G-CSFR、IL-2RB、IL-4R和EPOR,其它的ERS成員有著明顯的同源性。其

中一個片段在所有ERS成員中都是保守的，另一個片段存在于G-CSFR.

EPOR、KH97中。這兩個短的片段中，無論哪個發(fā)生突變都將使gpl30不

能發(fā)生酪氨酸磷酸化，喪失信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的能。LIFR/gpl30異源雙體也與酪氨

酸磷gpl30不能發(fā)生要酪氨酸磷酸化，喪失信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能。LIFR/gpl30

異源雙體也與酪氨酸磷酸化有關(guān)。雖然大多數(shù)造血因子受體家族成員均不

具有酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，但它們與酪氨酸激酶型生長因子受體相似，生長

因子引起與之相關(guān)的受體酪氨酸激酶二聚體的形成和激活，而造血因子可

能是誘導(dǎo)其受體的二聚體形成并導(dǎo)致相關(guān)酪氨酸激酶的活化。發(fā)現(xiàn)在IL-6.

IL-11刺激的TF1細(xì)胞中檢測出分子量97/95kDa的蛋白發(fā)生了酪氨酸磷酸

化，抗gpl30的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中很重要。在不同的細(xì)胞系3T3-L1、B細(xì)胞雜交

瘤、髓樣白血病系中發(fā)現(xiàn)有不同分子量蛋白的要酪氨酸磷酸化，提示在不

同的細(xì)胞系中存在細(xì)胞特異的酪氨酸激酶及各自特異的底物，這可能是共

用gpl30的IL-6、IL-11,LIF、CNTF、OSM在不同細(xì)胞中生物學(xué)作用差異的

原因一。JAK2是一種非受體型的酪氨酸激酶，可以被EPO、IL-3、G-CSF、

IL-6等多種細(xì)胞因子刺激所激活，JAK2可能是這些不同的細(xì)胞因子受體信

號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一個共同因素,這種與受體相聯(lián)的JAK2激酶可能因受體結(jié)

構(gòu)的不同而催化不同的底物,從而導(dǎo)致了JAK2介導(dǎo)了許多不同的生和的學(xué)

功能。此外，gpl30在IL-6、IL-11、CNTF、LIF的刺激后也發(fā)生了自身的酪

氨酸磷酸掄。

2、KH97/AIC2B介導(dǎo)信號傳導(dǎo)在IL-3、IL-5、GM-CSF的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈

KH97/AIC2B的胞漿區(qū)內(nèi)也存在著兩個產(chǎn)生不同信號所必需的區(qū)域：一個是

Glu517上游近膜端的約60個氨基酸的區(qū)域,它是誘導(dǎo)c-myc和pim-1所必

需的；另一個區(qū)域是Leu623至Ser763約140個氨基酸的胞漿區(qū)域,是Ras、

Raf、MAP(絲裂原激活的蛋白激酶)的激活以c-fos、c-jun的誘導(dǎo)所必需

的。hGM-CSFRa>B鏈無任何已知酶的催化區(qū)，共轉(zhuǎn)染hGM-CSFa、8鏈

的Ba/F3細(xì)胞的地冽同C-Myc>pim-1水平的延長增加相關(guān)聯(lián)的。在小鼠淋

巴細(xì)胞系轉(zhuǎn)染GM-CSFa、B鏈后可以引韋胞內(nèi)數(shù)種蛋白的酪氨酸磷酸化

并引起增殖反應(yīng)，a、8鏈共轉(zhuǎn)染小鼠NIH3T3細(xì)胞表達(dá)GM-CSFR高親和

力受體，可引起表達(dá)的B鏈胞漿區(qū)和另外一個有包漿內(nèi)40-45kDa蛋白的酪

氨酸快速磷酸化。

可溶性

三、可溶性細(xì)胞因子受體

在自然關(guān)態(tài)下，細(xì)胞因子受體(cytokinereceptorCK-R)主要以膜結(jié)合

細(xì)胞因子受體(membrane-boundcytokinereceptormCK-R)和存在于血清等

體液中可溶性細(xì)胞因子受體(solublecytokinereceptorsCK-R)兩種形式存在。

細(xì)胞因子復(fù)雜的生物學(xué)活性主要是通過基與相應(yīng)的mCK-R結(jié)合后所介導(dǎo)

的，而sCK-R卻具有獨特的生物學(xué)意義。sCK-R水平變化與某些疾病的關(guān)系

日益受到學(xué)者們的重視。部分重組sCK-R（rsCK-R）基因工程產(chǎn)品已進(jìn)入臨

床驗證，關(guān)于sCK-R的產(chǎn)生機理，結(jié)構(gòu)特點及基免疫學(xué)功能等方面的基礎(chǔ)

研究也取得了長足的進(jìn)展。（一）sCK-R的產(chǎn)生機理及作用特點

人T細(xì)胞白血病病毒I型（HTLV-I）感染的HUT102B2、MT-2等細(xì)胞,

髓樣白血病細(xì)胞（HL-60,KG1）及某些人B細(xì)胞系（Raji）除了表達(dá)多種

mCK-R外還可以通過不同方式產(chǎn)生sCK-R,如HUT102B2細(xì)胞培養(yǎng)豐清中也

可檢出高水平SCK-2R和slL-6Ro人PMC體外經(jīng)PHA刺激培養(yǎng)后也產(chǎn)生大

量SCK-2R和sCK-6Ro

l.sCK-R的產(chǎn)生大多sCK-R主要來自膜受體的脫落，因此將膜受體陽笥

細(xì)胞溶解是獲得大量sCK-R的一種方法。大多數(shù)sCK-R氨基酸序列與mCK-R

胞膜外區(qū)同源，只缺少跨膜區(qū)及胞漿區(qū)，但仍可與相應(yīng)配體發(fā)生特異性結(jié)

合所應(yīng)。除了膜受體的裂解、脫落產(chǎn)生sCK-R形式外，另一種產(chǎn)生sCK-R

的機理是通過受體mRNA不同剪接，產(chǎn)生分泌型mRNA,通過翻譯后直接

分泌到細(xì)胞外，已經(jīng)證實，細(xì)胞內(nèi)可含有同一種CK-R不同形式的cDNA。

SIL-4R、SIL-5Ra鏈、slL-6Ra鏈、slL-7R以及sG-CSFR等可以這種形式產(chǎn)生。

2.SCK-R的生物學(xué)作用多數(shù)sCK-R與相應(yīng)細(xì)胞因子結(jié)合的親和力較與

mCK-R為低，可能與sCK-R為單鏈結(jié)構(gòu)或缺少某些結(jié)構(gòu)區(qū)域有關(guān)。也有的

sCK-R如SIL-4R同天然mlL-4R與相應(yīng)配體結(jié)合的親和力是相同的，即使低

劑量SIL-4R也可特異地抑制IL-4誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖反應(yīng)。sCK-R以其多種方

式發(fā)揮其獨特的免疫學(xué)功能。

(1)做為細(xì)胞因子轉(zhuǎn)運蛋白，將細(xì)胞因子運至機體有關(guān)產(chǎn)啊位，造

成局部細(xì)胞因子高濃度區(qū)以充分發(fā)揮細(xì)胞因子的生物學(xué)效應(yīng)。

(2)是膜受體正常代謝途徑，有利于處于活化狀態(tài)細(xì)胞恢復(fù)至正常

水平。

(3)競爭性地結(jié)合mCK-R相應(yīng)配體，抑制mCK-R所介導(dǎo)的生物學(xué)作

用。

(二)sCK-R與臨床

1.檢測sCK-R水平在臨床中的應(yīng)用檢測某些sCK-R水平輔助臨床對某些

疾病的早期診斷，了解病程的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸，并可對患者免疫功能狀態(tài)及預(yù)

后進(jìn)行評估，對臨床治療也有一定指導(dǎo)意義。

(1)SIL-2R的檢測：來國內(nèi)外學(xué)者對SIL-2R進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)其

在血清及其他體不認(rèn)中水平的變化與臨床多種疾病如器官移植排異反應(yīng)、

病毒性感染、惡性腫瘤、創(chuàng)傷及自身免疫性疾病等的病情、病程密切相關(guān)。

(2)其他sCK-R的檢測：在尿中發(fā)現(xiàn)一種50kDaslL-6R分子稱為

IL-6R-SUP,可以促進(jìn)小劑量IL-6誘導(dǎo)的小鼠漿細(xì)胞瘤T1165的生長。多發(fā)

性骨髓瘤病人血漿中SIL-6R水平明顯升高。風(fēng)濕性疾病患者血清sTNFR水

平異常增設(shè)，關(guān)工了腔滑液中亦可檢出高水平sTNF-R,且活動期水平明顯

高于非活動期。政黨婦女尿中僅可檢測到TNF-RII類型的sTNFR,而妊娠

婦女尿中TNF-rl和TNF-RII兩種類型sTNFR均可被檢出，隨胎齡增加sTNFR

水平逐漸升高，分娩后隨之降低，這可能是使胎兒免受TNF作用的一種防

護(hù)機制。肝臟感染性腹水及癌性腹水中亦可檢出高水平sTNFR。此外還發(fā)

現(xiàn)，sTNFR水平的增設(shè)與患者腎功能的減退密切相關(guān)。

2.SCK-R在臨床應(yīng)用前景大多數(shù)sCK-R與細(xì)胞因子結(jié)合后陰斷細(xì)胞因子

與膜受體結(jié)合，從而抑制細(xì)胞因子的生物學(xué)活性，應(yīng)用sCK-R減輕或防止

炎癥性細(xì)胞因子造成的病理損害提供了新的治療途徑。動物實驗結(jié)果表明,

局部注射SIL-1R可抑制IL-1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。SIL-1R可降低小鼠同種異體

心臟移植的排異反應(yīng)以及大鼠實驗性關(guān)節(jié)炎和過敏性大腦炎。在體外

SIL-1R可明顯抑制急性髓樣白血病病人骨髓細(xì)胞的增殖。應(yīng)用IL-1R基因工

程產(chǎn)品開始對治療關(guān)節(jié)炎、糖尿病以及防治器官移植排斥等進(jìn)入臨床驗證。

動物體內(nèi)注射SIL-4R可延長同種異人本移植物的存活，抑制GVHR,降低I

型超敏反應(yīng)。應(yīng)用sTNFR可減輕TNF在自身免疫性疾病中所介導(dǎo)的病理損

害，并可減輕敗血癥休克。

5原理

為了維持機體的生理平衡，抵抗病原微生物的侵襲，防止腫瘤發(fā)生，

機體的許多細(xì)胞，特別是免疫細(xì)胞合成和分泌許多種微量的多肽類因子。

它們在細(xì)胞之間傳遞信息，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理過程，提高機體的免疫力，在

異常情況下也有可能引起發(fā)燒、炎癥、休克等病理過程。這樣一大類因子

已發(fā)現(xiàn)的有上百種，統(tǒng)稱為細(xì)胞因子，包括淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的淋巴因子、單

核細(xì)胞產(chǎn)生的單核因子、各種生長因子等。許多細(xì)胞因子是根據(jù)它們的功

能命名的，如白細(xì)胞介素（IL）、干擾素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、腫

瘤壞死因子（TNF）、紅細(xì)胞生成素（EPO）等。

6作用

細(xì)胞因子通過結(jié)合細(xì)胞表面相應(yīng)的細(xì)胞因子受體而發(fā)揮生物學(xué)作用。

細(xì)胞因子與其受體集合后啟動復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)分子間的相互作用，最終引起

細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的變化。

參與免疫應(yīng)答與免疫調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答；刺激造

血功能；刺激細(xì)胞活化、增殖和分化；誘導(dǎo)或抑制細(xì)胞毒作用，誘導(dǎo)其凋

亡。

細(xì)胞因子的作用方式：1.自分泌作用。2.旁分泌作用。3.內(nèi)分泌作用。

細(xì)胞因子的作用特點：多效性、重疊性、協(xié)同性、拮抗性和雙重性。

細(xì)胞因子研究具有非常重要的理論和實用意義，它有助于闡明分子水

平的免疫調(diào)節(jié)機理，有助于疾病的預(yù)防、診斷和治療，特別是利用基因工

程技術(shù)生產(chǎn)的重組細(xì)胞因子已用于治療腫瘤、感染、炎癥、造血功能障礙

等，并收到良好療效，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

7特點

眾多的細(xì)胞因子有以下共同的作用特點。

(1)絕大多數(shù)細(xì)胞因子為分子量小于25kDa的糖蛋白，分子量低者

如IL-8僅8kDa。多數(shù)細(xì)胞因子以單體形式存在，少數(shù)細(xì)胞因子如IL-5JL-12>

M-CSF和TGF-8等以雙體形式發(fā)揮生物學(xué)作用。大多數(shù)編碼細(xì)胞因子的基

因為單拷貝基因(IFN-a除外)，并由4-5個外顯子和3-4個內(nèi)含子組成。

(2)主要與調(diào)節(jié)機體的免疫應(yīng)答、造血功能和炎癥反應(yīng)有關(guān)。

(3)通常以旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine)形式作用于附近

細(xì)胞或細(xì)胞因子產(chǎn)生細(xì)胞本身。在生理狀態(tài)下，絕大多數(shù)細(xì)胞因子只有產(chǎn)

生的局部起作用。

(4)高效能作用，一般在pM(10-12M)水平即有明顯的生物學(xué)作用。

(5)存在于細(xì)胞表面的相應(yīng)高親和性受體數(shù)量不多，在10-10000/每

個細(xì)胞。細(xì)胞因子受體的研究進(jìn)展相當(dāng)迅速，根據(jù)細(xì)胞因子受體基因DNA

序列以及受體胞膜外區(qū)氨基酸序列、同源性和結(jié)構(gòu)，可分為四個類型：免

疫球蛋白超家族、造血因子受體超家族、神經(jīng)生長因子受體超家族和趨化

因子受體。

（6）多種細(xì)胞產(chǎn)生，一種IL可由許多種不同的細(xì)胞在不同條件下產(chǎn)

生，如IL-1除單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞或巨噬細(xì)胞系產(chǎn)生外，B細(xì)胞、NK細(xì)胞、

成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞等在某些條件下均可合成和分泌IL-1。

（7）多重的調(diào)節(jié)作用（multipleregulatoryaction）,細(xì)胞因子不同的調(diào)節(jié)

作用與其本身濃度、作用靶細(xì)胞的類型以及同時存在的其它細(xì)胞因子種類

有關(guān)。有時動物種屬不一，相同的細(xì)胞因子的生物學(xué)作用可有較大的差異，

如人IL-5主要作用于嗜酸性粒細(xì)胞，而鼠IL-5還可作用于B細(xì)胞。

（8）重疊的免疫調(diào)節(jié)作用（overlappingregulatoryaction）,$nIL-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。

（9）以網(wǎng)絡(luò)形式發(fā)揮作用，細(xì)胞因子的網(wǎng)絡(luò)作用主要是通過以下三

種方式：（1）一種細(xì)胞因子誘導(dǎo)或抑制另一種細(xì)胞因子的產(chǎn)生，如IL-1和

TGF-B分別促進(jìn)或抑制T細(xì)胞IL-2的產(chǎn)生；（2）調(diào)節(jié)同一種細(xì)胞因子受體

的表達(dá)，如高劑量IL-2可誘導(dǎo)NK細(xì)胞表達(dá)高親和力IL-2受體；（3）誘導(dǎo)

或抑制其它細(xì)胞因子受體的表達(dá)，如TGF-8可降低T細(xì)胞IL-2受體的數(shù)量,

而IL-6和IFN-Y可促進(jìn)T細(xì)胞IL-2受體的表達(dá)。

（10）與激素、神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)共同組成了細(xì)胞間信號分子系統(tǒng)。

8結(jié)構(gòu)

從分子結(jié)構(gòu)來看，細(xì)胞因子都是小分子的多肽，多數(shù)由100個左右氨

基酸組成。細(xì)胞因子都是通過與靶細(xì)胞表面的細(xì)胞因子受體特異結(jié)合后才

能發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)包括促進(jìn)靶細(xì)胞的增殖和分化，增強抗感

染和殺腫瘤細(xì)胞效應(yīng)，促進(jìn)或抑制其他細(xì)胞因子的合成，促進(jìn)炎癥過程,

影響細(xì)胞代謝等。細(xì)胞因子的這些作用具有網(wǎng)絡(luò)性的特點，即每種細(xì)胞因

子可作用于多種細(xì)胞；每種細(xì)胞可受多種細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)；不同細(xì)胞因子

之間具有相互協(xié)同或相互制約的作用，由此構(gòu)成了復(fù)雜的細(xì)胞因子免疫調(diào)

節(jié)網(wǎng)絡(luò)。人們對這一網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識尚遠(yuǎn)未清晰明了。

ll.Fas/FasL

Fas及其配體FasL是近年來研究得最為深入的有關(guān)細(xì)胞凋亡的膜表面

分子，闡明它們在凋亡中作用機制，對深入了解細(xì)胞凋亡的機理起產(chǎn)生了

深遠(yuǎn)的影響。

細(xì)胞發(fā)現(xiàn)

1989年Yonehara等發(fā)現(xiàn)了一株單克隆抗體，這株抗體可以識別一種

表達(dá)于髓樣細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和成纖維細(xì)胞表面的未知分子，誘導(dǎo)多種人

細(xì)胞系發(fā)生凋亡，這種新的膜分子被稱為Fas。同年，Trauth等也發(fā)現(xiàn)了一

株可以誘導(dǎo)活化或惡性變淋巴細(xì)胞凋亡的單克隆抗體，他們將這株抗體所

識別的蛋白稱為凋亡蛋白-l(Apo-l)。

細(xì)胞特征

基因克隆證明，F(xiàn)as和Apo-1是同一種蛋白。Fas/Apo-1是I型跨膜糖

蛋白，其蛋白前體長335aa,N端有16個疏水性氨基酸組成的信號肽，成

熟蛋白長319aa。胞膜外區(qū)(157aa)有3個CRD,其中有2個N-糖基化

位點。跨膜區(qū)有17個疏水性氨基酸。胞漿區(qū)長145aa,其中有24個

堿性氨基酸和19個酸性氨基酸。根據(jù)氨基酸序列推測Fas的分子量為

36kDa,由于糖基化的影響，實際分子量約43kDa。

細(xì)胞功能

對Fas胞漿區(qū)氨基酸序列的比較發(fā)現(xiàn)，它與TNFRI有一段68aa的同源

序列，這段序列對Fas和TNFRI所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡起著決定性的作用，用

基因突變的方法將同源區(qū)進(jìn)行改造后，它們就喪失了致凋亡的能力，所以

這一同源區(qū)被命名為死亡結(jié)構(gòu)域。以后的研究發(fā)現(xiàn)，死亡結(jié)構(gòu)域也存在于

其它死亡受體以及一些胞漿內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，受體的死亡結(jié)構(gòu)域可以與胞

漿信號蛋白的死亡結(jié)構(gòu)域發(fā)生同源或異源結(jié)合，所以這個結(jié)構(gòu)域的作用是

作為一個接頭將死亡受體與胞漿信號通路聯(lián)系起來。在Fas的C端有15aa

對死亡結(jié)構(gòu)域的作用可能有抑制功能，將這15aa突變掉之后，F(xiàn)as誘導(dǎo)細(xì)

胞凋亡的作用得以增強。這一結(jié)構(gòu)域在其它死亡受體尚未發(fā)現(xiàn)，但其它受

體能通過各自獨特途徑，對死亡信號進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。

人Fas基因定位于10號染色體長臂，小鼠Fas基因位于19號染色體，

各包含9個外顯子。胞漿中有兩種不同長度的FasmRNA,一種編碼全長分

子，另一個編碼可溶性分子。Fas表達(dá)比較廣泛，小鼠的胸腺、心臟、肝、

肺、腎和卵巢等都有表達(dá)，在胸腺中除CD4-CD8-的雙陰性細(xì)胞外，其它所

有細(xì)胞都表達(dá)Fas。但在人的胸腺細(xì)胞中，F(xiàn)as只有很微弱的表達(dá)，而在活

化淋巴細(xì)胞和HTLV-1、HIV、EBV等病毒感染的淋巴細(xì)胞中高表達(dá)。IFN-g和

TNF-a可以增強Fas的在多種細(xì)胞中的表達(dá)，從而增強Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋

亡。Fas的配體FasL于1993年由Suda等從CTL雜交瘤衍生的細(xì)胞系

PC60-dl0S細(xì)胞系中克隆成功，F(xiàn)asL長278aa,為II型跨膜糖蛋白，由胞膜

外區(qū)(179aa)、跨膜區(qū)(22aa)和胞漿區(qū)(77aa)組成，N端150個氨基酸為TNF

超家族同源區(qū)，同源性主要表現(xiàn)在形成b折疊股的序列，在b折疊股c

和d之間有一對保守的二硫鍵，對其空間結(jié)構(gòu)的形成有作用。FasL在胞膜

外區(qū)有4個N-糖基化位點，經(jīng)過糖基化的FasL的分子量為36-43kD。FasL

的胞漿區(qū)富含脯氨酸。

FasL基因位于1號染色體，與OX-40L基因相鄰，由5個外顯子組成。

FasL只表達(dá)于活化T淋巴細(xì)胞，其它細(xì)胞如B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)

胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及胸腺細(xì)胞都不表達(dá)FasL,但在小鼠的睪丸組織中，卻可

見到高表達(dá)的FasL。佛波酯(PMA)和離子霉素可以促進(jìn)FasL表達(dá)，環(huán)抱素

A可以抑制FasL的表達(dá)。2殺傷機制

在Fas/FasL發(fā)現(xiàn)以前，一般認(rèn)為CTL細(xì)胞的殺傷作用是通過穿孔素

(perforin)和顆粒酶(granzyme)實現(xiàn)的，穿孔素在Ca2+存在的條件下可以插

入靶細(xì)胞膜，并多聚化形成管狀結(jié)構(gòu)，破壞靶細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。而顆粒酶是

一類絲氨酸酯酶，進(jìn)入胞漿后可以直接活化胞漿中的蛋白酶，使細(xì)胞發(fā)生

凋亡。穿孔素和顆粒酶的作用是Ca2+依賴的。但實驗發(fā)現(xiàn)，在沒有Ca2+

存在的情況下，活化的CTL細(xì)胞系PC60410S仍然可以殺傷靶細(xì)胞。進(jìn)一

步的研究證明，這個細(xì)胞系是通過Fas/FasL實現(xiàn)其Ca2+非依賴性殺傷作用

的。所以CTL細(xì)胞在活化后，可以通過兩條互不相關(guān)的途徑殺傷靶細(xì)胞：

一方面，分泌穿孔素和顆粒酶，以Ca2+依賴的方式作用于靶細(xì)胞膜，殺傷

靶細(xì)胞；另一方面，在CTL細(xì)胞識別靶細(xì)胞后，細(xì)胞表面表達(dá)的高水平FasL

與靶細(xì)胞表面的Fas相互識別，通過Fas觸發(fā)靶細(xì)胞內(nèi)部的凋亡程序，使

靶細(xì)胞發(fā)生程序性細(xì)胞死亡。CTL細(xì)胞的這兩條殺傷機制是相互獨立的,

因為穿孔素基因敲除的小鼠，以及不表達(dá)穿孔素的CTL細(xì)胞系，都具有正

常的Fas/FasL依賴的殺傷功能；而在Fas/FasL系統(tǒng)突變性疾病的小鼠中，

穿孔素/顆粒酶殺傷機制仍是健全的。

CD4+的TH1和TH2細(xì)胞也可以通過Fas/FasL機制殺傷細(xì)胞，一般來說，

TH1細(xì)胞的殺傷活性要高于TH2細(xì)胞。

3淋巴細(xì)胞

在淋巴細(xì)胞的生活周期中，不同階段的T細(xì)胞和B細(xì)胞都會發(fā)生正常

的死亡。前T細(xì)胞在胸腺中要經(jīng)過陽性選擇和陰性選擇，95%的前T細(xì)胞

發(fā)生程序性細(xì)胞死亡，只有5%可以成熟進(jìn)入外周血。進(jìn)入外周血的T細(xì)

胞還要經(jīng)過外周克隆剔除(peripheralclonaldeletion)的選擇過程，進(jìn)一步剔

除能與外周組織表達(dá)的自身抗原發(fā)生反應(yīng)的T細(xì)胞。另外，當(dāng)活化T細(xì)胞

與外來抗原反應(yīng)后，機體也存在著清除機制殺傷這些細(xì)胞，以免大量活化

的T細(xì)胞在外周堆積，影響免疫系統(tǒng)的功能的穩(wěn)定和平衡。

在兩種Fas/FasL突變導(dǎo)致的疾病Ipr和gid小鼠中胸腺的陽性選擇和陰

性選擇是正常的，說明Fas可能不參與胸腺中的陽性和陰性選擇。但在這

些小鼠中，外周克隆剔除和活化T細(xì)胞的清除發(fā)生了障礙，T細(xì)胞可以在

外來抗原的刺激下發(fā)生正常的活化和增殖，但卻不能在完成使命之后被有

效清除掉，這些小鼠常伴有自身免疫性疾病的發(fā)生。這說明Fas既參與了

外周淋巴器官中自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞克隆的剔除，又參與了對外來抗原反

應(yīng)過的活化T細(xì)胞的清除。

Fas是通過活化誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡(activationinducedcelldeath,AICD)作

用參與外周克隆剔除和活化T細(xì)胞的清除的。在TCR的誘導(dǎo)下，T細(xì)胞一

方面被活化，另一方面被誘導(dǎo)表達(dá)Fas和FasLo相鄰的活化T淋巴細(xì)胞的

Fas和FasL相互作用可以彼此殺傷，活化T細(xì)胞表面Fas/FasL相互作用也

可導(dǎo)致直接自殺。另外，F(xiàn)asL還可以從細(xì)胞膜表面脫落下來，形成可溶性

配體分子，這些可溶性分子可以自分泌和旁分泌的方式，作用于自身細(xì)胞

和鄰近活化T細(xì)胞，分別進(jìn)行自分泌殺傷和旁分泌殺傷。

當(dāng)Fas系統(tǒng)功能發(fā)生障礙時，活化的T細(xì)胞就會堆積在體內(nèi)，引起自

身免疫性疾病。但在幼