细胞因子的定义、特点、分类及生物学效应

细胞因子的定义

细胞因子(cytokine)是由免疫原或其他因子刺激细胞所产生的低分子量可溶性蛋白质。它的作用包括调节固有免疫和适应性免疫应答,促进造血以及刺激细胞活化、增殖和分化。细胞因子可以由淋巴细胞、单核-巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cells,DC)、粒细胞以及某些非造血细胞(如成纤维细胞和内皮细胞等)产生。细胞因子既往曾根据产生的细胞而冠以不同的名称,如淋巴细胞产生的细胞因子被称为淋巴因子,单核细胞产生的细胞因子被称为单核因子。有些细胞因子则根据其主要功能命名,如具有去化作用的细胞因子被命名为趋化因子,能刺激骨髓干细胞分化增殖及分化成熟的细胞因子命名为集落刺激因子。后来这一大类因子统称为细胞因子。

细胞因子的特点

尽管细胞因子种类繁多,作用亦不尽相同,但具有一些明显的共同点:①细胞因子多为小分子多肽(8~30kDa);②细胞因子在较低浓度下即有生物学活性;③细胞因子通过高效的配体-受体作用发挥生物学效应;④细胞因子通过自分泌、旁分泌、内分泌以及细胞内分泌形式发挥作用;⑤细胞因子具有多效性:一种细胞因子可作用于多种靶细胞,γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)能刺激多种细胞上调主要组织相容体(major histocompatibility complex,MHC)分子的表达,也能激活巨噬和自然杀伤细胞;⑥细胞因子具有重叠性:多种不同的细胞因子可以作用于相同的靶细胞,产生相似的生物学效应,如白细胞介素-2(interleukin,IL-2)、IL-4、IL-7等均可刺激T淋巴细胞增殖;⑦细胞因子具有拮抗性:一种细胞因子可以拮抗另一种细胞因子的功能,例如IL-4可以抑制IFN-γ诱导的Th0细胞向Th1细胞分化;⑧细胞因子具有协同性:一种细胞因子可以促进另一种细胞因子的作用,如IL-3可协同刺激多种集落因子对骨髓造血干细胞的刺激作用。

细胞因子的分类

细胞因子可根据结构及功能分为白细胞介素、干扰素、TNF家族、集落刺激因子、趋化因子和生长因子等多种类型。这里主要介绍与恶液质相关的前三类细胞因子。

1. 白细胞介素(interleukin,IL):白细胞介素是最主要的一类细胞因子。白细胞介素最早指一类由白细胞产生并在白细胞间起介导调节作用的一类物质。但后来相继发现基质细胞和内皮细胞等细胞均可产生白介素,而白介素也作用于内皮细胞、成纤维细胞、神经细胞等靶细胞。目前已经发现30余种白细胞介素。

2. 干扰素(interferon,IFN):干扰素是最早发现的细胞因子,由于其干扰病毒在细胞内的复制过程以及阻断其感染正常细胞的作用而得名。干扰素根据来源及作用分为Ⅰ型干扰素和Ⅱ型干扰素。Ⅰ型干扰素包括:IFN-α、IFN-β、IFN-ε和IFN-κ;Ⅱ型干扰素即IFN-γ。

3. 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF):它的命名是由于最初发现其能使肿瘤发生出血性坏死。TNF超家族包括至少17种细胞因子。TNF分为TNF-α和淋巴毒素。他们在固有和适应性免疫、杀伤靶细胞和诱导细胞凋亡中有重要作用。

细胞因子的生物学效应

细胞因子在调节固有免疫、适应性免疫、刺激造血、诱导细胞凋亡、直接杀伤靶细胞和促进损伤组织修复等方面发挥着重要的作用。

1. 调节固有免疫应答

细胞因子能作用于参与机体免疫应答的多种细胞,并调节它们的功能。细胞因子的作用包括:

促进树突状细胞(dendritic cells,DC)分化成熟、迁移和归巢以及抗原提呈。

趋化单核巨噬细胞并调节其活性。如IL-2、IFN-γ等都是巨噬细胞的活化因子。

趋化和活化中性粒细胞。

促进自然杀伤(natural killer,NK)细胞分化和提高其细胞毒活性。

2. 通过调控B细胞和T细胞的发育分化来影响适应性免疫应答

促进B细胞活化、增殖、分化 如IL-2、IL-5、IL-6以及B细胞活化因子等可促进B细胞的活化、增殖和分化。多种细胞因子可以调控免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)的类别转换。

促进T细胞活化、增殖、分化以及发挥效应:IL-2、IL7、IL-18等细胞因子能促进T细胞活化及增殖。IL-2、IL-6和IFN-γ 能明显促进细胞毒性T细胞(CTL)的分化并增强其杀伤活性。

3. 促进凋亡和直接杀伤靶细胞

一部分细胞因子具有杀伤靶细胞的能力。如TNF-α和LT-α可以直接杀伤肿瘤细胞和受感染细胞。活化T细胞表达的Fas配体可跟靶细胞上的Fas 结合从而诱导其凋亡。

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