趋化因子研究进展

《趋化因子研究进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《趋化因子研究进展（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、趋 化 因 子 研 究 进 展 北京大学医学部,简 介,目前，近50种趋化因子得以发现，成为最大的细胞因子亚家族; 趋化因子及其受体具有重要的生理意义和病理作用,在炎症、肿瘤、AIDS等疾病中发挥重要作用，趋化因子相关产品已经进入临床研究，成为新的生物治疗热点; 趋化因子的理论和应用研究是目前生命研究的热点之一。,趋化因子研究的迅速发展,趋化因子研究的标志性成果,一、趋化因子,（一）概念： 趋化因子（chemokines, chemoattractant cytokines ，CK）是能使细胞发生趋化运动的小分子细胞因子。趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。,（二）命名,早期：根据C

2、K来源、靶细胞、结构特征而命名。TARC：Thymus and Activation Regulated Chemokine 胸腺和活化调节的趋化因子STCP-1 /MDC: Stimulated T Cell Chemoattractant Protein-1 （活化T细胞趋化蛋白-1 ）Macrophage-Derived Chemokine（巨噬细胞来源的趋化因子）；,1999年，国际命名委员会根据CK的结构特征命名。绝大多数CK有4个保守的半胱氨酸（Cys），根据前两个Cys的相对位置不同，可以分为CXC（） 、CC（） 、C（） 和CX3C（） 趋化因子。分别用CXCLn、CCLn、

3、 XCLn和CX3CLn代表CXC、CC、 C 和CX3C家族CK ，L为Ligand，迄今发现的CK有CXCL1-16， CCL1-28， XCL1-2和CX3CL1。 CCL17/TARC， CCL22/STCP-1/MDCCK基因的命名:SCYn: Small Inducible Cytokine Gene SCYAn:CC; SCYBn:CXC; SCYCn: C; SCYDn: CX3C。CK受体的命名规则与此相似，用R即Receptor代替L。 目前发现的CK受体有CCR1-11，CXCR1-6，XCR1和CX3CR1。http:/gene.bjmu.edu,（三）趋化因子的分类,

4、1、根据蛋白质的一级结构进行分类：CXC （）趋化因子；CC （）趋化因子；C （）趋化因子；CX3C （）趋化因子。,C为半胱氨酸,X为任意氨基酸,（1）CXC（）趋化因子,根据该家族CK第一个Cys前是否有ELR（glutamic acid-leucine-arginine,谷氨酸-亮氨酸-精氨酸）结构，分为： ELR CXC趋化因子: ELRCXCCC CXCL8/IL-8 等，趋化Neu，不能趋化Mo；促进血管的生成。 非ELR CXC趋化因子: CXCCC CXCL12/SDF-1等，趋化Lymphocyte或HPC；抑制血管的生成。 同源性： CXC家族CK之间 ：25%-90%。

5、 染色体定位：CXCL1-11：4q21；CXCL12：10q11；CXCL13：5q31,CXC趋化因子的名称、染色体定位及受体,（2） CC （）趋化因子,分 类：4Cys CC趋化因子:包括多数CC CKsCCCC6Cys CC趋化因子: CCL15/Lkn-1，CCL21/SLC/6CkineCCCCCC趋化谱：T、B、Mo、Bas、Eos、Neu等。同源性：CC成员之间：25%-70%；定 位：CCL1-16,18,23: 17q11-12; CCL17,22:16q13;CCL19,21,25,27:9p13,CC趋化因子的名称、染色体定位及受体,CC趋化因子在17号染色体上成基因

6、簇形式存在,（3）C（）趋化因子,结 构：CC (2，4位Cys) Ltn1，2 (lymphotactin，淋巴细胞趋化素)两个成员，趋化谱：T，BMC定 位：1q23,(4)CX3C （）趋化因子,结 构：CXXXCCCFractalkine/neurotactin: 分形素/神经 趋化素，唯一一个CX3C成员，为膜结合型 CK。趋化谱：膜型:Mo,T;重组的趋化因子功能区:Neu。定 位：16q13，与CCL17,22紧密连锁。,2、根据来源和功能分类：,（1）组成性/淋巴组织/自稳性趋化因子：定 义：胸腺、淋巴结、脾脏中组成性高表达的CK。靶细胞：初始T细胞、胸腺细胞、记忆细胞。功 能

7、：在淋巴细胞的发育、成熟、归巢和再循环过程中发挥重要作用。皮肤、小肠、粘膜组织中也表达此类CKs，与组织特 异性淋巴细胞归巢有关。,自稳性趋化因子的组织表达,（2）诱导性表达趋化因子/炎性趋化因子： 定 义：在LPS、IL-1、TNF-等刺激下产生的CK 。 靶细胞：效应细胞。 功能：防御功能；反应过度时，有破坏作用。,趋化因子的表达模式,炎性趋化因子和自稳性趋化因子成员、受体及靶细胞,（3）其它具有趋化活性的细胞因子,IGF-1,FGF,HGF等细胞因子具有趋化活性，但它们的主要作用不是趋化作用，不列为CKs。,1、CKs分子量小，在8-12KD之间； 2、蛋白质一级结构上具有同源性，CXC

8、与CC 成员之间：20%-30%；,（四）趋化因子的共同结构特点,3、多数CKs含有4个保守的Cys ，1，3位Cys、 2，4位 Cys形成功能必须的两对二硫键；,4、CKs有2个螺旋，3个折叠；,CXCL12/SDF-1的空间构型图（NMR）,5、不同CKs具有相似的空间结构。,趋化因子的结构、定位及组成,二、趋化因子受体,趋化因子受体属于7次跨膜的G蛋白 偶联受体超家族（GPCRs，G-protein coupled receptors）,1、7次跨膜，C端位于胞内，有Ser/Thr位点，参与信号转导；,(一) 趋化因子受体的特点,2、不同CKR之间具有同源性；,3、胞内区与G蛋白偶联，

9、G蛋白由组成； 4、亚单位具有GTP结合位点和GTP酶活性； 5、CKR未与CK结合时，呈聚合状态，与GDP结合；与CK结合后， 与GTP结合，游离，活化下游效应物.,6、与CKR偶联的G蛋白有多种，与趋化运动有关的G蛋白亚单位多为PTX敏感的GI。,（二）、趋化因子受体的分类1、根据结合配体的不同，分为CXCR， CCR， XCR, CX3CR。2、根据特异性不同，分为特异性受体、共享性受体、杂合性 受体（DARC，Duffy血型抗原，红细胞趋化因子受体）、孤儿受体、病毒受体等。,（三）、趋化因子受体的表达1、CKR有其相对特异的表达谱：CXCR4： Neu、Mo; CCR3: Eos、Ba

10、s；DARC：RBC,趋化因子受体、配体及靶细胞,2、CKR的表达具有时、空特异性： （1）在Th细胞的不同阶段，表达不同的CKR：Nave Th:CCR7, CXCR4;Th0: CCR7, CCR5, CXCR3Th1: CCR5, CXCR3; Th2:CCR3,4,8, CXCR4,（2）CKR在DC迁移和功能成熟中具有不同的表达模式:非成熟DC：CCR1，CCR2，CCR5， CXCR4，易于向炎症部位聚集，摄取抗原负载抗原的成熟DC：CCR4，CCR7，CXCR4，便于向淋巴组织迁移,TLR调控DC细胞CKR的表达,(四)CKR的信号传导途径,IL-8+IL-8R,GDP,GTP.

11、 ,TPK,PLC2,3 PI-3K,IP3 + DAG,Ca2+,PKC,PKB,MAPK,CKR的信号传导途径,三、趋化因子的基本功能,（一）趋化作用； （二）上调整合素的表达, 活化白细胞； （三）促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放: CCL2/MCP-1：Bas释放组织胺； CXCL8/IL-8：Neu产生活性物质，呼吸爆发； （四）调节血管生成：ELRCXC 、CCL2促进血管生成；CXCL10 、CCL21/SLC抑制血管生成。,趋化因子引起的细胞形态改变,趋化因子在白细胞迁移中的作用,CXCL8/IL-8的作用,（五）生长因子活性，促进细胞增殖,四、趋化因子在免疫细胞 发育、定位及

12、免疫应答中的作用,（一）CKs促进免疫细胞发育、成熟：1、 CXCL12/SDF-1和CXCR4促进B细胞分化发育成熟；2、CCL25/TECK和CCR9、 CXCL12/SDF-1和CXCR4、 CCL22/MDC和CCR4等促进T细胞发育成熟；3、CCL3，4/MIP-1、和CCR1，CCR2，CCR5等促进非成熟DC 向炎症部位聚集，摄取抗原，发生功能成熟。,CXCL12/SDF-1和CXCR4促进B细胞分化发育成熟,HPC表达CXCR4，骨髓基质细胞产生CXCL12/SDF-1； CXCL12/SDF-1趋化HPC与基质细胞相互作用， 促进HPC向B细胞发育，表达sIg； 成熟B细胞对

13、CXCL12/SDF-1反应性 ，离开骨髓，进入血循环,CCL25/TECK和CCR9、 CXCL12/SDF-1和 CXCR4、CCL22/MDC和CCR4等促进T细胞发育成熟,CCL22/MDC和CCR4促进DP与TEC作用， 发生阴性选择或成熟为单阳性细胞进入外周,胸腺中表达的CK和CKR,CCL3，4/MIP-1、和CCR1，CCR2，CCR5等促进DC成熟,(二） CCL21/SLC，CCL19/ELC和CCR7、CXCL13/BCA-1/BLC和CXCR5 协助T、B、DC细胞在周围免疫器官中正确定位并相互作用,T： CCR7; DC：CCR7; B： CCR7 、CXCR5; T

14、FH：CXCR5T区HEV：SLC、ELC; B滤泡区HEV：BCA;T与DC在T区作用，分化效应细胞;TFH与B在B区作用，协助Ab产生和类别转换,（三）促进效应T细胞回到炎症和感染部位,1、TFH：CXCR5，进入滤泡区，辅助B细胞产生抗体 的类别转换；2、Th1: CCR5, CXCR3，进入病毒感染等炎症部位；3、Th2:CCR3,4,8, CXCR4，进入过敏反应部位。,病原体决定免疫应答,（四）CKs促进天然免疫细胞和 活化的适应性免疫细胞相互作用,1、CKs使Th2活化与组织Eso聚集相联系；2、CTL活化，产生CKs，Mo、NK、Granulocyte聚集，扩大杀伤效应。,趋化

15、因子与过敏反应中嗜酸细胞聚集,Th2细胞分泌的IL-4、IL-13与IL-1、TNF协同作用，促进 Eotaxins-1,2,3、MCP-4产生，趋化Eos、Bas。,CTL产生趋化因子 白细胞聚集病毒感染部位，放大免疫反应,（五）CKs协助记忆、效应T、B细胞向特定组织归巢CLA+ T向皮肤归巢： CCL27 / CTACK、 CCR10， CCL17/TARC、CCR447hi T向小肠归巢： CCL25 / TECK、CCR9 IgA ASC向小肠粘膜归巢： CCL25 / TECK、CCR9IgG ASC位于慢性炎症部位： CXCL9 / Mig 、 CXCR3， CXCL12 / S

16、DF-1 、 CXCR4 T向粘膜归巢：CCL28 / MEC。,趋化因子及其受体在免疫应答中的作用,五、趋化因子调节造血,（一）趋化造血前体细胞，调节骨髓造血功能： MIP-1 /CCL3、MCP-4/CCL13、TECK/CCL25等25种CKs抑制髓系造血； 人MIP-1/CCL3与GM-CSF和M-CSF协同刺激骨髓造血；（二）促进B前体细胞的发育：SDF-1/CXCL12；（三）促进Eos前体细胞发育成熟：Eotaxin/CCL11。,六、趋化因子的常用研究方法,（一）趋化实验 ：1、体内实验：皮下、腹腔、静脉注射，观察细胞 浸润情况；繁琐。2、体外实验：最常用的方法是Boyden小室法，也称微孔滤膜法。48孔趋化小室，上层放靶细胞，下层放待检测因子，两层之间有聚炭膜隔开；简单易行。 细胞类型 膜孔径 趋化时间Neu: 3um 30min；Lymphocytes: 5um 120min；Mo: 8um 90min,