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一文了解細胞因子

更新時間:2024-05-11點擊次數:1611


什么是細胞因子?

細胞因子(Cytokine)是一類能在細胞間傳遞信息,具有免疫調節和效應功能的低分子量蛋白質或小分子多肽。細胞因子在體內含量極少,但幾乎影響所有生物過程,包括胚胎發育、疾病發病機制、對感染的非特異性反應、對抗原的特異性反應等,他們在感染、腫瘤、造血功能障礙、自身免疫性疾病等診斷和治療領域具有十分重要的作用。

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細胞因子的基本特征




細胞因子大多是可溶性多肽,通常為糖蛋白。它們高效且數量較少,一般在pmol/L級別。細胞因子必須與細胞因子受體結合才能發揮作用。這些分子可誘導產生,合成后具有自限制性,并且半衰期短,效應范圍小。絕大多數細胞因子近距離發揮作用。


細胞因子的作用方式


自分泌(Autocrine):自分泌是指細胞釋放的信號分子影響同一類型的細胞。簡而言之,細胞釋放的物質會影響到自身。這種信號傳導通常發生在局部,影響到釋放信號的細胞附近的細胞。

旁分泌(Paracrine):旁分泌是指細胞釋放的信號分子影響到鄰近的細胞。與自分泌不同,這種信號傳導作用于相鄰但不同類型的細胞。

內分泌(Endocrine):內分泌系統是一種生理系統,通過激素的分泌直接將信號傳達到身體各處,以調節生理過程。內分泌系統的激素通過血液輸送到目標器官,影響遠處的細胞和組織。


細胞因子的功能特點




多效性:一種細胞因子作用于不同的靶細胞產生不同的生物效應。

重疊性:不同的細胞因子作用于同一靶細胞,產生相同或相似的生物學效應。

協同性:一種細胞因子可以增強另一種細胞因子的功能。

拮抗性:一種細胞因子抑制其他因子發揮作用。

網絡型:免疫細胞通過不同細胞因子相互刺激、彼此約束形成網絡。





細胞因子的分類

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白細胞介素(Interleukin, IL-s)

早期發現的細胞因子都來源于白細胞,并參與白細胞間的信息溝通,故將它們統稱為白細胞介素,后來發現除白細胞外其它細胞也可以產生白細胞介素,臨床上常用于增強免疫力及抗感染抗腫瘤治療。下面是主要的白細胞介素的產生細胞、靶細胞和主要作用。

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上表中,與T細胞增殖、分化、活化相關的白細胞介素有IL-2、IL-12,促進Th0向Th1分化;與B細胞活化、抗體類別轉換相關的白細胞介素有IL-4,促進Th0向Th2分化;與NK細胞增殖、活化相關的白細胞介素有IL-2、IL-12、IL-15。


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干擾素(Interferon, IFN)

是具有抗病毒、抗腫瘤和免疫調節特性的多效性細胞因子,是免疫反應的中心協調劑。IFN主要有I型、II型和III型。I型IFN家族由14種IFN-α、IFN-β、IFN-κ、IFN-ω和IFN-?組成,而II型IFN只有IFN-γ[1],III型IFN家族由四種細胞因子組成:IFN-λ1(IL-29)、IFN-λ2和IFN-λ3(分別為IL-28A和IL-28B)以及IFN-λ4[2]。下面是干擾素的類型以及主要功能。

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腫瘤壞死因子超家族

(Tumor Necrosis Factor, TNF)

是一類細胞因子家族,包括多個成員,現在已經發現的腫瘤壞死因子超家族包括19個配體和29個不同的受體。TNF超家族的配體成員主要有NF-κB配體的TNF-α、TNF-β、淋巴毒素-β、CD40L、FasL、CD30L、4-1BBL、CD27L和OX40L,TNF相關凋亡誘導配體(TRAIL),LIGHT受體激活劑(RANKL),TNF相關的凋亡誘導因子(TWEAK),增殖誘導配體(APRIL),B細胞激活因子(BAFF),血管內皮細胞生長抑制劑(VEGI),胞質素A(EDA-A1,EDA-A2)和GITRL。TNF受體(TNFR)主要是跨膜蛋白,參與一些生理過程,如宿主防御、炎癥、細胞凋亡、自身免疫、以及免疫、外胚層和神經系統的發育和器官發生等。腫瘤壞死因子TNF超家族成員與29個受體特異性識別,構成配體-受體作用系統,具體情況如圖1所示[3]


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圖1:腫瘤壞死因子配體(左)和TNF 受體(右)在兩個獨立但相互作用的細胞上表現為跨膜蛋白。垂直虛線代表這些細胞的質膜。


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趨化因子(Chemokine)

對不同靶細胞具有趨化效應的細胞因子,趨化因子是8-12kDa的分泌蛋白,通過與Gαi蛋白偶聯的七跨膜受體(Gαi-protein-coupled Seven-transmembrane-spanning Receptors, GPCR)結合來調節定向細胞遷移(趨化性),粘附,細胞定位和細胞間相互作用,即所謂的經典趨化因子受體。趨化因子還與非典型趨化因子受體(Atypical Chemokine Receptors, ACKRs)結合,這些受體也是七個跨膜受體,但不是G蛋白偶聯,也不會誘導趨化性。趨化因子系統由近50個趨化因子配體、20個信號GPCR和4個ACKR組成,在發育、穩態、炎癥、感染和病理過程(包括腫瘤發生)中起著重要作用[4]。下圖是趨化因子及其受體的結合情況[5]

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圖二:趨化因子及其受體結合情況:其中趨化因子受體使用CCR(綠色)、CXCR(紅色)、XCR(橙色)或CX3CR(藍色)表示。趨化因子用淺藍色方框表示。


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集落刺激因子

(Colony-Stimulating Factor, CSF)

能夠刺激多能造血干細胞分化、增殖,并形成某一譜系細胞集落的細胞因子,是血細胞發生的重要刺激因子,根據集落刺激因子的作用范圍,可以分為粒細胞CSF(G-CSF)、巨噬細胞CSF(M-CSF)、粒細胞和巨噬細胞CSF(GM-CSF)、多能集落刺激因子(multi-CSF;又稱IL-3)、紅細胞生成素(EPO)和血小板生成素(TPO)等[6]

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生長因子(Growth Factor, GF)

是一類通過與特異的、高親和的細胞膜受體結合,調節細胞生長與其他細胞功能等多效應的多肽類物質。存在于血小板和各種成體與胚胎組織及大多數培養細胞中,對不同種類細胞具有一定的專一性。其分類和作用可以總結成下列表格:


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WORK SUMMARY REPORT

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產品貨號

英文名稱

中文名稱

SEKH-0059

Human

M-CSF

人巨噬細胞集落

刺激因子

SEKM-0042

Mouse

M-CSF

小鼠巨噬細胞集落

刺激因子

SEKH-0057

Human

GM-CSF

人粒細胞巨噬細胞

集落刺激因子

SEKM-0041

Mouse

GM-CSF

小鼠粒細胞巨噬細胞

集落刺激因子

SEKR-0011

Rat

GM-CSF

大鼠粒細胞巨噬細胞

集落刺激因子

SEKH-0058

Human

G-CSF

人粒細胞

集落刺激因子

SEKM-0040

Mouse

G-CSF

小鼠粒細胞

集落刺激因子

SEKH-0010

Human IL-3

人白細胞介素3

SEKM-0201

Mouse IL-3

小鼠白細胞介素3

SEKH-0056

Human

SCF

人干

細胞因子

SEKM-0131

Mouse

SCF

小鼠干

細胞因子

SEKR-0029

Rat SCF

大鼠干

細胞因子

SEKH-0161

Human 

Erythropoietin

 (EPO)

人紅細胞

生成素

SEKM-0157

Mouse 

Erythropoietin 

(EPO)

小鼠紅細胞

生成素

SEKH-0060

Human 

Thrombopoietin 

(Tpo)

人血小板

生成素

SEKH-0227

Human

LIF

人白血病

抑制因子

SEKR-0153

Rat

CD118/LIFR

大鼠白血病抑制

因子受體

SEKH-0166

Human

EPOR

人紅細胞生

成素受體

SEKH-0451

Human

G-CSF R

人粒細胞集落

刺激因子受體

參考文獻

[1] Capobianchi, M. R.; Uleri, E.; Caglioti, C.; et al. Type I IFN family members: similarity, differences and interaction. Cytokine Growth Factor Rev 2015, 26 (2), 103-111. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2014.10.011.

[2] Broggi, A.; Granucci, F.; Zanoni, I. Type III interferons: Balancing tissue tolerance and resistance to pathogen invasion. J Exp Med 2020, 217 (1). DOI: 10.1084/jem.20190295.

[3] Dostert, C.; Grusdat, M.; Letellier, E.; et al. The TNF Family of Ligands and Receptors: Communication Modules in the Immune System and Beyond. Physiol Rev 2019, 99 (1), 115-160. DOI: 10.1152/physrev.00045.2017.

[4] M?rkl, F.; Huynh, D.; Endres, S.; et al. Utilizing chemokines in cancer immunotherapy. Trends Cancer 2022, 8 (8), 670-682. DOI: 10.1016/j.trecan.2022.04.001.

[5] Ozga, A. J.; Chow, M. T.; Luster, A. D. Chemokines and the immune response to cancer. Immunity 2021, 54 (5), 859-874. DOI: 10.1016/j.immuni.2021.01.012.

[6] Wicks, I. P.; Roberts, A. W. Targeting GM-CSF in inflammatory diseases. Nat Rev Rheumatol 2016, 12 (1), 37-48. DOI: 10.1038/nrrheum.2015.161.



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