细胞因子生成机制及其生物学功能研究

细胞因子

细胞因子是由免疫细胞（例如单核细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞、NK细胞等）以及某些非免疫细胞（如内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞等）在受到刺激后合成并分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质。它们通常通过与相应的受体结合来调节细胞的生长、分化和功能效应，从而在免疫应答中发挥调控作用。细胞因子（cytokine，简称CK）是免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种细胞所产生的一种低分子量可溶性蛋白质，具有调节固有免疫和适应性免疫、促进血细胞生成、调控细胞生长、影响APSC多能细胞以及促进损伤组织修复等多重功能。根据其结构和功能特性，细胞因子可被进一步分类为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子超家族成员、集落刺激因子、趋化因子以及生长因子等多个类别。

简介

细胞因子（cytokine，CK）是由免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种组织细胞（主要为免疫细胞）产生的一类低分子量可溶性蛋白质或多肽、糖蛋白。这类小分子物质在细胞间相互作用中起着介导作用，具有广泛的生物学功能，包括调节固有免疫和适应性免疫、促进血细胞生成、调控细胞生长以及参与损伤组织的修复等。在细胞因子研究的早期，由于其本质尚未明确，人们主要根据其生物学活性进行命名，导致同一细胞因子存在多种名称。随着研究的深入，人们认识到细胞因子主要由白细胞合成，并主要介导白细胞间的相互作用，因此将这些因子统一命名为白细胞介素（interleukin，IL），并按照发现的先后顺序以阿拉伯数字进行编号，如IL-1、IL-2、IL-3等。自1957年Isaac发现干扰素以来，至今已发现超过200种细胞因子，它们包括所有白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、造血因子、生长因子、趋化因子等。现代基因工程和细胞工程技术的迅猛发展，为细胞因子的发现及其结构与功能的研究提供了有力的技术支持。细胞因子的研究成果不仅为临床上疾病的预防、诊断和治疗提供了科学依据，而且特别是在肿瘤、感染、造血功能障碍、自身免疫性疾病等的治疗中展现出了广阔的应用前景。细胞因子可被进一步细分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子超家族、集落刺激因子、趋化因子、生长因子等多个类别，它们在体内通过旁分泌、自分泌或内分泌等多种方式发挥效应，具有多效性、功能重叠性、拮抗性和协同性等多种生理特性，共同构成了一个极为复杂的细胞因子调节网络，参与调控人体多种重要的生理功能。

重组细胞因子的质量控制要求如下：

1. 真实性验证：重组蛋白产品均需经过N末端氨基酸序列分析以确认其身份；在必要时，还需采用SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳）、RP-HPLC（反相高效液相色谱）以及质谱（MS）技术进一步检测其真实性。

2. 纯度评估：通过SDS-PAGE和RP-HPLC方法对重组蛋白产品的纯度进行详细分析，确保产品达到高纯度标准。

3. 生物活性测定：需进行相应的体外（in vitro）或体内（in vivo）活性检测，以验证重组细胞因子的生物活性符合预期。

4. 蛋白含量测定：利用紫外光谱分析结合SDS-PAGE电泳检测蛋白含量；在必要时，还需采用HPLC（高效液相色谱）技术，通过定量标准蛋白溶液进行准确测定。

5. 内毒素检测：采用kinetic LAL（动力学鲎试剂）法检测重组蛋白产品中的内毒素含量，确保产品安全性。

6. 微生物控制：重组蛋白在装瓶前均需经过严格的滤除菌处理，以确保产品无菌。

关于重组细胞因子的状态说明：

市场上主流的重组蛋白产品，通常在不含载体蛋白或其他添加物（如牛血清白蛋白BSA、人血清白蛋白HAS、蔗糖等）的条件下，以低盐形式进行冻干处理。由于此过程中，微量（多以微克计量）的细胞因子会沉积于管内，形成很薄或不可见的蛋白层。因此，建议用户在收到试剂后，务必在开盖前先进行20-30秒的离心操作，以使可能附着于管盖或管壁的蛋白成分聚集于冻干管底部（此时无论能否见到白色沉淀均属正常现象）。

分类

（一）依据产生细胞因子的细胞类型差异分类

1. 淋巴因子（lymphokine）：此类细胞因子主要由淋巴细胞（包括T淋巴细胞、B淋巴细胞和NK细胞等）产生。重要的淋巴因子涵盖IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-12、IL-13、IL-14、IFN-γ、TNF-β、GM-CSF及神经白细胞素等。

2. 单核因子（monokine）：主要由单核细胞或巨噬细胞分泌，如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、G-CSF及M-CSF等属于此类。

3. 非淋巴细胞及非单核-巨噬细胞源性细胞因子：此类细胞因子由骨髓和胸腺中的基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等产生，包括EPO、IL-7、IL-11、SCF、内皮细胞源性IL-8及IFN-β等。

（二）根据细胞因子主要功能的不同进行分类

1. 白细胞介素（interleukin, IL）：自1979年开始命名，由淋巴细胞、单核细胞或其他非单核细胞产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血及炎症过程中发挥着重要的调节作用。目前已报道有三十余种白细胞介素（IL-1至IL-38），且其cDNA基因克隆和表达均已成功。

2. 集落刺激因子（colony stimulating factor, CSF）：根据不同细胞因子刺激造血干细胞或不同分化阶段的造血细胞在半固体培养基中形成特定细胞集落的能力，分别命名为G（粒细胞）-CSF、M（巨噬细胞）-CSF、GM（粒细胞、巨噬细胞）-CSF、Multi（多重）-CSF（即IL-3）、SCF、EPO等。这些CSF不仅能促进造血干细胞和祖细胞的增殖与分化，还能增强成熟细胞的功能。

3. 干扰素（interferon, IFN）：1957年发现的细胞因子，因某种病毒感染的细胞能产生一种物质干扰另一种病毒的感染和复制而得名。根据干扰素来源和结构的差异，可分为IFN-α、IFN-β和IFN-γ，分别由白细胞、成纤维细胞和活化T细胞产生。各类干扰素具有相似的生物学活性，包括抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用。

4. 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）：因最初发现该物质能导致肿瘤组织坏死而得名。根据来源和结构的差异，可分为TNF-α和TNF-β两类，前者由单核-巨噬细胞产生，后者由活化T细胞产生（又称淋巴毒素，lymphotoxin, LT）。两类TNF具有相似的生物学活性，除杀伤肿瘤细胞外，还参与免疫调节、发热和炎症过程。大剂量TNF-α可引起恶液质，因此TNF-α又称恶液质素（cachectin）。

5. 转化生长因子-β家族（transforming growth factor-β family, TGF-β family）：由多种细胞产生，包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2以及骨形成蛋白（BMP）等成员。

6. 生长因子（growth factor, GF）：包括表皮生长因子（EGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、肝细胞生长因子（HGF）、胰岛素样生长因子-I（IGF-1）、IGF-Ⅱ、白血病抑制因子（LIF）、神经生长因子（NGF）、抑瘤素M（OSM）、血小板衍生的内皮细胞生长因子（PDECGF）、转化生长因子-α（TGF-α）及血管内皮细胞生长因子（VEGF）等。

7. 趋化因子家族（chemokine family）：该家族包括四个亚族：（1）C-X-C/α亚族，主要趋化中性粒细胞，成员包括IL-8、黑素瘤细胞生长刺激活性（GRO/MGSA）、血小板因子-4（PF-4）、血小板碱性蛋白、蛋白水解产物CTAP-Ⅲ和β-thromboglobulin、炎症蛋白10（IP-10）及ENA-78；（2）C-C/β亚族，主要趋化单核细胞，成员包括巨噬细胞炎症蛋白1α（MIP-1α）、MIP-1β、RANTES、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1/MCAF）、MCP-2、MCP-3及I-309；（3）C型亚家族，代表为淋巴细胞趋化蛋白；（4）CX3C亚家族，其唯一成员为Fractalkine，对单核-巨噬细胞、T细胞及NK细胞具有趋化作用。

细胞因子受体概述

一、概念

细胞因子是由多种细胞产生的，具有广泛调节细胞功能作用的多肽分子。它们不仅作用于免疫系统和造血系统，还广泛参与神经、内分泌系统的调节，对细胞间相互作用、细胞的增殖分化以及效应功能发挥着重要的调节作用。细胞因子通过与其靶细胞膜表面的受体结合，将信号传递到细胞内部，从而发挥广泛多样的生物学功能。因此，了解细胞因子受体的结构和功能对于深入研究细胞因子的生物学功能是至关重要的。随着研究的深入，人们发现细胞因子受体中存在共享链现象，这为阐明众多细胞因子生物学活性的相似性和差异性提供了受体水平上的依据。此外，绝大多数细胞因子受体存在可溶性形式，掌握可溶性细胞因子受体的产生规律及其生理和病理意义，有助于扩展对细胞因子网络作用的认识。检测细胞因子及其受体的水平已成为基础和临床免疫学研究中的一个重要方面。

二、分类

根据细胞因子受体cDNA序列以及受体胞膜外区氨基酸序列的同源性和结构性，细胞因子受体主要可分为四种类型：免疫球蛋白超家族（IGSF）、造血细胞因子受体超家族、神经生长因子受体超家族和趋化因子受体。此外，还有一些细胞因子受体的结构尚未完全明确，如IL-10R、IL-12R等；而有些细胞因子受体结构虽已明确，但尚未归类，如IL-2Rα链（CD25）。

（一）免疫球蛋白超家族

该家族成员胞膜外部分均具有一个或数个免疫球蛋白（Ig）样结构。属于IGSF成员的细胞因子受体包括IL-1RtI（CD121a）、IL-1RtⅡ（CD121b）、IL-6Rα链（CD126）、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR（CD115）、SCFR（CD117）和PDGFR等，它们可分为几种不同的结构类型，且不同IGSF结构类型的受体其信号转导途径也有差异。

（二）造血细胞因子受体超家族

造血细胞因子受体超家族又称细胞因子受体家族，可分为红细胞生成素受体超家族（ERS）和干扰素受体家族。ERS所有成员胞膜外区与红细胞生成素（EPO）受体胞膜外区在氨基酸序列上有较高的同源性，分子结构上也有较大的相似性。属于ERS的成员包括EPOR、血小板生成素R、IL-2β链（CD122）、IL-2Rγ链等。干扰素受体家族成员包括IFN-α/βR、IFN-γR和组织因子（TF）等，其结构与ERS相似，但N端只含有两个保守性的Cys。

（三）神经生长因子受体超家族

该家族成员除神经生长因子受体（NGFR）外，还包括TNF-RⅠ（CD120a）、TNF-RⅡ（CD120b）、CD40、CD27等。NGFR超家族成员其胞膜外由3-6个约40个氨基酸组成的富含Cys区域。

（四）趋化因子受体

趋化因子受体属于G蛋白偶联受体（GTP-binding protein coupled receptor），又称7个穿膜区受体超家族（STR superfamily）。已发现的趋化因子受体种类包括IL-8RA、IL-8RB、MIP-1α/RANTEsR、NCP-1R和细胞趋化因子受体（RBCCKR）等。趋化因子受体在结构上具有共同特点，如长度较短、氨基酸水平上同源性大于20%、i3富含碱性氨基酸等。

三、共享链

大多数细胞因子受体是由两个或两个以上的亚单位组成的异源二聚体或多聚体，通常包括一个特异性配体结合α链和一个参与信号的β链。α链构成低亲和力受体，β链一般单独不能与细胞因子结合，但参与高亲和力受体的形成和信号转导。已知细胞因子共享链主要有gp130、GM-CSFRβ链和IL-2Rγ链等。这些共享链在细胞因子受体的信号转导中发挥着重要作用。

（一）共享链的种类

细胞因子共享链的种类多样，如gp130为IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR等受体的共享链；KH97/AIC2B为IL-3R、IL-5R、GM-CSFR等受体的共享链；IL-2受体γ链则为IL-2R、IL-4R、IL-7R、IL-9R和IL-13R等受体的共享链。

（二）共享链与细胞因子受体信号转导

细胞因子信号转导首先需要配体与受体结合并诱导受体二聚体（或三聚体）的形成，使二聚体（或三聚体）胞浆部分的相互作用，由此引起不同途径的信号转导。共享链在细胞因子受体的信号转导中发挥着关键作用，如gp130在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信号转导中起着重要作用；KH97/AIC2B则在IL-3、IL-5、GM-CSF的信号转导中发挥着关键作用。

四、可溶性细胞因子受体

在自然状态下，细胞因子受体主要以膜结合细胞因子受体（mCK-R）和存在于血清等体液中可溶性细胞因子受体（sCK-R）两种形式存在。sCK-R具有独特的生物学意义，其水平变化与某些疾病的关系日益受到重视。

（一）sCK-R的产生机理及作用特点

sCK-R的产生大多来自膜受体的脱落，也可通过受体mRNA不同剪接产生分泌型mRNA后直接分泌到细胞外。sCK-R与相应细胞因子结合的亲和力较mCK-R为低，但仍可发挥其独特的免疫学功能，如作为细胞因子转运蛋白、膜受体正常代谢途径以及竞争性地结合mCK-R相应配体等。

（二）sCK-R与临床

检测sCK-R水平在临床中具有重要应用价值，如辅助临床对某些疾病的早期诊断、了解病程的发展与转归、评估患者免疫功能状态及预后等。此外，sCK-R还可作为新的治疗途径，用于减轻或防止炎症性细胞因子造成的病理损害。例如，局部注射sIL-1R可抑制IL-1介导的炎症反应；应用sIL-4R可延长同种异人本移植物的存活、抑制GVHR、降低I型超敏反应等。

 

 

名称	货号	规格
细胞因子技术服务	univ002	项
IFN-γ FITC快速免疫细胞因子检测系统	340449	50T
Acetate 5.5	BR100352	1套
快速免疫细胞因子检测试剂ANTIHUMANTNFALPH 或 TNF-α PE快速免疫细胞因子检测系统	340512	50T