《细胞和分子免疫学》(全本)

第一章　白细胞分化抗原

机体免疫系统是由中枢淋巴器官、外周淋巴器官、免疫细胞和免疫分子所组成。免疫应答过程有赖于免疫系统中细胞间的相互作用，包括细胞间直接接触和通过释放细胞因子或其它介质的相互作用。免疫细胞间或细胞与介质间相互识别的物质基础是免疫细胞膜分子，包括细胞表面的多种抗原、受体和其它分子。细胞膜分子通常也称为细胞表面标记（cell surface marker)。免疫细胞膜分子的研究对于深入了解免疫应答的本质以及临床某些疾病的诊断、预防和治疗都具有十分重要的意义。

免疫细胞膜分子的种类相当繁多，主要有T细胞受体，B细胞识别抗原的膜免疫球蛋白，主要组织相容性复合体抗原，白细胞分化抗原，粘附分子，结合促分裂素的分子，细胞因子受体，免疫球蛋白Fc段受体以及其它受体和分子。白细胞分化抗原是白细胞（还包括血小板、血管内皮细胞等）在分化成熟为不同谱系（lin-eage)和分化不同阶段以及活化过程中，出现或消失的细胞表面标记。它们大都是穿膜的蛋白或糖蛋白，含胞膜外区、穿膜区和胞浆区；有些白细胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇（glyco-sylphosphatidylinositol,GPI）连接方式“锚”在细胞膜上。少数白细胞分化抗原是碳水化合物半抗原。白细胞分化抗原参与机体重要的生理和病理过程。假如：（1）免疫应答过程中免疫细胞的相互识别，免疫细胞抗原识别、活化、增殖和分化，免疫效应功能的发挥；（2）造血细胞的分化和造血过程的调控；（3）炎症发生；（4）细胞的迁移如肿瘤细胞的转移等。

第一节　白细胞分化抗原的分类

80年代初以来，由于单克隆抗体，分子克隆、基因转染细胞系等技术在白细胞分化抗原研究中得到广泛深入的应用，有关白细胞分化抗原的研究和应用进展相当迅速。在世界卫生组织（WHO）和国际免疫学会联合会（IUIS）的组织下，自1982年至1993年已先后举行了五次有关人类白细胞分化抗原的国际协作组会议（International workshop on human leukocyte differentiation antigens),并应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法，将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群，简称CD（cluster of differentiation)。在许多场合下，抗体及其识别的相应抗原都用同一个CD序号，因此在参阅教科书和文献时需加注意。

一、人白细胞分化抗原的分类

迄今为至，人CD的序号已从CD1命名至CDw130(见表1-2），可大致划分为T细胞、B细胞、髓系细胞、NK细胞、血小板、激活抗原、粘附分子、内皮细胞和细胞因子受体等九个组（表1-1）。

表1-1 CD单抗分组（1993）

主要特异性	CD
T细胞	CD1-CD8、CD27、CD28、CD38、CD39、CDw60、CD45、CD45RA、CD45RB、CD45RO、CD98、CD99、CD99R、CD100、CDw101
B细胞	CD10、CD19-CD24、CD37、CD40、CD53、CD72-CD75、CDw76、CD77、CD78、CD79a、CD79b、CD80-CD83、CDw84、CD85、CD86
髓系细胞	CDw12、CD13-CDw17、CD32-CD35、CD64、CDw65、CD66a-CD68、CD87-CD93
NK细胞	CD56、CD57、CD94
血小板	CD9、CD31、CD36、CD4la、CD4lb、CD42a-CD42d、CD61、CD63、CD107a、CD107b、CD26、CD30、CD69、CD70、CD71、CD95-CD97
激活抗原	CD26、CD30、CD69、CD70、CD71、CD95-CD97
粘附分子	CD11a-CD11c、CD15s、CD18、CD29、CD43、CD44、CD44R、CD48、CD49a-CD49f、CD50、CD51/CD61、CD54、CD55、CD58、CD59、CD62E、CD62L、CD62P、CD102-CD104、CDw108
内皮细胞	CD105、CD106、CDw109
细胞因子受体	CD25、CD115、CDw116、CD117、CDw119、CD120a、CD120b、CDw121a、CDw121b、CD122、CDw124、CD126、CDw127、CDw128、CDw130

注：（1）CD是流水编号，但CD110～CD114，CD118、CD123、CD125和CD129暂缺；CD67和CD66b是重复的。

（2）凡CD中带有w的抗原或抗体发CDw108、CDw109尚需继续进行全面鉴定。

（3）有些CD抗原又可进一步划分为不同的成员，一般用小写英文字母表示，但情况有所不同：1）如CD1可分为CD1a、CD1b和CD1c，这三种不同分子是分别由三个不同的、高度同源的基因所编码；2）CD45至少可分为CD45R、CD45RA、CD45RB和CD45RO，它们是同一基因的不同异型（isoform);3)CD2和CD2R是识别同一个分子上不同的表位；4）CD49已进一步划分为CD49a、CD49b、CD49c、CD49d、CD49e和CD49f，它们的基因定位于不同的染色体上，但具有较高的同源性。

（4）CD九个组划分的特异性是相对的，实际上，许多CD抗原的组织细胞分布较为广泛。此外，有的CD抗原可由不同的分类角度而归入不同的组，如IL-2受体a链CD25是活化T细胞的标记，也属于细胞因子受体；再如某些属于T细胞、B细胞、髓系细胞或NK细胞组的CD抗原实际上也是粘附分子。

表1-2　CD分子的主要特征

CD	常用单克隆抗体或代号（　）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CDla	T6,Leu6	Thy,DC,LHC	gp49	TCRγδ的配体？
CDlb	WM-25,4A76,NUT2	Thy,LHC	gp45	TCRγδ的配体？
CDlc	L161,M241,7C6	Thy,DC,Bsub	gp43	TCRγδ的配体？
CD2	9.6,T11,Leu5;(LFA-2,SRBC-R)	T,NKsub.	gp50	与LFA-3（CD58）和CD59结合，T细胞活化
CD2R	T11.3,9.1	Ta	gp50	T细胞活化
CD3	T3,Leu4	T	γ、δ、ε、ζ、η5种链分别为p26,20,19,16,21	T细胞活化
CD4	T4,Leu3a	Tsub	gp55	与MHCⅡ类分子结合，信号转导，HIV受体
CD5	T1,UCHT2,T101,Leu1	T,Bsub	gp67(小鼠Lyt-1类同物）	与CD72结合，T细胞信号转导
CD6	T12,T411	Tsub,Bsub	gp100	？
CD7	3A1,Leu9	Tsub,(NK,Pt)	gp40	？
CD8	α链：T8，Leu2a,UCHT4 β链:T8/2T8,5H7	Tsub(αβ),NKsub(α/α)	gp(36/32),α/α或α/β二聚体	与MHCI类分子结合，信号转导
CD9	PHN200,FMC56	Pre-B,M,Pt	p24(TM-4成员）	血小板活化
CD10	J5;(CALLA)	Pre-B,CALlG	gp100	中性肽链内切酶，水解脑啡肽、趋化肽和P物质
CD11a	MHM24,2F12;CRIS-3	Leu	LFA-1(gp180/95)的α链	与ICAM-1（CD54）和ICAM-2（CD102）结合
CD11b	Mol,OKM1;(Mac-1,CR3,integrin αm	G,M,NK	gp165/95的α链	C3bi和FB受体，与ICAM-1结合，粘附，调理吞噬
CD11c	LeuM5;(CR4,integrin αx)	M,G,NK,Tsub	gp150/95的α链	C3bi受体，调理吞噬
CDw12	M67	M,G,(Pt)	p90～120	？
CD13	My7, MOU28	M,G	gp150	氨肽酶
CD14	Mo2,UCHM1,LeuM3	M,(G,LHC)	gp55(GPI连接）	LPS/LPS结合蛋白复合体受体
CD15	MY1,LeuM1	G,(M),RS	Lewis*3FAL,X-hapten,Le^x	参与吞噬
CD15s	(Sialyl CD15)	G,M	SialylLewis^x(sLe^x)	CD62E和CD62P配体，白细胞粘附到En和Pt
CD16a	HUNK2,Leu11,MEM-154(FcγRⅢA/FcγRⅢB）	NK,G,Mo,Mac	gp50-70(穿膜形式）	ADCC，NK活化
CD16b	ID3(FcγRⅢB）	G,M	48（GPI连接）	？
CDw17	GO35	G,M,Pt	乳糖基酰鞘氨醇	？
CD18	MHM23;(LFA组β链，integrin β2)	Leu	gp95,LFA-1,CR3、p150/95的β连	ICAM-1（CD54）、ICAM-2（CD102）、C3bi配体，粘附，调理吞噬
CD19	B4,Leu12	B	gp90	调节B细胞活化
CD20	B1,Leu16	B	p37/35(非糖基化穿膜磷蛋白）	Ca2+通道？调节B细胞活化
CD21	B2,OKB-1;(CR2)	Bm,FDC	p140	C3d/EBV受体，B细胞活化，结合sCD23
CD22	HD39,Leu14,SHCL-1,HC2 BL-CAM	B	gp130/140，髓鞘（磷）脂相关蛋白类似物（MAG）	与CD45RO结合，B细胞粘附、B细胞活化？
CD23	MHM6,Leu20;(FcεRⅡ)	Bm，Ba,,Ma,Eo	gp45～50	参与IgE生成的调节，调节B细胞分化，IgE介导的ADCC，结合CD21？
CD24	BA-1	B,G	gp41/38	？
CD25	TAC,7G7/B6;(IL-2Rα)	Ta,Ba,Ma	gp55	组成高亲力受体，T细胞生长
CD26	5.9,Tal	Ta,B,Mac	gp120	二肽酰肽酶Ⅳ（DPPⅣ），HIV另一类受体？
CD27	VIT14,S152,OKT18A	Tsub	p55,NGF受体家庭	CD70的配体
CD28	9.3	Tsub,Ba	gp44	与CD80、CD86互为配体

续表2

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD29	4B4,(integrinβ1,FNRβ)	广泛分布	gp130,GPⅡa	与ECM粘合，细胞间粘附，结合VCAM-1（CD106）
CD30	Ki-1	Ta,Ba,Rs	gp105,NGF受体家族	与淋巴细胞存活和增殖有关
CD31	SG134,TM3,HEC-75;(PECAM)	Pt,M,G,B	gp140,血小板GPⅡa	粘附
CD32	CIKM5,41H16(FcγRⅡ)	Mac,G,B,Eo	gp40	凝聚IgG FcR，吞噬，ADCC
CD33	MY9,H153,L4F3	M,BM	gp67	？
CD34	MY10,ICH3	BM	gp105～120	生长因子受体？调控早期造血
CD35	TO5,E11,(CR1)	G,M,B,NKsub,RBC	p160～260	结合C3b，调理吞噬
CD36	5E1,ESIVC7,OKM5	M,Pt,(B)	gp88，血小板GPⅢb	结合ECM，血小板粘附
CD37	HD28,HH1	Bm,(T,M)	gp40～52	？
CD38	Leu17,T16,OKT10	PC,Ta,Thy,	p45	？
CD39	AC2,G28-10	Bm,(M),FDC	gp70～100	？
CD40	G28-5,EA-5	B,FDC	p50,NGF受体家族	B细胞生长和记忆细胞产生
CD41	PBM6.4,PL273;(integrinαⅡb)	Pt	GPⅡb/Ⅲa中的GPⅡb(gp120/25)	血小板凝集和活化Fb，结合ECM的受体
CD42a	FMC25,GR-P	Pt,Meg	gp23,血小板 GPⅨ,形成GPIb/Ⅸ复合物	血小板粘附，结合vWF
CD42b	PHN89,AN51	Pt,Meg	gp135/25,血小板GP1b-α形成GPIb/Ⅸ复合物	血小板粘附，结合vWF
CD42c		Pt,Meg	22，血小板GPIb-β
CD42d		Pt,Meg	85，血小板GPV
CD43	OTH71C5,G19-1;(Leukosialin)	T,G,M	gp95,Sialophorin	T细胞活化？与CD54结合

续表3

CD	常用况隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD44	GRHL1,Hermes,F10-44-2(Pgp-1,ECM-RⅢ)	Leu	gp80～215	粘附ECM，T细胞活化，淋巴细胞归位受体
CD44R	FW11,24		CD44限制性表位（外显子v9剪接的变异体）
CD45	T29/33,BMAC1;(T200)	Leu	p170～240，白细胞共同抗原（LCA）	PTP酶，调节信号传导调节信号传导
CD45RA	G1-15,F8-11-13,Leu18;(限制性LCA）	Tsub,B,M,(G,NK)	gp220	调节信号传导
CD45RB	PT17/26/16;(限制性LCA）	Leu	gp190/205/220	调节信号传导
CD45RO	UCHL1；（限制性LCA)	Tsub,Bsub,G,M	gp190	与CD22结合，调节信号传导
CD46	HULYM5,J48	Leu,Pt	膜辅助因子蛋白（MCP），gp56/66	调节补体活化，麻疹病毒受体
CD47	BRIC126,CIKM1	广泛分布	gp47～52，N连接葡聚糖	？
CD48	WM68,LO-MN25	Leu	gp41(GPI联结），与CD58有68%同原	CD2的配体
CD49a	SR84,IB3.1(VLAα1)	T,M	gp210，与CD29组成VLA-1	粘附CA和LM
CD49b	Gil4(VLA-α2,ECMR-Ⅱ，Pt-GPIa)	Leu,Pt	gp165，与CD29组成VLA-2	粘附CA
CD49c	J143(VLAα3,ECMR-1)	T,Bsub,M	gp135/25，与CD29组成VLA-3	粘附FN、CA和 LM
CD49d	B5G10,HP2/1;(VLA-α4)	M,T,B,Thy,Pt	gp150,80,70,与CD29组成VLA-4	粘附FN，结合VCAM-1（CD106），归位受体
CD49e	2H6,3D3(VLAα5,FNRα,ECMR-Ⅳ）	T,Bsub,m	gp130/25，与CD29组成VLA-5	粘附FN
CD49f	GOH3（VLA-α6）	Pt,(T)	gp120/30，与CD29组成VLA-6	粘附LM
CD50	101-1D2，140-11，（ICAM-3）	Leu	gp140/108	粘附，CD11a-CD11b/CD18)配基
CD51	13C2；23C6；NK1-M7（VNRα链，integrin αv)	Pt,Leu	gp125/24，与CD61组成二聚体	粘附VN、FN和vWF

续表4

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD52	YTH66.9;(Campath-1)	Leu	gp21～28	？
CD53	HI36,MEM-53,HD77	leu,BM	gp32～40(TM-4成员）	？
CD54	WEHI-CAMI,OKT27(ICAM-1)	广泛分布	gp90(80～114),细胞间粘附分子-1	与LFA-1和CD43结合，鼻病毒受体，En上恶性疟原虫受体
CD55	143-30,BRIC110,BRIC123;(DAF)	广泛分布	p70，衰变加速因子（GPI联结）	调节补体活化
CD56	Leu19,NKH1;(N-CAM)	NK,(Tsub)	神经细胞粘附分子（N-CAM）的三种异构体gp120,140,180	粘附
CD57	Leu7,HNK-1	NK,Tsub,Bsub	gp110	？
CD58	G26,BRIC5;(LFA-3)	广泛分布	白细胞功能抗原-3，gp40～65(部分GPI联结）	与CD2结合，粘附
CD59	MEM-43,YTH53.1;(TAP,Protectin)	广泛分布	gp18～20(GPI联结）	与CD2结合，抑制MAC
CDw60	M-T32,M-T21,M-T41;(GD3)	Tsub,Pt	乙酰神经氨酸-乙酰神经氨酸半乳糖p105	？
CD61	Y2/51,CLB-thromb/1(VNR-β链, integrinβ3)	Pt,Meg	p105血小板GPⅢa，与CD51组成VNR	结合VN、FN和vWF
CD62E	3B7,4DIO(E-selectin,ELAM-1)	En	gp115	粘附L-selectin、CD15s
CD62L	Leu8,FMC46(L-selectin,LAM-1)	T,B,M,NK	gp75～80	粘附E-selectin,P-selectin?
CD62P	G2,AK-6(P-selectin,GMP-140,PADGEM)	Pt,En	gp140,Lectin family血小板α颗粒	结合PMN、M表面
CD63	RUU-SP2.28,CLB	Pt,M,Mac,(G,T,B)	gp53,血小板致密颗粒（TM-4成员）	CD15s,粘附到En和Pt?

续表5

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD64	MAb32.2,MAb22;(FcγRI）	M	gp70	吞噬、ADCC, Mac活化
CDw65	VIM2，HE10，CF4	G,M	岩藻糖基神经节苷脂	中性粒细胞活化
CD66a	BGP	髓样细胞	180～200（胆汁糖蛋白-1）	？
CD66b	MF25·1（P100,原CD67）	G	95～100	？
CD66c	NCA	髓样细胞	90～95	？
CD66d	CGM1	髓样细胞	30	？
CD66e	CLB-gran/10(CEA)	髓样细胞,上皮	gp180～200	粘附
CD67	(CD66b)	G	95～100	？
CD68	EBM11,Ki-M7,Ki-M6	Mac	gp110	？
CD69	Leu23(AIM)	Ta,Ba,Mac,NK	34,28	活化诱导分子
CD70	Ki-24(CD27L)	Ta,Ba,RS	55,75,95,110,170	CD27的配体
CD71	OKT9;(TfR)	Mac,增殖细胞	p95	铁代谢，细胞生长
CD72	S-HCL2,J3-109,BU-40	B	gp43,39	与CD5结合
CD73	7G2.2.11,AD-2	Bsub,Tsub	p69(GPI连结）	5`一核苷酸外切酶
CD74	LN2,BU-43	B,M	gp41/35/33.Ⅱ类相关恒定链（γ链）	与新合成MHCⅡ类分子结合，参与抗原提呈
CDw75	LN1,HH2	Bm,Tsub	p53,α2.6sialyltransferase	酶活性
CDw76	HD66,CRIS-4	Bm,Tsub	p85/67	？
CD77	38.13(BLA);424/4A11	B	Globotriaosylceramide(Gb3)	？
CDw78	Leu21,AntiBa	B	p67?	？
CD79a	mb-1(Igα)	B	33,40	mIg(BCR)复合成分
cd79b	B29(Igβ）	B	33,40	mIg(BCR)复合
CD80	B7-1，BB1	Ba,Mac,胸腺Stromal cell	60	活化B细胞抗原，CD28、CTLA-4配体，刺激T细胞活化

续表6.

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD81	ID6,5A6(TAPA-1)	B,T,M	22(TM-4成员）	离子通道，增殖抗体靶抗原
CD82	R2,1A4,4F9	B	50～53（TM-4）	信号传递
CD83	HB15	B,DC	43	？
CDw84	2G7,152-ID5	B	73	？
CD85	VWP-55,GH1/75	B,M,PC	120，83	？
CD86	FUN-1，BU63	Bac,Tac,M	80	CD28配体，活化T细胞信号
CD87	UPA-R	髓样细胞	50～65（GPI连接）	结合尿激酶血纤维蛋白溶酶原激活因子
CD88	S5/1,W17/1(C5aR)	髓样细胞	42	补体C5a受体，趋化作用
CD89	79E6，A3（FcαR）	髓样细胞,Tsub,Bsub.	55～75	IgA Fc段受体
CDw90	5E10(Thy-1)	髓样细胞,造血祖细胞	25～35(GPI连接）	T细胞活化，神经细胞粘附
CD91	A11,C2(α2M-R）	髓样细胞	517/85（α/β二聚体）	α2-巨球蛋白受体，与M，Mac分化有关
CDw92	VIM15	髓样细胞	70	？
CD93	VIMD2	髓样细胞	120	？
CD94	HP3Bi(KP43)	NK	43/43（同源二聚体）	调节细胞粘附和溶细胞活性
CD95	71CC,anti-Fas (APO-1/FAS)	活化，广泛	42（三个富含半胱氨酸重复结构）	抗CD95McAb可诱导程序性细胞死亡
CD96	G8.5,TH-111 TACTILE	活化	160	T细胞活化？

续表7

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CD97	VIM3b,VIM3C(BL-KDD/F12)	活化	74，80，89	T细胞活化？
CD98	4F2,2F3	Ta,Thy,NK,M,Pt	80/40（异二聚体）	激酶相关
CD99	D44,FMC29(E2,MIC2)	T,Leu	32	E花结形成；粘附作用
CD99R	HI170,IT4,(E2,MIC2)	T	32	？
CD100	BD16,BB18,A8	T,Ta,NK,M	150	细胞激活和增殖
CDw101	BB27,BA27	T	140	与CD28共表达
CD102	CBR-IC2/1,(ICAM-2)	粘附,Leu,Pt,En	60	粘附，配体LFA-1
CD103	LF61(HML-1,integrin αE)	粘附，Tsub	150，25	粘附，T细胞与上皮细胞相互作用
CD104	439-9B(β4 integrin)	粘附，上皮，Thy,En,角朊	220（形成α6β4二聚体）	与细胞骨架相连
CD105	44G4,1G2(Endoglin,TGF-βRⅢ)	En,Mac	95（S-和L-Endoglin不同胞浆区都含RGD）	TGF-βRⅢ，细胞粘附
CD106	1G11(VCAM-1,INCAM-110)	En,M,BM	100，110	VLA-4配体，参与粘附
CD107a	H5g11,(LAMP-1)	Pt	110	溶酶体相关膜蛋白
CD107b	H4B4(LAMP-2)	Pt	120	血小板激活
CDw108	MEM-150,MEM-121	粘附，Tac	80（GPI连接）	细胞活化
CDw109	8A3,7D1	En,Tac,Pt	170/150（GPI连接）	细胞活化、增殖和信号传递
CD115	MR18(CSF-1R,M-CSFR)	髓样细胞（M，Mac)定向BM	150（c-fms基因产物）	M-CSF受体，细胞生长和信号传递
CDw116	DF2714(GM-CSFRα链）	髓样细胞（PMN,Eo,M,Mac)BM	75～85（与β链组成高亲和力受体）	GM-CSF受体，细胞生长和分化
CD117	17F11(SCFR,cKIT)	Mas,BM	145	SCF受体，肥大细胞生长，增强其它细胞因子信号传递

续表8

CD	常用克隆抗体或代号（）	主要表达细胞	分子量（kDa)和结构	功能
CDw119	3B1,B8(IFN-γR)	广泛	90	IFN-γ受体，细胞活化，MHC抗原表达
CD120a	MR-1(TNFR;55kD)	广泛	55，NGF受体家族	TNF受体，与Fas抗原共调变
CDw120b	MR2-1(TNFR;75kD)	T，B，M	75，NGF受体家族	TNF受体
CDw121a	hIL-1R1-M1(IL-1RⅠ型）	广泛，T，B，En,Eb,上皮	80	IL-1受体
CDw121b	hIL-1R2-M22(IL-1RⅡ型)	广泛	68	IL-1受体，T细胞活化
CD122	2RB(IL-2R,75kD,IL-2Rβ)	T，B，NK	75	IL-2受体，激活T、B和M
CDw124	hIL-4R-M57(IL-4R)	造血细胞，Fb，上皮	140	IL-4受体，细胞生长、分化
CD126	B-C22(IL-6R)	T,Bac	80（与gp130组成高亲和力受体）	IL-6受体，细胞生长、分化
CDw127	H2,hIL-7R-M20(IL-7R)	淋巴样，髓样细胞	75	IL-7受体，细胞生长
CDw128	GB20(IL-8R)	PMN，Eo,B,M	58～67	IL-8受体，趋化和活化PMN
CDw130	AM64(IL-6R-gp130SIG)	广泛	130（与IL-6R，IL-11R，LIFR、OSMR和CNTFR组成高亲和力受体）	IL-6受体gp130，转导信号

注：Thy：胸腺细胞；DC：树突状细胞：FDC：滤泡树突状细胞；B：B细胞；Bsub:B亚群；Pre-B，前B细胞；Bm：成熟B细胞；Ba:活化B细胞；T：T细胞；Tsub：T亚群；Ta：活化T细胞；M：Ma：活化单核细胞；Mac：巨噬细胞；Mas：肥大细胞；PC：浆细胞；G：粒细胞；PMN：多形核细胞；My：髓样细胞；NK：自然杀伤细胞；NKsub:NK亚群；LHC：表皮郎罕氏细胞；RS：Reed-Srtenterg细胞；NEC：神经内分泌细胞；RBC：细细胞；Pt：血小板；Eo：嗜酸性粒细胞；BM：骨髓细胞；Meg:巨核细胞；Fb：成纤维细胞；En：内皮细胞；Leu：白细胞；gp：糖蛋白；p：蛋白质；VLA：很晚出现在抗原；CALLA：共同型急性淋巴母细胞白血病抗原；LAMP：溶酶体相关膜蛋白；MCP：膜辅蛋白；MAC：膜攻击单位；LFA：淋巴细胞功能相关抗原；CR：补体受体；3FAL：3-fucosyl-N-acetyl-lactosamine;PECAM:血小板内皮细胞粘附分子；ECMR：细胞外基质受体；LCA：淋巴细胞共同抗原；PTPase：磷酸酪氨酸磷酸酯酶；ICAM：细胞间粘附分子；N-CAM：神经细胞粘附分子；TAP：T细胞活化蛋白；Tyr-P：磷酸化酪氨酸；VCAM：血管细胞粘附分子；GPI：糖基磷脂酰肌醇；AIM：活化诱导分子；LIF：白血病抑制因子；OSM：抑瘤素-M；CNTF：睫状神经营养因子；CA：胶原蛋白；LM：层粘连蛋白；FN：纤粘连蛋白；FB：血纤维蛋白原；vWF：von Willbrand因子；TM-4：四次跨膜家族。

二、小鼠白细胞分化抗原

大多数白细胞分化抗原在生物进化过程中具有保守性，这是不同种的动物执行相同或相似生物学功能的需要。小鼠是免疫学常用的实验动物，而且对某些人白细胞分化抗原的结构和功能的了解首先是从小鼠或小鼠源性的细胞实验模型得知的，表1-3列举了部分与人CD抗原类同的小鼠造血细胞表面抗原，以供参考。

表1-3　与人CD抗原类同的小鼠造血细胞表面抗原

小鼠表面抗原	CD类同物	分　布	功　能	分子量（kDa)	染色体定位
Lyt-1	CD5	T，B亚群		70	19
Lyt-2	CD8a	CTL	CTL粘附	30	6
Lyt-3	CD8b	CTL	CTL粘附	35	6
L3T4	CD4	Th/Ti	结合MHCⅡ类分子	52	6
Ly-5	CD45	白细胞，干细胞，滤泡状树突细胞，有核红细胞，胸腺细胞	B细胞成熟	200，210，200，190	1
Ly-5	CD45R?	前B，B，CTL亚群		220	1
Ly-15	CD11a	T，B，髓样细胞，NK，红样细胞，髓样干细胞	CTL粘附	177	7
Ly-17	CD32	B，髓样,干细胞,T？郎格罕细胞?	IgG2b/1Fc受体	55～60	1
Ly-37	CD2	T，B，Thy	T细胞活化，红细胞受体	50～60	3
Ly-38	CD1				3
Ly-40	CD11b	Mδ，B，Lyt-1阳性B细胞	C3bi受体	165
Ly-43	CD23	B	IgE Fc受体	49	1
Ly-42	CD25	T，B	IL-2受体α链	47～53
Ly-44	CD20	B

第二节　白细胞分化抗原的应用

CD抗原及其相应的单克隆抗体在基础和临床免疫学研究中已得到广泛的应用。在基础免疫学研究中，CD主要应用于：（1）CD抗原的基因克隆，新CD抗原及新配体的发现；（2）CD抗原结构与功能关系；（3）细胞激活途径和膜信号的传导；（4）细胞分化过程中的调控；（5）细胞亚群的功能。在临床免疫学研究中，CD单克隆抗体可用于：（1）机体免疫功能的检测；（2）白血病、淋巴瘤免疫分型；（3）免疫毒素用于肿瘤治疗、骨髓移植以及移植排斥反应的防治；（4）体内免疫调节治疗。有关与免疫功能相关的CD分子归纳于表1-4。有关与T细胞表面分子、B细胞表面分子以及NK细胞的表面标记参见第七章。与CD有关的Ig超家族、粘附分子、补体受体、细胞因子受体等分别在本书的有关章节中加以介绍。

表1-4　与免疫功能有关的CD

免疫功能

细胞受体 TCR　CD3、CD4、CD8mIg　mb-1/Igα（CD79a)、B29/Igβ/(CD79b)CR　CR1(CD35)、CR2(CD21)、CD3(CD11b/CD18)、CR4(CD11c/CD18)、C5aR(CD88)　FcR　FcγRI(CD64)、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ(CD16)、FcεRⅡ(CD23)FcαR(CD89)
细胞因子受体IL-2Rα(CD25)、M-CSFR(CD115)、GM-CSFR(CDw116)、SCFR(CD117)、　IFN-γR(CDw119)、TNF-αR(CD120)、IL-1R(CDw121)、Il -2Rβ(CD122)、IL-4R(CDw124)、IL-6R(CD126)、IL-7R(CDw127)、IL-8R(CDw128)、gp130(CDw130)细胞间、细胞基质相互识别白细胞粘附分子-内皮细胞粘附分子：LFA-1（CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)Mac-1(CD11b/CD18)-ICAM-1(CD54)VLA-4(CD49d/CD29)-VACM-1(CD106)L-selectin(CD62L)-E-selectin(CD62E)、P-selectin(CD62P)CD15-E-selectin(CD62E)、P-selectin(CD62P)淋巴细胞归位受体-血管内皮细胞地址素：L-selectin(CD62L)-PNAdCLA-E-selectin(CD62E)LFA-1(CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)VLA-4(CD49d/CD29)-VCAM-1(CD106)CD44-MAdLPAM-2(CD49d/β7）-MAd、VCAM-1(CD106）白细胞粘附分子-细胞外基质：VLA-1(CD49a/CD29)-CA、LMVLA-2(CD49b/CD29)-CA、LMVLA-3(CD49c/CD29)-FN、LM、CAVLA-4(CD49d/CD29)-FNVLA-5(CD49e/CD29)-FNVLA-6(CD49f/CD29)-LMα7β1（-/CD29）-LMVNR-β1（CD51/CD29）-VN、FNMac-1(CD11b/CD18)-FBP150,95(CD11c/CD18)-FBGPⅡbⅢa(CD41/CD61)-FB、FN、vWF、TSPVNR（CD51/CD61）-VN、FB、vWF、FN、CA、TSPα6β4（CD49f/CD104)-LMVNR-β5(CD51/-)-VNCD51/ β6-FNCD49d/β7-FNGPIb-α/IX（CD42b/CD42a)-vWF免疫细胞间相互识别：CD22-CD45ROCD2-LFA-3(CD58)CD4-MHCⅡ类分子CD5-CD72CD 8-MHCⅠ类分子LFA-1（CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)CD28-B7/BB1（CD80）CD27-CD70参与白细胞激活T细胞：CD2（T细胞旁路激活途径）、CD3（信号转导）、CD4、CD5、CD8、CD28、　CD43、CD44、VLA-4（CD49d/CD29)、CDw90B细胞：CD19（抑制G→C₁，抑制Ig分泌）、CD20（抑制细胞周期）、CD21（活化B细　胞）、CD22（Ca²⁺升高，促进G→G₁）、CD23(B细胞分化）、CD40（B细胞生　长）、CD72、CD73（G→G₁）、CD80（B细胞活化）髓样细胞：CD14（髓样细胞氧化爆发？）、CDw65（中性粒细胞活化）NK：CD16（NK活化）、CD2、CD3非谱系：CD69（活化诱导分子，AIM）与细胞膜表面酶有关CD10（中性肽链内切酶）、CD13（氨肽酶）、CD26（二肽酰肽酶Ⅳ）、CD45（酪氨酸磷酸酯酶）、 CD73（5`核苷酸外切酶）、CDw75（具有酶活性）与病毒受体有关CD21（EB病毒R）、CD4（HIVR）、CD54（鼻病毒R）、CD46（麻疹病毒受体）

一、与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

T细胞是一类重要的免疫活性细胞，除直接介导细胞免疫功能外，对机体免疫应答的调节起关键作用。T淋巴细胞本身的识别活化及效应功能的发挥，不仅与外来抗原、丝裂原和多种细胞因子密切相关，而且有赖于T细胞相互之间、T细胞与抗原提呈细胞（APC）之间以及T细胞与靶细胞之间的直接接触。T淋巴细胞识别抗原的受体是T细胞受体（t cell receptor,TCR)与CD3所组成的复合物（TCR/CD3）。在识别过程中还有赖于抗原非特异性的其它细胞表面分子的辅助，这些辅助分子（accessory molecules)主要包括CD4、CD8，MHC Ⅰ类分子、Ⅱ类分子，LFA-1（CD11a/CD18)、CD49d、e、f/CD29(VLA-4、VLA-5、VLA-6）、CD28、CD44、CD45、ICAM-1（CD54），LFA-2（CD2）和LFA-3（CD58）等。

有关MHCⅠ类、Ⅱ类分子的结构和功能在第六章“MHC及其临床应用”中讨论。VLA-4、VLA-5、LFA-6、LFA-1、ICAM-1、CD44见第二章“粘附分子”。有关CD45在第八章“免疫球蛋白超家族”中阐述。

图1-1 参与T细胞对靶细胞识别的分子（模式图）

T细胞表面的辅助分子有以下特点：

（1）存在于T细胞上的辅助分子可特异地与存在于APC或靶细胞上的某些分子（配体）相结合，如LFA-1和CD2可分别与ICAM-1和LFA-3结合。

（2）辅助分子本身不具有多态性，在一个物种所有个体的所有T细胞的某一种辅助分子的结构基本上是相同的。

（3）辅助分子可加强T细胞与APC或靶细胞结合的程度。

（4）许多辅助分子具有转导信号的功能，如CD2、CD4和CD8等分子。

（5）有些辅助分子如CD2、CD4、CD8、CD28、Thy-1等其编码的基因属于Ig基因超家族；有些辅助分子如LFA-1、VLA-4、VLA-5和VLA-6等编码的基因属于integrin 基因超家族。

（6）T细胞膜表面辅助分子作为膜表面重要的标记已被应用于临床的诊断和治疗。

（7）细胞因子可调节辅助分子的表达，从而改变细胞间粘附的能力，这是细胞因子免疫调节作用的一个重要方面。

（一）T细胞受体

T细胞受体（T cell receptor,TCR或Ti）是T淋巴细胞表面识别外来抗原与自身MHc Ⅰ类抗原（或Ⅱ类抗原）复合物的受体，在同种异体移植中TCR也识别单独的非已的MHC抗原。目前已经证实，TCR在细胞表面与CD3密切结合在一起组成TCR/CD3复合物，TCR识别抗原后刺激信号是通过CD3分子传递的。

1.T细胞受体的类型和结构　TCR中的多肽链是异质性的。根据抗原结构和编码基因不同，已发现有α、β、γ和δ四种多肽链。关于TCR多肽链的结构大多是从分析TCR多肽链cDNA或基因组克隆（genomicclones)而来，编码TCR多肽链的基因属于免疫球蛋白基因超家族成员。成熟TCR肽链分子量在40～60kDa之间。根据TCR中异源双体的组成的不同，TCR可分为以TCRαβ和TCRγδ两种类型。

（1）TCRαβ：CD阳性TCRαβT细胞可识别非已MHCⅡ类抗原（同种异体抗原）或自身MHCⅡ类抗原与加工后抗原的复合物CD8阳性TCr αβT细胞则可识非已MHCⅠ类抗原或自身MHC Ⅰ类抗原与加工后抗原的复合物TCRα链分子量40～50kDa的酸性糖蛋白，β链40～50kDa不带电或碱性糖蛋白。α和β链各由一个可变区（V区）和一个恒定区（C区）组成，与Ig的V区和C区大小相似，属于免疫球蛋白超家族成员。TCRα、β链的V区约含102到109个氨基酸，在V区部分由两个半胱氨酸形成链内二硫键，组成约含50～60氨基酸残基的环肽，这与IgV区结构和功能相似，是特异性识别外来抗原的结构域。TCRα、β链的C区约含138到179个氨基酸，每个C区形成由链内二硫键连接的环肽。α、β链在连接肽（connectingpeptide)形成链间二硫键。穿膜区约由20～24氨基酸组成,α链穿膜区含有带正电的1个赖氨酸和1个精氨酸残基,β链穿膜区含有1个带正电的赖氨酸残基,这些带正电的氨基酸与CD3γ、δ和ε链穿膜区带负电的谷氨酸和/或天冬氨酸形成盐桥，稳定TCR/CD3复合物结构，并与CD3传递信息有关。α、β链胞浆部分只有5～12氨基酸长的尾部（图1-2）。

图1-2 TCRαβ异源双体模

（2）TCR γδ：TCRγ和δ链各包括一个Ig样的V区和C区、连接肽、疏水的穿膜区以及一个短的胞浆区尾部，在连接肽区可形成链间的二硫键。γ和δ链的穿膜区各含有1个带正电的赖氨酸，此外δ链还有1个带正电的精氨酸，这些带正电的氨基酸与CD3γ、δ和ε链穿膜区带负电的天冬氨酸或谷氨酸形成盐桥。在氨基酸水平上分析，TCRγ链与β链同源性较高，而TCRδ链与α链同源性较高。在人类TCRγδ有二硫键相连和非共价相连两种形式，而在小鼠只发现二硫键相连的TCRγδ形式。人γ链分子量为36～55kKa，δ链为40～60kDa，γ、δ链的分子量大小取决于多肽骨架的长度和糖基化的程度。

有关TCRα、β、γ、δ链基因的结构和重排见第三章“免疫球蛋白超家族”

2.两种类型TCR T细胞的比较　TCRαβ与TCRγδ不仅组成受体多肽链的结构不同，而且具有这两种类型受体T细胞的分布、表型、发育以及功能也有差别（表1-5）。

表1-5　TCRαβ与TCRγδ细胞特性的比较

特性		TCRαβ	TCRγδ
分　布	PBL	60～70%	0.5～15%
分　布	其它部分		小鼠树突状表皮细胞（DEC）、小鼠粘膜上皮内淋巴细胞（IEL）
表　型	CD4+CD8-	60～65%	<1%
	CD4-CD8+	35%	20～50%
	CD4-CD8-	<1%	50～80%
	CD2	100%	100%
	CD5	>95%	-或+（弱）
发　育		胸腺后期	胸腺早期（早于TCRαβ）
功　能		（1）识别MHC与加工处理多肽的复合物	（1）识别外来抗原的MHC限制尚有争论，识别破伤风类毒素可能受MHCⅡ类抗原限制；小鼠TCRγδ对合成肽反应受Qa分子限制。
		（1）识别MHC与加工处理多肽的复合物	（2）识别非已MHC及MHCⅠ类抗原相关分子（TLa、CD1）
		（2）识别非已MHC
		（2）识别非已MHC	（3）产生些细胞因子（IL-2、IL-4、IL-5、GM-CSF、IFN-γ）
		（3）产生多种淋巴因子	（4）某些TCRγδ细胞可杀伤靶细胞
		（3）产生多种淋巴因子	（5）调节TCRαβ的发育。
		（4）杀伤病毒感染等靶　细胞
		（4）杀伤病毒感染等靶　细胞	（6）上皮屏障（针对肠毒素、分枝杆菌热休克蛋白等）

注：树突状表皮细胞dendriticepidermal cell, DEC

上皮内淋巴细胞intraepithelial lymphocyte　IEL

在正常外周血中，CD4-CD8+、CD4+CD8-、CD4+CD8+和CD4-CD8-四种表型不同的T细胞分别占T细胞总数的25%、70%、1%和4%左右，其中前三种表型TCR类型主要为TCRαβ，而CD4-CD8-T细胞主要为TCRγδ。以下疾病可见外周血或局部TCRγδ细胞数量或比率升高：（1）重症联合免疫缺陷、常见可变型免疫缺陷、Wiskott-Aldrich综合征、Di-George综合征、白血病患者骨髓移植等病人外周血中TCRγδ细胞百分率增加；（2）少数急性T细胞白血病、T细胞恶性淋巴瘤患者为TCRγδT细胞发生恶性变；（3）慢性淋巴细胞性白血病、大颗粒淋巴细胞（LGL）白血病病人PBMC中TCRγδT细胞百分率增加；（4）肾移植患者排异反应晚期外周血中TCRγδ细胞增加；（5）类风湿性关节炎患者关节腔滑液中TCRγδ阳性细胞比率要高于外周血中TCRγδ细胞比例，推测TCRγδ可能参与局部炎症的发生；（6）经结核杆菌免疫后的局部淋巴引流液中TCRγδT细胞比例增加，麻风结节病灶中有很高比例的TCRγδT细胞，提示TCRγδT细胞对分枝杆菌所致的感染免疫中起重要作用；（7）HIV、EBV感染时外周血TCRγδT细胞比例增加。

[超搞原]有的抗原不经过APC处理和递呈可直接激活CD4阳性T细胞称为超抗原（superantigen,SAg),具有类似致分裂原的作用。SAg对T细胞的激活采取一种独特的方式，即分子一端和TCRβ链上V基因产物结合，别一端和APC表面MHCⅡ类分子相结合。因此SAg发挥作用需有两类细胞：表达TCRβ链的CD4+T细胞和表达MHCⅡ类抗原的辅佐细胞。外源性的SAg主要是葡萄菌、链球菌、支原体等微生物产生的毒素，其中以葡萄球菌肠毒素A（Staphylococcus enterotoxin A,SEA）研究得最多，SEA往往取用特定TCR基因片段Vβ6.9及Vβ22，SEA另一侧与HLA-DR分子β1结构域的α螺旋相结合。

SAg激活CD4+T细胞使之释放IL-2，IFN、TNF等细胞因子，诱导CTL分化为效应细胞，可杀伤对NK、LAK高度抵抗的白血病细胞。

（二）CD3（T3、Leu4）

CD3分子分布于成熟T淋巴细胞表面，至少由γ、δ、ε、ζ、η5种多肽链组成，与T细胞抗原受体非共价连接（图1-3）。CD3单克隆抗体可诱导CD3多肽和TCR共帽形成（co-capping)，并诱导T淋巴细胞活化。TCR识别外来抗原与自身MHC分子形成的复合物，CD3对于信号的传递具有重要作用。

图1-3 TCR/CD3结构模式图

T细胞在胸腺发育过程中，CD3γ、δ和ε基因的表达要早于TCRα、β链基因的表达。CD3γ、δ和ε基因产物通过翻译后的修饰形成核心结构，在内织网处，此核心结构与TCRαβ异源双体形成复合物后转移到高尔基氏体，进行N连接的糖基化。ζ-ζ同源双体与TCRαβ/CD3γδεε结合后组成一个完整的复合物TCRαβ/CD3γδεεζζ（少娄分子为TCRαβ/CD3γδεεζη）。最近发现一个分子量为28kDa的ω连或T细胞受体相关蛋白（t cell receptor associated protein,TRAP),可能具有控制TCR/CD3复合物在内织网中装配和转移的功能，但确切的机理尚不明了。ω链不表达于细胞膜表面。

图1-4 TCR/CD3复合物模式图

1.CD3γ、δ和ε链　CD3γ、δ和ε链基因有高度的同源性，在人类位于第11号染色体，小鼠9号染色体，这三种链的基因可能从一个祖先基因通过基因复制而来。CD3γ、δ和ε链在细胞膜外都有一个Ig样结构域（C2），都属于免疫球蛋白超家族，但不存在多态性或可变性，因此不直接参与特异性识别抗原。γ、δ和ε链的穿膜部分含有带负电谷氨酸和/或天冬氨酸残基，这与TCRα、δ链穿膜区中带正电赖氨酸、精氨酸以及β、γ链穿膜区中的赖氨酸相互作用有重要作用。γ、δ和ε链胞浆部分含44到81氨基酸残基，提供了把信息传导到细胞内的条件。γ链分子量为25～28kKa，有2个糖基化点，氨基端89个氨基酸残基为亲水性，组成胞膜外区，穿膜区含27个氨基酸残基，胞浆内区44氨基酸残基，胞浆内113位丝氨酸残基可能是磷酸化位点。δ链分子量为20kDa，含有2个糖基化点，胞浆内126位丝氨酸可能是磷酸化位点。CD3δ链抗体能非特异性地活化T细胞，促进T细胞有丝分裂。ε链分子量为20kDa包括氨基端104亲水氨基酸的胞膜外区，穿膜区26个氨基酸残基，胞浆内区81个氨基酸残基。目前所制备的单克隆抗体中大部分是针对CD3ε链。

2.CD3ζ和η　ζ（zeta)和η（eta)链结构相似，而与CD3γ、δ和ε链无同源性。ζ和η链分子量分别为16kDa和21kDa，它们的胞膜外以及穿膜区和结构相似，但有胞浆区不同。胞膜外区很短，只有9个氨基酸残基，含有半胱氨酸，ζζ之间或ζη之间形成二硫键。ζ和η链穿膜部分各有一个带负电的天冬氨酸。ζ和η链胞浆内区分别有113个和155个氨基酸残基，具有多个酪氨酸磷酸化的位点。最近研究证实，CD3ζ链可能与NK细胞上Fcγ受体相连。此外，ζ链与FcεRⅠγ亚单位有很高的同源性。

CD3γ、δ和ε链是单链，而ζ则以ζ-ζ同源双体存在于80～90%T细胞中，有10～20%T细胞则以ζ-η异源双体存在。因此最常见的TCR/CD3复合物的组成形式是TCRαβ/CD3γδεεζζ。

在体外，抗CD3McAb可促进T细胞表达IL-2R，产生IL-2、TNF-α、TNE-β、IFN-γ和IL-4等多种细胞因子，诱导非MHC限制的细胞毒作用，增强T细胞、LAK和NK细胞的杀伤肿瘤作用。

1986年美国FDA已批准应用小鼠抗CD3 McAb治疗急性肾移植排斥反应。CD3McAb治疗心、肝移植排斥反应已完成Ⅲ期临床试验，正申请投放市场。

（三）CD4

CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和Ⅰ类抗原结合，不仅可增强T淋巴细胞与APC或靶细胞结合的程度，而且与刺激信号的传递有关。CD4阳性细胞是MHCⅡ类抗原限制的细胞群，CD8阳性细胞是MHCⅠ类抗原限制的细胞群。有关CD4和CD8抗原在胸腺细胞分化过程中的变化以及CD4、CD8T细胞亚群见第七章“淋巴细胞群及其亚群”。

1.CD4分子的结构　为细胞膜表面单链糖蛋白，人CD4分子由458个氨基酸残基组成，包括信号肽23氨基酸残基，胞膜外区374个氨基酸残基，含2个糖基化点，穿膜区21氨基酸残基，胞浆内区含有40氨基酸残基。胞膜外区具有4个IgV样结构域，属免疫球蛋白超家族成员。

图1-5 CD4分子结构模式图

第一个V样区与Igκ链的V区有很高同源性，有3个互补决定区（complementarity-determining region, CDR)。其余3个V样区功能区与Poly IgR的同源性最接近，其中第2和4个V样区中两个半胱氨酸的距离分别为28和42个氨基酸残基，第3个V样区无二硫键。CD4跨膜区与MHCⅡ类分子β链的跨膜区高度同源。编码人CD4基因位于第2号染色体，小鼠第6号染色体，小鼠CD4分子的分子量为55kDa，由457个氨基酸残基组成，信号肽有22个氨基酸残基，N端功能区110个，胞膜外还有一个长序列（long sequence)的区域，含262氨基酸残基，有4个糖基化点，穿膜区25氨基酸残基，胞浆内区含38个氨基酸残基。人和小鼠CD4分子约有55%序列相同，尤以胞浆内区为显。在胞浆部位有3个丝氨酸残基，可能作为PKC磷酸化的底物。CD4胞浆部分功能区高度的保守性表明这一区域的功能是重要的。

2.CD4分子的分布　分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞表面，也发现于某些B淋巴细胞、EBV转化和B细胞、单核吞噬细胞和脑细胞。在人类，OKT4和Leu3McAb可检测CD4抗原。小鼠L3T4是人OKT4的类同物。

3.CD4分子的功能　在成熟的胸腺细胞、外周血和周围淋巴器官中，CD4阳性细胞一般为辅助性T淋巴细胞诱导细胞/抑制性T淋巴细胞诱导细胞（helper inducer/suppressor inducer)。

(1)作为细胞与细胞之间的粘附分子：CD4第1、2功能区与MHCⅡ类分子的非多态部分结合以稳定MHCⅡ类分子限制的T细胞与带有MHCⅡ类分子与抗原复合物的APC细胞相互作用。抗CD4McAb可封闭T细胞的辅助活性。

（2）转导信号：CD4分子胞浆区与蛋白酪氨酸激酶p56^lck相联，对T细胞信号的转导起重要作用（详见第八章）。

CD4分子胞膜外第1个结构区域是HIV外壳蛋白gp120的识别部位，其中CDR2与gp120结合的亲合力最高，CDR3可能与HIV感染靶细胞膜融合有关。可溶性 gp120结合到CD4的反应可被下列试剂所阻断：（1）针对CD4V1区中CDR2、CDR3的McAb；（2）CDR2、CDR3肽段；（3）可溶性CD4 V1肽段；（4）抗gp120抗体。HIV感染机体可引起选择性CD4+细胞的数量减少和功能降低，主要通过以下不同的机理：（1）HIVgp120与T细胞表面CD4分子结合后通过病毒芽生破坏细胞膜，在感染细胞浆内产生大量非整合的病毒RNA直接损伤细胞膜、干扰细胞代谢，影响CD4分子在细胞膜上的表达以及形成短命的合胞体；（2）阻断CD4+T细胞与Mψ细胞表面MHCⅡ类抗原的结合，影响Th细胞对抗原的识别过程；（3）产生抗体损伤CD4细胞，机体产生抗gp120或其他HIV成份的抗体，通过激活补体或ADCC效应损伤CD4阳性细胞；（4）特异性CTL也可通过识别CD4细胞表面的gp120分子而杀伤CD4阳性细胞。最近发现，CD26可能是HIV的另一类受体。

应用基因工程生产的重组可溶性CD4（rsCD4）治疗ARC（AIDsrelated complexes)、艾滋病正在进行Ⅱ期临床试验；抗CD4McAb（Leu3a)也已开始治疗HIV感染的I期临床试验。此外，应用CD4-IgG、CD4-PE（绿脓杆菌外毒素）、CD4-RA（蓖麻毒毒A）等杂交分子杀伤HIV感染的T细胞，作为抗爱滋病的新药也已进入临床验证。1991年美国风湿病学年会上报道了用抗CD4McAb治疗类风湿性关节炎（RA），经治疗后临床症状明显改善，PBMC中CD4阳性细胞的比例和CD4抗原密度明显下降，血清可溶性CD4（sCD4）水平明显升高，血沉、CRP、RF、和总免疫球蛋白水平明显降低。抗CD4嵌合抗体（Centocor公司）治疗类风湿性关节炎、多发性硬化症也已进入Ⅱ期临床验证。抗CD4McAb（Ortho Biotech公司）预防器官移植排斥反应已开始临床验证。

（四）CD8

1.CD8分子的结构　CD8分子是由α、β两条多肽链组成的穿膜糖蛋白，α链分子量34kDa，相当于小鼠的Lyt-2;β链30kDa，相当于小鼠的Lyt-3。每条链各包括1个IgV样结构域、连接肽、穿膜区和胞浆区。α和β链在连接肽处有二硫键相连。部分CD8分子是由同源α链双体（α/α）组成，如在CD8阳性的TCRγδT细胞表面。有报道胸腺细胞上的CD8可能为四聚体。CD8α和β链IgV样区约含110氨基酸残基，与Igκ、λ轻链的V区有30～35%同源性，与V有20～22%同源性，与TCr Vα和Vβ有24%同源性。编码CD8α、β链的基因属Ig基因超家族成员，与编码Igκ链基因密切连锁，定位于第2号染色体，表达前不需要重排。编码小鼠Lyt-2和Lyt -3基因定位于第6号染色体，各有二个等位基Ly2a、Ly2b和Ly3a、Ly3b,分别编码Lyt-2.1、Lyt-2.2和Lyt-3.1和Lyt-3.2。

图1-6 CD8分子结构模式图

2.CD8分子的分布　分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞。在异基因骨髓移植病人中可出现TCRγδCD8α/α表型的T细胞。NK细胞表面的CD8分子为α/α二聚体。

最近发现，通过细胞分泌或/和胞膜外分子脱落的机制，在血清中存在着可溶性CD8分子（sCD8）。白血病、何杰金氏病、艾滋病、急性传染性单核细胞增多症、再生障碍性贫血、同种异体移植、类风湿性关节炎和全身性红斑狼疮等患者血清中sCD8水平增高，其升高的水平与疾病的严重程度、病情变化、治疗反应以及预后有较密切的关系。

3.CD8分子的功能

（1）作为细胞与细胞间的附粘分子MHCⅠ类抗原是CD8分子的配体。CD8分子与MHCⅠ类分子结合可以稳定MHCⅠ类分子限制的T细胞（主要是CTL）与带有MHCⅠ类分子与抗原复合物的靶细胞结合。CD8阳性细胞为抑制性T淋巴细胞/杀伤性T淋巴细胞（suppressor T lymphocyte/cytotoxic Tlymphocyte,Ts/Tc)。T8、Leu2 McAb识别CD8α链，可封闭Tc的活性。

（2）转导信号，目前发现CD8也与蛋白酪氨酸激酶p56^lck相关。在T细胞增殖和分化的信号转导中起重要作用。

抗CD8McAb可预防骨髓移植时移植物抗宿主反应，美国Becton-Dicknson公司生产Leu2已进入Ⅱ期临床验证。

（五）CD2

1.CD2分子的结构和分布　CD2分子又称T11、绵羊红细胞受体（ER）、淋巴细胞功能相关抗原2（LFA-2）和Leu5，是人T淋巴细胞表面的单链糖蛋白，分子量50kDa，CD2基因定位于第1号染色体，属免疫球蛋白基因超家族。编码351氨基酸残基，包括先导序列24氨基酸残基，2个胞外功能区（C2）共185氨基酸残基，有3个糖基化位点，穿膜区和胞浆部分分别为26和116个氨基酸残基，胞浆区富含肺氨酸和碱性氨基酸，胞浆区与活化信号的传递可能有关。在DNA水平上人和小鼠CD2有51%同源性。CD2分子分布于95%的T细胞、50～70%胸腺细胞和大颗粒淋巴细胞（LGL/NK）。

2.CD2分子的功能

（1）粘附功能：CD2分子的配体是LFA-3，后者分布于多种细胞表面。CD2阳性T细胞可结合含有纯化LFA-3的脂质体。CD2分子的功能主要是通过抗CD2McAb对淋巴细胞功能的影响和基因转染技术来研究的。用抗CD2McAb可（1）抑制lectin、同种异体抗原、可溶性抗原等诱导T细胞的增殖反应；（2）抑制T淋巴细胞IL-2合成和分泌；（3）抑制CTL效应相杀伤功能和NK细胞的杀伤活性。CTL与靶细胞之间的抗原非特异性粘附有多种途径，如CD2与LFA-３结合，LFA-1与ICAM-1结合。用抗CD2和抗LFA-1两种抗体，或抗LFA-1和抗LFA-3两种抗体可完全抑制抗原非特异性粘附作用，而抗CD2与抗LFA-3两种抗体只能部分抑制这种粘附作用。CD2与LFA-3之间的粘附功能对于T淋巴细胞TCR识别外来抗原与APC细胞表面MHC抗原复合物、肿瘤抗原、病毒感染靶细胞以及同种异体抗原均有重要的辅助作用。最近研究表明，CD48和CD59也是CD2的配体，参与T细胞的粘附和细胞间的相互作用。

（2）T细胞旁路激活途径（the alternative pathway of T cellactivation): Reinherz成功地制备了识别了CD2三个不同表位的McAbs：（1）T11₁与LFA-3（CD58）的结合有关，由于绵羊红细胞SRBC表达CD58的同源物，T11₁可与SRBC结合形成E花环，抗T11₁McAb可抑制E花环形成；（2）T11₂与CD58结合无关，抗T11₂McAb可诱导T11₃表位出现；（3）T11₃是活化T细胞表达的表位（已命名为CD2R），在诱导T11₃表位出现的过程中，加入蛋白质合成抑制剂T11₃仍能表达，表明T11₃出现并非是一种新合成的蛋白质，而是由于活化后构型变化暴露出来的表位。同时加入抗T11₂和T11₃McAbs可活化T淋巴细胞，促进MHCⅡ类抗原和IL-2受体的表达，并在IL-2受体的表达，并在IL-2存在条件下，活化的T细胞继续增殖，称为T细胞旁路激活途径。T113McAb与表达IL-3的SRBC同T细胞一起孵育，也能刺激T细胞增殖。CD3阴性的胸腺细胞和NK细胞可因CD2而活化，此外，CD2可以与其它膜分子如CD44、CD45的功能有关。

目前关于CD2活化的生理学意义还不十分清楚，CD2阳性胸腺细胞可与LFA-3阳性的胸腺上皮细胞结合，在胸腺微环境的调节下，可能为早期胸腺细胞的活化提供信号，并与胸腺细胞的增殖和分化有关。

（六）CD58（LFA-3）

1.LFA-3分子的结构　淋巴细胞功能相关抗原-3（lymphocyte functionassociated antigen-3,LFA-3)（CD58）是细胞表面糖蛋白，分子量55～70kDa，属免疫球蛋白超家族成员，与CD2分子高度同源，胞膜外区有2个Ig超家族C2样区。CD2和CD58基因都定位于1号染色体，并密切连锁，可能是从同一个基因复制而来。CD2和CD58的结合是属于嗜同种的相互作用（homophilic interaction)。

2.LFA-3分子的分布　分布于T细胞、B细胞、单核细胞、上皮细胞、内皮细胞、结缔组织、成纤维细胞、中性粒细胞和血小板表面。

3.LFA-3分子的功能　LFA-3分子的功能主要是通过应用相应的McAb而得知，抗LFA-3抗体可（1）抑制效应相CTL的活性，可能与抑制CTL与靶细胞之间的粘附有关；（2）抑制lectin、同种异体抗原诱导的T细胞增殖反应。在EB病毒感染的Burkitt氏淋巴瘤细胞株中，发现有的肿瘤细胞由于缺乏LFA-3的表达而抵抗CTL的杀伤作用，提示LFA-3缺损的肿瘤细胞可能与逃逸机体的免疫监视有关。发作性夜间血红素尿症（paroxysmalmocturnal hemoglobinuria,PNH）患者红细胞表面缺乏LFA-3、DAF和FcγRⅢ。

LFA-3以两种形式存在于细胞膜表面：（1）穿膜形式，胞膜外区、穿膜区和胞浆区分别为188、23和12个氨基酸；（2）GPI“锚”形式，如EBV转化的JYB细胞系细胞表面LFA-3分子具有穿膜和GPI“锚”两种形式。

[GPI“锚”]糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinsitol,GPI)是质膜的组成成分，GPI骨架上的乙醇胺通过酰胺键固定于蛋白质的羧基端，成为蛋白质定位于细胞膜上的锚，这种结合到GPI的蛋白质即称为GPI锚蛋白。去污剂溶解脂质双层可获得结合在GPI上的蛋白质，磷脂酶C（PLC）可从细胞表面将糖一肌醇磷脂锚连的蛋白质释放出来，磷脂酰肌醇经PLC降解后所产生的三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）是重要的第二信使。

（七）CD28

1.CD28分子的结构　1980年Hara等首先用单克隆抗体9.3发现了CD28。CD28由两条44kDa多肽借二硫键组成的同源二聚体，分子量为90kDa。成熟的人CD28分子单肽链有202个氨基酸，基中胞膜外区有134氨基酸，属免疫球蛋白超家族成员，有一个IgV样区。人与小鼠CD28分子的同源性为68%。CD28与CTLA-4分子有高度同源，后者主要表达于活化的CTL细胞表面。

2.CD28分子的分布　在外周血淋巴细胞，CD28+细胞占54～86%，其中90%CD4+T细胞和50%CD8+T细胞表达CD28。CD28在CD28+T细胞中表达与功能有一定的关系，CD8+CD28+T细胞表现出MHC限制的细胞毒功能，而CD8+CD28-细胞可抑制抗体产生以及同种异体抗原所诱导的细胞增殖效应。此外，浆细胞瘤及部分活化B细胞也可表达CD28。

图1-7 CD28与CD80分子相互作用示意图

3.CD28分子的功能

（1）T细胞活化的辅助信号：抗CD28可加强PHA、ConA、抗CD2McAb、抗CD3McAb等增殖、活化的效应，增加IL-2、IL-3、TNF-α、IFN-β、GM-γ、GM-CSF等细胞因子产生，激活CTL细胞。此外，抗CD28McAb可诱导T细胞IL-13mRNA的表达。

（2）CD28的天然配体是B细胞活化抗原B7/BB1（CD80），CD28与CD80的结合是T-B细胞相互协作的主要方式，并刺激B细胞活化。

二、与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

（一）BCR复合物

B细胞抗原受体（B cellreceptor,BCR)复合物至少由四种不同的多肽链组成，抗原结合部位是由重链和轻链构成的膜表面Ig的四链结构，此外，在BCR中还含有Igα和Igβ两种多肽链，最近在白细胞分化抗原国际专题讨论会中分别命名为CD79a和CD79b。在人类B细胞，与mIgM相关的Igα和Igβ分别为47kDa和37kDa糖蛋白，属于免疫球蛋白超家族成员，编码Igα和Igβ的基因分别称为mb-1和B29。Igα和Igβ胞膜外区氨基端处均有一个Ig样结构域。Igα和Igβ均可作为蛋白酪氨酸激酶的底物，可能与BCR信号转导有关，因为mIgM和mIgD胞浆区只有3个氨基酸（KVK），不可能单独把胞膜外的刺激信号传递到细胞内。Igα和Igβ胞浆部分尾部有6个保守的氨基酸残基，可能以磷酸化形式与胞浆中不同酶中存在的SH2（src-homology2)结构域结合。

（二）CD19

CD19是一种属于Ig超家族成员、分子量为95kDa的穿膜糖蛋白，分布于B细胞表面，其相应的生理性配体尚不清楚。CD19与B细胞活化和信号的转导有关：（1）CD19单克隆抗体可诱导胞浆内多种底物迅速发生磷酸化；（2）CD19胞浆区可被一种丝氨酸激酶催化而发生磷酸化；（3）CD19胞浆区与src激酶家族Lyn稳定的结合。最近提出一个B细胞最佳信号放大的双重抗原结合模型，这个模式认为B淋巴细胞BCR/Igα、Igβ与抗原结合后，使CD19与CD21相互接近形成复合物，外来抗原及包裹抗原的C3dg分别被BCR和CD21所结合，后者激活CD19/CD21复合物中与CD19紧密结合的src家族Lyn，而使CD19分子胞浆内酪氨酸发生磷酸化，有关信号转导过程参见第八章“淋巴细胞活化过程中信号转导的分子基础”。

（三）CD21

CD21又称2型补体受体（complementreceptor type 2,CR2)和EB病毒受体，是补体激活调节剂家族的一员。

[补体激活调节剂]补体激活调节剂（regulatorsof complement activation,RCA)家族包括2个血浆蛋白H因子和C4bp以及4个膜蛋白CR1、CR2、DAF和MCP。RCA的特点是：（1）含有60～70个氨基酸组成的短同源重复顺序（short consensus repeat ,SCR);(2)结合补体活化裂解片段C3b和C4b；（3）基因定位于染色体1q32处，其基因以MCP-CR1-CR2-DAF-C4bp形式相连锁。

1.CD21分子的结构　为分子量140kDa的单链糖蛋白，N端在细胞外，胞膜外区1005个氨基酸，疏水跨膜区28个氨基酸，富含碱性氨基酸，胞浆区34个氨基酸。胞膜外区组成15个SCR，每个SCR含有60～70氨基酸，有一个含4个Cys的骨架结构，C1-C4、C2-C3间形成两个二硫键，构成一个SCR球状结构，SCR1-2与C3dg包裹的颗粒和EBV结合有关，胞膜外区有10个（或12个）N-糖键。胞浆区有10个可能磷酸化为位点。

2.CD21的分布　主要分布在成熟的B细胞、淋巴滤泡内树突状细胞、部分T细胞，此外，口咽、鼻咽以及宫颈上皮细胞表达与CD21相关的145kDa分子。

3.CD21的功能

（1）促进B细胞增殖：单独CD21交联并不引起B细胞的增殖，在T细胞或T细胞源性低分子量B细胞生长因子（LMW-BCGF）存在下，或抗μ链抗体激活B细胞增殖时，CD21交联具有强烈的促进作用；聚合的C3dg、UV-EBV、CD21单抗可加强TPA刺激的B细胞增殖；在LMW-BCGF存在下，CD21单抗可刺激B细胞增殖；C3dg包裹的颗粒可引起LPS激活的小鼠B细胞连续增殖；可溶性入C3dg诱导Raji细胞不信赖血清的增殖。上述结果提示外周血B细胞被某些刺激物刺激后，CD21介导增殖信号促进B细胞进入细胞周期。最近发现CD23是CD21的一个新的配体。sCD23在体外促进IgE生成，并有BCGF样作用，CD23分子能与CD21结合，推测CD21就是生长因子BCGF的受体。

（2）CD21介导EBV转化B细胞：EBV与CD21（CR2）结合后激活磷脂酶C，水解磷脂酰肌醇，胞浆内Ca²⁺和二酰基甘油水平增加，并活化钙调蛋白和PKC。转化性EBV（如B95-8）感染B细胞后，编码反式激活蛋白（transactivator)EBNA2、LMP激活CD21和CD23基因，导致B细胞持续高水平表达CD21和CD23，CD23脱落后形成sCD23是自分泌的BCGF，与CD21结合并活化CD21分子的酪氨酸蛋白激酶，不断激活PKC，从而导致B细胞的转化和增殖。

（3）CD21参与免疫记忆：病原微生物或蛋白质抗原上覆盖有C3dg时，可与淋巴滤泡内树突状细胞表面CD21结合，在诱导免疫记忆过程中起重要作用。

（4）参与补体的活化：CD21参与补体替代途径的启动以及C3b的固定，且在C3bi裂解为C3dg过程中为丝氨酸蛋白酶Ⅰ因子的辅因子。

（四）CD80（B7/BB1）

CD80cDNA已克隆成功，成熟的CD80分子由262氨斟酸组成，胞膜外区216个氨基酸，穿膜区27氨基酸，胞浆区19氨基酸。B7和BB1分子量分别为44kDa和46kDa，其分子量的差异是由同一核心多肽糖基化程度不同所造成。CD80属免疫球蛋白超家族成员，是B细胞活化抗原，IFN-γ活化的单核细胞也表达CD80。CD28是CD80的配体，CD28与CD80的结合可同时引起T细胞和B细胞的活化，在T、B细胞协作中发挥重要作用。

三、免疫球蛋白Fc段受体

Ig根据其重链抗原性的差异分为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE五类，各类Ig的不同功能主要与其结构有关。机体内许多细胞表面具有不同类Ig Fc的受体，通过Fc受体与Ig Fc的结合，参与Ig介导的生理功能或病理损伤过程。目前已鉴定明确属于CD抗原的Fc受体有FcγR、FcαR、FcεR。

（一）FcγR（CD64、CD32、CD16）

1.FcγR的结构和分布　FcγR可分为FcγRⅠ、FcγRⅡ和FcγRⅢ三类，它们的结构和分布有所不同。

（1）FcγRⅠ（CD64）：70kDa穿膜糖蛋白，属Ig超家族成员，胞膜外区有3个C2结构，基因染色体定位于1q23～24。识别CD64的代表性McAb有McAb22、McAb32.2、197和10.1等FcγRⅠ是高亲合力受体，Kd值为10^-8～10^-9M，主要与人的单体IgG1、IgG3以及小鼠IgG2a和IgG3结合。与人IgG4结合的亲合力明确降低，与IgG2则无结合能力。FcγRⅠ主要分布于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，但表达水平各不相同。FcγRⅠ位点数：15000～40000/每个单核细胞，>50000/巨噬细胞，<1000/新鲜中性粒细胞。IFN-γ可刺激单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表达FcγRⅠ水平增加5～10倍，G-CSF也有这种促进作用。

（2）FcγRⅡ（CD32）：40kDa穿膜糖蛋白，属于Ig超家族成员，胞膜外区有2个C2结构，基因染色体定位于1q23～24。识别CD32的代表性McAb有CIkM5、IV·3、KuFc79和41H16等。FcγRⅡ与单体人IgG1，IgG3、IgG4结合为低亲合力，Kd5×10^-7M。FcγRⅡ表达于除红细胞外的其它血细胞，分子数目：20000～40000/每个细胞。根据DNA序列和功能不同，FcγRⅡ可分为三种形式，不同形式FcγRⅡ的差别主要在于胞浆区的结构不同。

（3）FcγRⅢ（CD16）：50～70kDa糖蛋白，属Ig超家族成员，有2个C2结构，基因染色体位于1q23～24。识别CD16代表性的McAb有HUNK2、Leu11、3G8、Gran1和B73.1等。FcγRⅢ结合人IgG、IgG3，为低亲和力受体。FcγRⅢ有FcγRⅢA和FcγRⅢB两种异型：①FcγRⅢA，穿膜结构，主要分布于巨噬细胞、NK细胞和嗜酸性粒细胞，巨噬细胞表达高水平FcγRⅢA，而单核细胞表达水平较低。FcγRⅢA与二硫键连接的CD3ζ或FcεRⅠγ链双体相关，巨噬细胞上FcγRⅢA与CD3复合体γ链相关，NK/LGL上FcγRⅢA则与ζ链相关。TGF-β促进培养的单核细胞表达FcγRⅢA。②FcγRⅢB，通过GPI“锚”在中性粒细胞表面，每个人中性粒细胞表达10万～20万血液中可溶性的FcγRⅢ主要来自这种形式，中性粒细胞激活剂短时间处理后可明显降低FcγRⅢB的表达水平，可能与通过激活内源性蛋白酶切除GPI连接分子有关。

图1-8 FcγR、FcαR和FcεR结构示意图

2.FcγR的功能　FcγR的功能主要是通过髓样细胞和NK细胞来发挥的。

（1）单核-巨噬细胞：FcγRⅠ、Ⅱ和Ⅲ均可介导人单核细胞ADCC来杀伤肿瘤等靶细胞，这种ADCC效应为Mg²⁺依赖，并需LFA-1等粘附分子参与。IFN-γ可促进单核细胞FcγRⅠ介导的杀伤作用。单核-吞噬细胞可通过FcγRⅠ、Ⅱ、Ⅲ发挥调理吞噬和清除免疫复合物的作用。

（2）中性粒细胞：新鲜分离的中性粒细胞不能通过FcγR溶解靶细胞，但在IFN-γ刺激下可通过FcγRⅠ和FcγRⅡ介导杀伤作用，对于FcγRⅠ，IFN-γ主要是诱导其表达水平升高，而对FcγRⅡ表达水平并未见改变，可能是通过对杀伤机理的调节。GM-CSF也能通过FcγRⅡ明确增加中性粒细胞的杀伤水平。GPI连接的FcγRⅢB并不能介导中性粒细胞杀伤肿瘤的作用。活化中性粒细胞通过FcγRⅠ、Ⅱ发挥调理吞噬和清除免疫复合物的作用。

（3）嗜酸性粒细胞：未刺激的嗜酸性粒细胞没有杀伤作用，GM-CSF、TNF和IL-5等是嗜酸性粒细胞发挥ADCC效应的有效激活剂，在杀伤寄生虫和抗肿瘤中有重要作用。GM-CSF对嗜酸性粒细胞的激活作用主要是通过FcγRⅡ介导的。

（4）NK细胞：通过FcγRⅢA介导ADCC杀伤肿瘤细胞等靶细胞，IL-2和IFN-γ可明显提高NK细胞的杀伤活性，但并不明显改变FcγRⅢA的表达水平。

（二）FcαR（CD89）

FcαR（CD89）为分子量60kDa穿膜糖蛋白，胞膜外区206氨基酸，穿膜区19氨基酸，胞浆区为41氨基酸，属Ig超家族成员，胞膜外有2个C2结构域，为中亲和力受体，主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，介导吞噬、ADCC以及炎症介质的释放。中性粒细胞表面FcαR可结合血清型和分泌型IgA1和IgA2，亲和力约为Kd5×10^-7M。热或化学物质凝集的IgA可刺激中性粒细胞脱颗粒。

（三）FcεR（FcεRⅠ、FcεRⅡ）

1.FcεR的结构和分布 FcεR可分为FcεRⅠ和FcεRⅡ两类，其结构、分布及介导的生物学作用有所不同。

（1）FcεRⅠ：为高亲和力受体，Kd10^-9～10^-10M，由α、β、γ-γ四条链组成。其中α链含222个氨基酸残基，分子量为25kDa，胞膜外区属Ig超家族结构，2个C2区，与FcγRⅡ和FcγRⅢ高度同源，胞膜外区与IgECε2/Cε3结合；穿膜区20左右氨基酸中含有与FcγRⅢA相同的8个氨基酸残基；胞浆区的31个氨基酸结构较为独特。β链含243个氨基酸残基，分子量为33kDa，有四个穿膜部分，N端与C端都位于胞浆内，β链可能把α链和γ-γ链连在一起。两条γ链由二硫键连接组成同源二聚体，每条链62个氨基酸，分子量为8kDa，胞膜外区只有5个氨基酸残基，γ链与CD35高度同源，γ链与FcεRⅡ表达的稳定性和信号的转导有关。NK细胞表面FcγRⅢA（CD16）可能与CD3ζ或FcεRⅠγ链相连，提示FcεRⅠγ链与CD3复合物中ζ的结构和功能的相似性。FcεRⅠ主要分布于嗜碱性粒细胞和肥大细胞。

（2）FcεRⅡ（CD23）：低亲和力受体，分子量45kDa，单链穿膜糖蛋白，Ⅱ型跨膜蛋白，属C型植物血凝素家族成员。CD23含有321个氨基酸，N端在胞膜内，1～23位氨基酸组成胞浆尾，24～43位氨基酸为疏水跨膜区，靠C端胞膜外区由277个氨基酸组成，有一个糖基化点，82、102、125、150位氨基酸残基为蛋白水解酶敏感位点，凝集素同源区位于C端163Cys至282Cys之间，该同源区共含6个Cys。88至116位氨基酸之间有一个亮氨酸拉链结构，参与CD23分子同源二聚体的形成。CD23分子靠胞膜外C端裂解的不同片段14kDa、25kDa和33～37kDa片段均称为IgE结合因子（IgE-binding factor IgE-BF）。FcεRⅡ可在蛋白水解酶裂解后形成可溶性CD23分子（sCD23）即IgE-BF。CD23mRNA有FcεRⅡamRNA和FcεRⅡbmRNA两种，它们所翻译的CD23分子仅在胞浆区有7个氨基酸残基的差别（图1-9）。FcεRⅡa仅B细胞表达，并易降解为sCD23；FcεRⅡb表达于B细胞、T细胞、嗜酸性粒细胞、血小板、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、朗罕氏细胞、含有EBV基因组的鼻咽癌细胞、髓样细胞系如U937等，主要以膜分子形式存在，IgECε3与FcεRⅡ结合有关。IL-4可诱导正常B细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞转录FcεRⅡbmRNA，促进CD23的合成与表达，EBV核蛋白EBNA2对CD23表达及sCD23的释放也有促进作用。而IFN-γ、TGF-β、PGE2、糖皮质激素等对B细胞表达CD23和释放sCD23则起抑制作用。

2.FcεR的功能

（1）FcεRⅠ：嗜碱性粒细胞和肥大细胞具有高亲和力FcεRⅠ，每个细胞表面约有10万个，当相应变应原与啫碱性粒细胞、肥大细胞表面IgE/FcεRⅠ复合物结合后通过交联使磷酸肌醇水解，胞浆Ca²⁺浓度增加，使细胞脱颗粒，合成和释放组织胺、LT、PAF等多种介质，介导Ⅰ型速发型超敏反应。

图1-9 CD23分子结构模式图

（2）FcεRⅡ：FcεRⅡ为B细胞发化激活抗原，变态反应性疾病患者PBMC中CD23密度明显增加，血清IgE-BP(sCD23）升高。sCD23具有B细胞生长因子（bcell growth. factor, BCGF)活性，故又称B细胞来源的B细胞生长因子（B-BCGF）。sCD23的这种生长因子作用可能是作为配体与受体CD21（CR2）结合后介导的，CD23分子通过可结合碳水化合物的凝集素同源区与CD21糖链结合。此外，sCD23通过亮氨酸拉链结构，引起B细胞膜CD21分子交联，促进B细胞生长。sCD23对膜CD23有正反馈作用，促进B细胞的分化和IgE的产生，并与IL-4有协同作用，此外，FcεRⅡ还可介导IgE依赖的ADCC和吞噬作用。CD23与B淋巴细胞的转化及恶变有关，EBV转化B细胞后只有B细胞表达CD23才能建立永生化的细胞系，可能与EBV核蛋白的EBNA2有关，EBNA2结合于FcεRⅡa基因起始部位-275～-89的一个189bp DNA片段结合，反式作用于FcεRⅡa基因启动子，并诱导B细胞高表达CD23，sCD23引起膜CD21分子交联，形成一种自分泌生长机制。慢性B淋巴细胞白血病（B-CLL）患者B细胞表达CD23增加，患者血清中sCD23水平明显升高。

关于IgM受体、IgD受体也有报道，前者主要表达于B细胞，后者表达于成熟B细胞。这两种Ig Fc受体尚未归入CD的编号，故在本节从略。此外与多聚IgA和IgM跨膜转运至胞外分泌液中有关的多聚Ig受体（Poly-IgR),通过与多聚Ig中的J链结合而介导Ig转运功能，PolyIgR属免疫球蛋白超家族成员。

（金伯泉）

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第二章　粘附分子

粘附分子（adhesionmolecules)是指由细胞产生、存在于细胞表面、介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的一类分子。粘附分子大多为糖蛋白，少数为糖脂，分布于细胞表面或细胞外基质（extracellular matrix,ECM)中。粘附分子以配体一受体相对应的形式发挥作用，导致细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞-基质-细胞之间的粘附，参与细胞的信号转导与活化、细胞的伸展和移动、细胞的生长及分化、炎症、血栓形成、肿瘤转移、创伤愈合等一系列重要生理和病理过程。

对于细胞间相互接触、粘附的现象人们早有认识。80年代以后，由于单克隆抗体技术和分子生物学技术的发展和应用，极大地推动了对粘附分子的研究，使人们得以从分子水平上提出粘附分子的概念，并逐渐认识其作用机理。目前已基因克隆成功的粘附分子有几十种，形成一个庞大的粘附分子大家族。由于粘附分子所具有广泛、重要的生物学功能功能，目前在细胞生物学、分子生物学、免疫学、病理生理学、肿瘤学以及其它生命科学领域里已受到人们普遍的关注，1993年第五届人白细胞分化抗原国际专题讨论会上，已将粘附分子单独列为一组新抗原。本章主要介绍粘粘附分子的种类和结构、粘附分子表达的调节、粘附分子的功能以及可溶性粘附分子等内容。

第一节　粘附分子的种类和结构

目前按粘附分子的结构特点可将其分为以下四类：（1）粘合素家族（integrin family)的粘附分子；（2）免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IGSF)的粘附分子；（3）凝集素家族（selectin family);(4)钙离子依赖的细胞粘附素家庭（Ca²⁺-dependent cell adhesion molecule family)的粘附分子或称Cadherin。此外还有一些其它未归类的粘附分子。

一、粘合素超家族

国内将integrin译为粘合素、整合素等，本书暂命名为粘合素。integrin是最初在1986年提出的概念，描述一个膜受体家族，此家族的粘附分子主要介导细胞与细胞外基质的粘附，使细胞得以附着而形成整体（integration），故得名。此外，粘合素家族的粘附分子还介导白细胞与血管内皮细胞的粘附。

图2-1 integrin分子的结构（示意图）

注：a .integrin分子电镜下所见（模式图），黑区部分显示integrin分子α、β亚单位所　组成的球部，为配体结合域；

b.integrin分子的结构模式图，显示出α亚单位的二价阳离子（Mg²⁺）结合区和α、　β亚单位的重复序列。

（一）粘合素分子的基本结构

粘合素家族的粘附分子都是由α、β两条链由非共价键连接组成的异源双体（heterodimer)，α、β链均为Ⅰ类穿膜蛋白。α链的分子量为120～210kKa，β链的分子量为90～130kDa，个别β链（如β4）分子量为220kDa。不同的α链（或称α亚单位）或β链（或称β亚单位）氨基酸序列有不同程度的同源性，在结构上有其共同的特点。α和β亚单位均由胞膜外区、胞浆区、穿膜区三部分组成。胞浆区一般较短，可能和细胞骨架相联。空膜区富含疏水氨基酸。β亚单位的胞膜外区含有4个富含半胱氨酸的重复序列，靠近外侧N端的40～50kDa的氨基酸残基通过链内二硫键紧密折叠在一起；α亚单位的胞膜外部分有7个同源重复序列，靠近外侧N端的3个或4个重复序列中含有Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp或类似结构，与integrin分子结合二价阳离子（Mg²⁺）有关，并与β亚单位共同构成粘合素分子的配体结合部位，其中α亚单位的二价阳离子结合区与 integrin分子配体结合的特异性和亲和力有关。某些integrin分子的α亚单位在转录后被剪接为两段，一段为劳作膜部分，较小，约20～30kDa；另一段为胞膜外部分，较大，两者通过二硫键连接起来（图2-1）。电镜下可见integrin分子有一个球状头部，向下伸展有两条杆状结构穿过细胞膜的磷脂双层。

（二）粘合素超家族的组成

目前已知至少有14种α亚单位和8种β亚单位，除α7和αIEL外，其它粘合素分子亚单位均已基因克隆成功。α亚单位和β亚单位组合构成粘合素分子并不是随机的，多数α亚单位只能与一种β亚单位结合构成异源双体，但也有的α亚单位可与几种不同的β亚单位组合，如αV（CD51）可分别同β1、β3、β5、β6和β8亚单位组成integrin分子，而大部分β单位则可以结合数种不同的α亚单位。目前按β亚单位的不同可将粘合素家族分为8个不同的组，在同一组中的粘合素分子不同成员β链相同，α链不同。已知α链和β链有20种组合形式（表2-1），β1、β3、β4、α3和α6等亚单位的mRNA分子可有不同的剪接形式，更增加了粘合素分子的多样性。

（三）粘合素分子的分布

粘合素分子的体内分布很广泛，多数粘合素分子可以表达于多种组织细胞，如VLA组的粘合素分子在体内广泛分布于各种细胞细胞；而多数细胞可同时表达数种不同的粘合素分子，对体外哺乳动物来源的细胞系粘合素分子表达研究发现，每一种细胞系可同时一有达2～10种不同的粘合素分子，但不同类型的细胞表达粘合素分子的种类是不同的。某些粘合素分子的表达则具有明显的细胞类型特性，如gpⅡb/Ⅲa(Ⅱb/β3）主要表在宾巨核细胞和血小板；LAF-1、Mac-1、P150/95只表达在白细胞表面；α6β4特异性表达在上皮细胞。每一种细胞粘合素分子的表达可随其分化与生长状态的改变而变化。

（四）粘合素分子识别配体的短肽序列

粘合素分子在与配体结合时所识别的只是配体分子中由数个氨基酸组成的短肽序列。不同的粘合素分子可能识别相同的短肽序列或同一个配体中不同的短肽序列。由于同一短肽序列可以存在于几种不同的配体中，因此，每一种粘合素分子可能有几种细胞外间质成分做为配体，而每一种细胞外间质中的配体也可能被几种不同的粘合素分子所识别。

1.识别RGD序列的粘合素分子　α5β1、αvβ1、αⅡbβ3、αvβ3、αvβ5、αvβ6都可以识别配体分子中的RGD序列，多种细胞外间质成分（包括FN、VN、FB、vWF）都含有RGD序列，它们在体内的分布极为广泛。含有RGD序列的人工合成肽可以抑制上述粘合素分子与配体的结合。

2.识别非RGD序列的粘合素分子　α2β1、α4β1、αxβ2、αⅡbβ3、α4β7可分别识别其配体分子中DGEA、EILDV、GPRP、KQAGDV、EILDV等短肽序列，其中KQAGDV具有与RGD类似的结构。上述短肽序列可以与RGD序列在于同一个配体分子中，如FN分子中同时存在RGD和EILDN序列。

表2 -1 integrin家族及其相应配体

分组	成员	α/β亚单位分子量（kDa）	亚单位结构	分布	配体	结合位点
VLA组（β1组）	VLA-1	210/130（CD49a/CD29）	α1β1	广泛	CA，LM
	VLA-2	165/130（CD49b/CD29）	α2β1	广泛	CA，LM	DGEA
	VLA-3	135+25/130（CD49c/CD29)	α3β1	广泛	FN，LM，CA	RGD?
	VLA-4	150/130(CD49d/CD29)	α4β1	白细胞Mo	FN，VCAM-1	EILDV
	VLA-5（FNR）	135+25/130(CD49e/CD29	α5β1	广泛	FN	RGD
	VLA-6（LNR）	120+30/130(CD49f/CD29	α6β1	广泛	LM
	α7β1		α7β1		LM
	α8β1		α8β1		？
	VNR-β1	150/130(CD51/CD29	αvβ1		VN，FN	RGD
白细胞粘附受体组（β2组）	LFA-1	180/95(CD11a/CD18)	αLβ2	白细胞	ICAM-1ICAM-2ICAM-3
	Mac-1	165/95(CD11b/CD18)	αMβ2	吞噬细胞大颗粒细胞	C3bi,FBX因子，ICAM-1
	P150，95	150/95(CD11c/CD18	αXβ2	吞噬细胞大颗粒细胞	FB，C3bi	GPRP
血小板糖（β3组）	gpⅡbⅢa	120+24/105(CD41/CD61)	αⅡbβ3	血小板En,Mo,PMN	FB，FN，vWFThr,	RGDKQAGDV
血小板糖（β3组）	VNR-β3	125+24/105(CD51/CD61)	αvβ3	广泛	VN,FB,vWE,ThrFN,CA	RGD
β4组	α6β4	120+30/105（CD49f/CD104)	α6β4	表皮细胞	LM
β5组	VNR-β5	125+25/110(CD51/-)	αvβ5	广泛	VN,FN	RGD
β6组	αvβ6	125+25/106(CD51/-)	αvβ6		FN	RGD
β7组	α4β7(LPAM-1)	150/-(CD49d/-)	α4β7αIELβ7		FN,VCAM-1?	EILDV
β8组	αvβ8	150/-(CD51/-)	αvβ8		?

注:FN(fibronectin,纤粘连蛋白）

LM(lamnin,层粘连蛋白）

Thr(thrombospondin,血栓海绵蛋白）

VLA（very alte appearingantigen,很晚出现的抗原）

CA(collagen,胶原蛋白）

VN(vitronectin,玻璃粘连蛋白）

FB（fibronogen,血纤维蛋白）

vWF(von Willebrand factor,von Willebrand 因子）

RGD：Arg-Gly-Asp(精-甘-天冬）

KQAGDV:Lys-Gln-Ala-Gsp-Val(赖-谷氨酰胺-丙-甘-天冬-缬）

DGEA:Asp-Gly-Glu-Ala(天冬-甘-谷-丙）

GPRP:Gly-Pro-Arg-Pro(甘-脯-精-脯）

EILDV:Glu-Ile-Leu-Asp-Val(谷-异亮-亮-天冬-缬）

ICAM-1:intercellular adhesion molecule-1,细胞间粘附分子-1

ICAM-2:intercellular adhesion molecule-2,细胞间粘附分子-2

ICAM-3:intercellular adhesion molecule-3,细胞间粘附分子-3

VCAM-1:vasccular cell adhesion molecule-1,血管细胞粘附分子-1

IEL:intraepithelial lymphocyte, 上皮内淋巴细胞

LPAM-1:leukocyte platelet adhesion molecule-1,白细胞血小板粘附分子-1

3.识别序列尚未明确的粘合素分子包括α1β1、α6β1、α7β1、α8β1、αLβ2、αMβ2、α6β4、αIELβ7、αvβ8等。

（五）纤维粘连蛋白

integrin分子的配体包括多种细胞外基质成份，其中纤粘连蛋白（fibronectin,FN)与β1、β3、β5、β6和β7等多组integrin分子受体结合，对细胞的生长、分化、活化、移动等过程具有重要的调节作用。

FN的分子量约为550kDa，由α、β两条多肽链构成，两条链在羧基端以二硫键相连。α链和β链的氨基酸组成和结构相似，α链略长。FN由成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等合成和分泌，通常以两种形式存在：（1）血浆FN，以二聚体形式存在，含量可高达300μg/ml；（2）存在于结缔组织有关的基底膜及多种细胞表面，为多聚体。两种形式的FN结构有所差异。不同种属的FN具有高度同源性，分子中均含有三类同源重复序列，每类重复序列有其特定的肽链折叠方式。①Ⅰ型重复序列（type I repeat):由约45个氨基酸残基构成，分布于FN分子的氨基端和羧基端；②Ⅱ型重复序列（type Ⅱ repeat):由约60个氨基酸组成，插入氨基端Ⅰ型重复序列之间；③Ⅲ型重复序列（type Ⅲ repeat):由约90个氨基酸构成，分布于肽链的中间部分（图2-2）。

不同细胞来源的FN分子结构亦略有差异，这是由于mRNA水平上不同的剪接方式造成的，表现为（1）分子中两个特定位置上Ⅲ型重复序列的存在或缺如；（2）位于FN分子羧基端的可变片段，全长为120个氨基酸残基；不同细胞来源的FN分子多肽链中具有此片段的全部或其中某一部分（图2-2）。在人体内其它分子中也可发现FN分子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型重复序列的同源序列，如凝血因子Ⅻ分子中有Ⅰ型同源重复序列，凝血酶原中有Ⅱ型同源重复序列，IL-6受体胞外部分含有Ⅲ型同源重复序列。

图2-2 纤粘连蛋白分子结构模式图

纤维粘连蛋白分子可以结合多种分子，如胶原蛋白、肝素、血纤维蛋白及细胞表面受体，其中与细胞表面受体的结合主要是通过纤粘连蛋白分子中的RGD序列。

二、免疫球蛋白超家族

在参与细胞间相互识别、相互作用的粘附分子中，有许多分子具有与IgV区或C区相似的折叠结构，其氨基酸组成也有一定的同源性，属于免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily, IGSF)的成员。有关免疫球蛋白超家族分子的结构特点和基因结构参见第三章。免疫球蛋白超家族粘附分子的种类、分布及其配体见表2-2。免疫球蛋白超家族粘附分子的配体多为免疫球蛋白超家族的粘附分子或粘合素家族的分子。

有关CD2、CD4、CD8、CD28和CD58分子的结构和功能参见第一章“人白细胞分化抗原”，MHCⅠ类抗原和Ⅱ类抗原参见第六章“主要组织相容性复合体”。本节将简要介绍ICAM和VCAM-1分子的结构。

1.ICAM-1（intercellular adhesion molecule-1) ICAM-1是最早发现的免疫蛋白超家族粘附分子之一，以后又相继发殃了ICAM-2和ICAM-3，它们的免疫球蛋白结构域氨基酸序列具有同源性，且都可以结合LFA-1分子。不同的ICAM分子在体内的分布范围有较大差异，ICAM-1分子分布广泛，如淋巴结和扁桃体血管内皮细胞，胸腺树突状细胞，扁桃体和肾小球上皮细胞，白细胞，巨噬细胞和成纤维细胞等，IL-1、TNF-α、IFN和LPS可促进ICAM-1分子的表达；ICAM-2则分布较局限，主要表达的血管内皮细胞；而ICAM-3只表达在血细胞。ICAM-1分子为单链跨膜糖蛋白，核心多肽为55kDa，由于不同种类细胞上ICAM-1分子所含寡糖分子数有所差别，ICAM-1分子量可在80～11kDa范围。ICAM-1分子胞膜外部分具有5个免疫球蛋白样结构域，第2和第3结构域之间有一段连接序列，富含脯氨酸，类似免疫球蛋白的绞链区，可发生扭曲。以此连接区为界，氨基端的D1和D2结构域可结合LFA－1分子和鼻病毒，而羧基端侧的D3结构域可以结合Mac-1分子（图2-3）。ICAM-2和ICAM-3胞膜外部分分别有2个和5个免疫球蛋白结构域，ICAM-2分子2个结构域与ICAM-1N端2个结构域有34%同源性，ICAM-1D1结构域中结合LFA-1分子具有关键作用。

图2-3　ICAM-1分子的结构（模式图）

表2-2 免疫球蛋白超家族（IGSF）粘附分子的种类、分布和识别配体

IGSF粘附分子	分　布	分子量（kDa）	配　体
LFA-2（CD2）	T细胞，胸腺细胞，大颗粒淋巴细胞	50	LFA-3（IHSF）
LFA-3（CD58）	广泛	40～65	LFA-2（IHSF）
ICAM-1（CD54）	广泛	80～114	LFA-1（integrin)
ICAM-2（CD102）	内皮细胞	60	LFA-1（integrin)
ICAM-3（CD50）	外周血静止白细胞	140/108	LFA-1（integrin)
CD4	抑制细胞诱导亚群，辅助细胞诱导亚群	55	MHC-Ⅱ（IGSF）
CD8	抑制性T细胞，杀伤性T细胞	32/36	MHC-Ⅰ（IGSF）
MHC-Ⅰ	广泛	44/12	CD8（IGSF）
MHC-Ⅱ	B细胞，活化T细胞，活化内皮细胞，巨噬细胞	32～34/29～32	CD4（IGSF）
CD28	T细胞	44	B7/BB1（IGSF）
B7/BB1（CD80）	活化B细胞，活化单核细胞	60	CD28（IGSF）
NCAM-1（CD56）	神经元，胚胎细胞，NK	120，140，180	NCAM-1（IGSF）
VCAM-1（CD106）	内皮细胞，上皮细胞，树突细胞，巨噬细胞	100，110	VLA-4（integrin)
PECAM-1（CD31）	白细胞，血小板，内皮细胞	140	PECAM-1(IGSF)

注：LFA：淋巴细胞功能相关抗原

VCAM：血管细胞粘附分子

NCAM：神经细胞粘附分子

ICAM：细胞间粘附分子

PECAM：血小板内皮细胞粘附分子

的氨基酸序列，并同样具有结合LFA-1分子的功能。

其它部分免疫球蛋白超家族粘附分子的结构将在本书有关章节中介绍。

2.VCAM-1（vascular cell adhesion molecule-1)血管细胞粘附分子，又称诱导性细胞粘附分子（vascular cell adhesion ,INCAM),意指在IL-1、TNF-α等细胞因子活化的血管内皮细胞上表达，分子量100kDa或110kDa，最近命名为CD106，VCAM-1的配体是分布在白细胞表面的VLA-4分子。

三、selectin家族

selectin家族最初被称为外源凝集素细胞粘附分子家族（lectin cell adhesion moleculefamily,LEC-CAM family).selectin是由select和lectin两词合并而来，目前国内尚无统一译法，选择凝集素一词似较为妥当。

（一）selectin分子的基本结构

selectin分子为Ⅰ型穿膜的糖蛋白，可分为胞膜外区、穿膜区和胞浆区。selectin家族各成员胞膜外部分有较高的同源性，结构类似，均由三个结构域构成。（1）其外侧氨基端（约120个氨基酸残基）为钙离子依赖的C型外源凝集素结构域(calcium dependent lectin domain),可以结合碳水化合物基团，是selectin分子的配体结合部位；（2）紧邻外源凝集素结构域是表皮生长因子样结构域（epidermal growth factor-like domain),约含35个氨基酸残基，EGF样结构域虽不直接参加配体的结合，但对维持selectin分子的构型是必需的；（3）近胞膜部分是数个由约60个氨基酸残基构成的补体调节蛋白（complement regulatory protein)重复序列或称为补体结合蛋白（complementbinding protein)重复序列，它们与补体受体（如CR1、CR2等）和C4结合蛋白（C4bp)等结构同源。各种selectin分子的穿膜区和胞浆区没有同源性（见图2-4）。selectin分子的胞浆区与细胞内骨架相联，去除胞浆部分的selectin分子虽仍可结合相应配体，却失去其介导细胞间粘附的作用。

（二）selectin家族的组成

目前已发现selectin家族中有三个成员：L-selectin、P-selectin和E-selectin，L、P和E分别表示leukocyte,platelet和endothelium,是最初发现相应selectin分子的三种细胞，故得名。selectin家族成员的细胞分布和相应配体见表2-3。

图2-4 selectin分子的结构模式图

表2-3 selectin 家族的组成、分布及其相应配体

selectin家族成员	分布	分子量（kDa)	配体
L-selectin(CD62L,LECAM-1)	白细胞	75～80	PNAd
LAM Mel14(小鼠）			S-Lewis^x
P-selectin	血管内皮细胞，血小板	140	S-Lewis^x
(CD62P,GMP-140,PADGEM)	（凝血酶、组胺、白三烯刺激后从α颗粒内与质膜融合而表达在细胞表面）		CD15
E-selectin(CD62E,ELAM-1)	血管内皮细胞（主要在毛细血管后静脉，IL-1，TNF活化后表达）	115	S-Lewis^x S-Lewis^x ^CLA

^注：LECAM:leukocyteendothelial cell adhesion molecule,白细胞内皮细胞粘附分子

PNAd:peripheral lymphonode vascular addressin,外周淋巴结血管地址素

LAM:leukocyte adhesion molecule,白细胞粘附分子

GMP-140：granule　membrane protein-140,颗粒膜蛋白-140

PADGEM：plateletactivation-dependent granule external membrane,血小板活化　依赖性颗粒外膜

ELAM-1：endothelial leukocyteadhesion molecule-1,内皮细胞白细胞粘附分子-1

CLA:cutaneous lymphocyte associated antigen,皮肤淋巴细胞相关抗原

（三）selectin分子识别的配体

与其它粘附分子不同，selectin分子识别的配体都是一些寡糖基团。目前对于这种特殊的受体一配体结合的研究主要采用以下几种方法：（1）抗寡糖决定簇特异性单克隆抗体阻断试验；（2）外源性寡糖分子阻断试验；（3）纯化的内源性寡糖结合试验；（4）特异糖基转移酶改变相应寡糖结构后其结合能力的改变。在研究中可同时采用不同的实验方法从不同的角度分析以期获得正确的结论。迄今为止发现的selectin分子的配体都是具有唾液酸化的路易斯寡糖（Sialyl-Lewis)或类似结构的分子（图2-5）。与蛋白质分子抗原不同，直接决定细胞表面某种寡糖表达的因素是与某些特定的糖基转移酶或碳水化合物修饰酶的作用有关，这些酶的作用可能与细胞的生长与代谢状态有着密切的关联。一种寡糖基团可以存在于多种糖蛋白或糖脂分子上，并分布于多种细胞表面，因此selectin分子的配体在体内的分布较为广泛。如CD15分子可存在于LFA-1、Mac-1 、CR1等不同的糖蛋白分子上，白细胞、血管内皮细胞、某些肿瘤细胞表面及血清中某些糖蛋白分子上都存在有selectin分子识别的碳水化合物基团。

图2-5 路易斯寡糖的结构

注：Gal：半乳糖　Fuc：岩藻糖　Glc：葡萄糖　NAc：N乙酰基　NeuAc：唾液酸

selectin分子对寡糖结构识别的特异性是相对的，它往往可以结合与其特异配体结构类似的寡糖，只是结合的亲和力较低。如P-selectin不仅可以结合CD15分子（lacto-N-fucopen-taose,LNFⅢ的一种异构体LNFⅡ。

四、Cadherin家族

Takeichi最早发现一种介导细胞间相互聚集的粘附分子，在有Ca²⁺存在时可以抵抗蛋白酶的水解作用，以后又发现两种作用和特性均与其类似的粘附分子，它们的氨基酸序列也有同源性，遂将其命名为Cadherin(Ca²⁺dependent cell adhesion molecules family)家族。Cadherin家族的粘附分了对于生长发育过程中细胞的选择性聚集具有至关重要的作用。

（一）Cadherin分子的结构

Cadherin分子均为单链糖蛋白，约由723～748个氨基酸构成，不同的Cadherin分子在氨基酸水平上有43～58%的同源性。Cadherin分子为Ⅰ型膜蛋白，由胞膜外区、穿膜区和胞浆区三部分组成。胞膜外区有数个重复结构域，并含有由4～5个氨基酸残基组成的重复序列，近膜部位另有4个保守的半胱氨酸残基，分子外侧N端的113个氨基酸残基构成Cadherin分子的配体结合部位。此外胞膜外部分具有结合钙离子的作用（图2-6）。Cadherin分子的胞浆区高度保守，并与细胞内骨架相连，靠近C端的一半对于Cadherin分子介导的细胞粘附可能具有重要作用，去除此部分的Cadherin分子虽可与配体结合却丧失介导细胞间粘附的作用。推测是由于Cadherin分子与细胞内骨架相连，当Cadherin分子胞膜外区与相应配体结合后，向胞浆内部分传递信号，导致胞浆区与细胞骨架相接，稳定胞膜外区与配体的结合，发挥细胞粘附功能。

图2-6 Cadherin分子的结构模式图

注：图中黑区部分显示Cadherin分子内重复结构域；LDRE及DXNDN为重复序列。

（二）Cadherin家族的组成和分布

目前已知Cadherin家族共有3个成员：E-Cadherin、N-Cadherin和P-Cadherin。E-Cadherin也被称作Uvomorulin、L-CAM或Cell-CAM120/80。不同的Cadherin分子在体内有其独特的组织分布，它们的表达随细胞生长、发育状态不同而改变。

表2-4 Cadherin家族的组成、分布及其配体

Cadherin家族成员	分子量（kDa)	主要分布组织	配体
E-Cadherin	124	上皮组织	E-Cadherin
N-Cadherin	127	神经组织、横纹肌、心肌	N-Cadherin
P-Cadherin	118	胎盘、间皮组织、上皮细胞	P-Cadherin

（三）Cadherin分子识别的配体

Cadherin分子以其独特的方式相互作用，其配体是与自身相同Cadherin分子（图2-7）。以这种方式相互作用的粘附分子除Cadherin家族的粘附分子外，还有属于免疫球蛋白超家族的CD31（PECAM）和CD56（NCAM）。

图2-7 Cadherin分子相互作用的模式图

五、其它未归类的粘附分子

除了上述四类粘附分子外，还有一些粘附分子目前尚未归类，包括一组做为selectin分子配体的寡糖决定簇或载有这类寡糖决定簇的糖蛋白，如CD15、S-Lewis^x、S-Lewis^a;此外还有CD44、MAd、MLA等粘附分子。

（一）selectin分子结合的配体

1.CD15 CD15主要分布在粒细胞表面，是Lewis寡糖的异构体。在第五届白细胞分化抗原国际会议上，将唾液酸化的CD15命名为CD15s。S-Lewis^x和S-Lewis^a是唾液酸化的路易斯寡糖，两者互为异构体，S-Lewis^x主要分布在白细胞、血管内皮细胞及某些肿瘤表面，S-Lewis^a主要表达的某些肿瘤细胞。上述寡糖决定簇与多肽连接形成多种糖蛋白存在于某些细胞表面。

2.PNAd和CLA selectin分子的配体还包括有另外一些细胞表面的糖蛋白，包括PNAd和CLA。PNAd（peripheral lymphonode addressin)是表达在外周淋巴结高静脉内皮细胞表面的一组糖蛋白，可与特异性抗L-selectin分子配体的单克隆抗体MECA-79发生反应，分子量在50～200kDa之间，分子上载有唾液酸化的寡糖决定簇。CLA（cutaneous lymphocyte associated antigen)是表达在定向归位于皮肤炎症部位的记忆T细胞表面的一种糖蛋白，分子上存在类似S-Lewis^x结构的寡糖决定簇，可与血管内皮细胞表达的E-selectin分子相结合。唾液酸酶处理可以去除PNAd、CLA与selectin分子的结合活性。

（二）CD44

1.CD44分子的结构和分布CD44是一种细胞表面糖蛋白，又称Pgp-1、Ly-24、细胞外基质受体Ⅲ（ECM-RⅢ）和Hermes。CD44分子的基因在转录时可取用不同的外显子使在mRNA水平上有不同的拼接方式，翻译后糖基化的方式和程度也可以不同，导致成熟的CD44分子有多种变异体，按其分子量的不同可大致分为80～90kDa、110～160kDa和180～215kDa三类，每种变异体有其相应的组织分布。仅由组成性外显子编码的氨基酸序列组成的CD44分子称为标准CD44分子（CD44S），有314个氨基酸，其中胞膜外区248个氨基酸，跨膜区21个氨基酸，胞浆区72个氨基酸，核心蛋白分子量为37.2kDa，经糖基化后为80～90kDa，与硫酸软骨素结合后分子量可达180～200kDa。CD44分子胞膜外区靠近N端约100氨基酸范围内有6个Cys，组成三个二硫键，形成一个球形结构，能被Hermes-1、KM-201单抗所识别，可能具有与透明质酸结合的功能。胞膜外有6个N-连接糖基化位点和7个O连接糖基化位点，此外还有4个硫酸软骨素连接位点。Hermes-3McAb识别CD44152～235间的84氨基酸肽段，此区域含有许多亲水氨基酸，折叠后暴露于分子的外侧，Hermes-3McAb能阻断CD44（淋巴细胞）与粘膜HEV上的地址素结合。CD44分子上的硫酸软骨素介导CD44与纤维连蛋白结合。CD44还可与细胞外基质胶原蛋白Ⅰ和Ⅳ及层粘蛋白结合。

CD44分子分布十分广泛，如T细胞、胸腺细胞、B细胞、粒细胞、神经胶质细胞、成纤维细胞和上皮细胞等。

图2-8　CD44分子的结构

注：●-　N-连接的糖基化位点

○-　○-连接的糖基化位点

*　硫酸软骨素连接位点

2.CD44分子的变异体CD44多种变异体主要是由于CD44分子基因的不同拼接方式和翻译后不同修饰所造成的。

（1）CD44分子基因的不同拼接方式：人CD44基因定位于11号染色体短臂上，CD44基因有20个高度保守的外显子，每个外显子的长度从70bp到210bp不等，被长短不一的内含子所分隔。CD44基因的外显子按表达方式不同可分为以下两类：①10个组成型外显子（C1～C10），转录片段存在于所有CD44转录产物中。仅由组成型外显子编码的氨基酸序列组成的CD44分子称为标准CD44分子（CD44S）。体内造血细胞（haemopoietic cell)主要表达糖基化的CD44S，称为标准CD44H。②10个变异性拼接外显子（V区外显子，V1～V10），总长为1245bp。这10个V区外显子介于第5和第6个组成型外显子之间（图2-9），其转录产物位于CD44S分子第222个密码子的第一和第二个核苷酸之间。V区外显子可以多种不同的方式进行拼接。参加拼接的V区外显子可多可少，从而产生了不同大小的转录产物。人CD44基因中只有V2～V10外显子，不含V1外显子。含有V区外显子编码的氨基酸序列的CD44分子称为CD44V，目前发现的CD44V有10余种，如CD44V（V2～V10）、CD（V8～V10）、CD44V（V4～V7）、CD44V（V6、V7）、CD44V（V6）等。

（2）CD44分子的翻译后修饰：CD44分子是一种高度糖基化的蛋白，其翻译后修饰包括N-糖基化、O-糖基化和硫酸软骨素侧链的连接。CD44分子中组成性外显子和V区处显子的编码序列均含有糖基化位点和硫酸软骨素侧链的连接位点。CD44分子的胞膜外区N端部分有5个N-糖基化位点，另有一个N-糖基化位点位于近胞膜部位。CD44分子胞膜外区近胞膜部位富含丝氨酸和苏氨酸，是O-连接糖基化位点，在此区域内还存在有丝氨酸-甘氨酸二聚肽结构，被认为是硫酸软骨素连接位点（图2-8）。含V区外显子编码序列的CD44分子经糖基化后分子量可达110～160kDa，而CD44分子与硫酸软骨素分子的连接可使其分子量达180～215kDa。

图2-9　CD44分子的基因结构

3.CD44分子的主要功能CD44是细胞表面的粘附分子，主要参与细胞-细胞，细胞-基质之间的粘附。

（1）CD44分子的配体为细胞外基质，主要有透明质酸、层粘连蛋白、纤粘连蛋白和胶原蛋白等多种配体，不同的CD44分子识别的配体有所差别。如85kDa的CD44分子可结合透明质酸分子的硫酸软骨素侧链可与纤粘连蛋白羧基末端的肝素结合区结合。因此连接有硫酸软骨素侧链的CD44分子可以结合纤粘连蛋白。

（2）CD44分子作为淋巴细胞“归巢”受体（lymphocyte homing receptor)与高内皮静脉（HEV）结合，参与淋巴细胞归位到淋巴组织。

（30）参与T细胞的活化，抗CD44抗体可促进T细胞对抗CD2和CD3抗体的应答，某些抗CD44抗体可提高CD2/LFA-3依赖的T细胞与单核细胞的粘附作用。

（4）与细胞骨架蛋白结合，参与细胞伪足形成和迁移运动。CD44分子胞浆区丝氨酸和苏氨酸磷酸化后，与细胞膜内侧的锚蛋白（ankyrin)结合的亲和力增加，通过锚蛋白与细胞骨架发生连接。

粘膜型地址素（Med）和外周淋巴结型地址素（PNAd）将在本章第三节中加以介绍。

第二节　粘附分子的表达的调节

如前所述，细胞粘附分子不仅具有多种生理功能，在一定条件下也与病理过程的发生密切相关。在细胞因子、炎症介质以及其它因素的作用下，细胞表面粘附分子表达的水平和构型可以发生改变，导致细胞粘附能力的变化。体内某些粘附分子的表达是组成性（constitutive)的，即通常状态下细胞表面就有一定水平的表达，如CD11/CD18、ICAM-1、ICAM-2和L-selectin等粘附分子在相应细胞的静止状态下有一定水平的表达，在某些因素的作用下，这些粘附分子的表达也可发生上调或下调（up-regulation ordown-regulation)。另外一些粘附分子的表达可以是非组成性（non-consititutive)的，即通常状态下这些粘附分子在细胞表面表达很少或不表达，但在某些因素的作用下可诱导表达，如E-selectin、VCAM-1在内皮细胞的表达即属此类。对粘附分子表达的调节有构型调节和表达数量调节两种方式，目前关于粘附分子表达调节的资料大多来自于对白细胞与内皮细胞粘附作用的研究。

一、粘附分子构型改变影响细胞的粘附作用

除了通过增加或降低粘附分子表达水平来调节细胞粘附能力外，某些因素还可以通过改变粘附分子的构型影响其与配体结合的亲和力，从而调节细胞的粘附能力，这使得对细胞粘附作用的调节更为精细和复杂。

（一）LFA-1分子构型改变对其粘附作用的影响

淋巴细胞在受到外来抗原，PMA，抗CD2、CD3、CD44、CD43或抗MACⅡ类分子单克隆抗体的刺激作用活化后，可发生相互凝集，这种凝集作用依赖于LFA-1/ICAM-1的相互作用，而这两种粘附分子在活化淋巴细胞的表达水平并没有显着增加。静止淋巴细胞即表达一定水平的LFA-1和ICAM-1，NK细胞和某些CTL细胞系更是表达较高水平的LFA-1/ICAM-1分子，但它们并不发生凝集作用。上述事实提示在淋巴细胞活化后，粘附分子可能通过构型变化的方式，提高LFA-1/ICAM相互作用的亲和力，从而提高活化淋巴细胞的粘附能力。

1.NKI-L16和活化状态的LFA-1分子 NKI-L16是一种抗LFA-1的单克隆抗体，其识别的表位在静止淋巴细胞暴露的水平很低。当NKI-L16McAb与淋巴细胞表面的LFA-1作用后，不仅不阻断LFA-1介导的粘附作用，反而可以诱导静止淋巴细胞的相互粘附而使细胞发生凝集。这种诱导粘附作用的机理部分是由NKI-L16McAb改变了LFA-1分子的构型，诱导了NKI-L16识别的表位在静止淋巴细胞的表达。NKI-L16识别表位的表达是粘附作用发生的重要条件，但并不是唯一的，因为CTL细胞虽表达高水平的NKI-L16表位却并不发生自发凝集。目前研究认为，LFA-1分子至少以三种形式存在：（1）静止淋巴细胞表达的LFA-1分子，暴露很少的NKI-L16表位，与ICAM-1分子结合的亲和力（affinity)低；（2）中间状态的LFA-1分子，暴露出大量的NKI-L16表位，但与ICAM-1结合的亲和力仍较低；（3）活化状态的LFA-1分子，暴露出大量高亲和力的NKI-L16表位。不同状态的LFA-1分子在淋巴细胞表面的分布方式是不同的，静止淋巴细胞的LFA-1分子分布分散，而活化的外周血淋巴细胞、CTL克隆、效应T淋巴细胞以及活化的CTL克隆细胞的LFA-1分子呈集中分布，在局部形成高密度的LFA-1分子区域，这可能与NKI-L16表位的暴露有关（图2-10，表2-5）。LFA-1分子在局部形成高密度状态可以提高其与配体结合时的亲合力（avidity)。

在integrin家族中，这种精细的构型调节作用并不仅限于LFA-1分子，已发现VLA-4分子同样存在着静止、部分活化和活化三种要构型，活化的VLA-4分子可与VCAM-1和纤粘连蛋白相结合，部分活化的VLA-4分子仅结合VCAM-1分子，而静止状态的VLA-4分子则失去结合任何配体的能力。

图2-10 淋巴细胞活化后LFA-1分子分布状态的改变

注：静止外周血淋巴细胞（PBL）向活化PBL分化过程中需要Ca²⁺存在；活化PBL向效应PBL分化以及CTL克隆向活化的CTL克隆分化过程中需要有Cg²⁺存在。活化的和效应的PBL或CTL表面LFA分子呈集中分布。

表2-5　三种状态LFA-1分子特性的比较

	静止状态LFA-1分子	中间状态LFA-1分子	活化状态LFA-1分子
LFA-1分布方式	分散	集中	集中
与ICAM-1结合的亲和力	低	低	高
与ICAM-1结合的亲和力	低	高	高
NKI-L16表位暴露	少	多	多
LFA-1β链（CD18）磷酸化	无	无	有

2.Ca²⁺、Mg²⁺与LFA-1分子活化状态的关系Ca²⁺和Mg²⁺的存在对LFA-1分子与配体的结合是必需的，在粘附试验系统中加入金属离子螯合剂（EDTA或EGTA）去除反应系统中的Ca²⁺和Mg²⁺可以完全抑制LFA-1与其配体的结合。采用单克隆抗体对LFA-1分子表位的表达进行检测，发现Ca²⁺与Mg²⁺与LFA-1分子某些表位的表达有关，而这些表位的表达是LFA-1分子活化构型的标志。如上述NKI-L16识别表位的表达需要有Ca²⁺存在；另外一株单克隆抗体24（McAb24)识别的表位在LFA-1、Mac-1和gp150、90均有表达，但依赖Mg²⁺的存在。PMA或抗细胞表面分子的单克隆抗体作用引起的细胞凝集有一过性持续性两种，一过性的作用在半小时之内消失，而持续性的作用可维持2小时以上。这种现象与离子依赖种类有一定的关系，PMA、NKI-L16、抗CD2和CD44单克隆抗体可以引起持续性的LFA-1分子的活化，它们的作用只依赖Mg²⁺的存在；而抗CD3、CD43和MHC-Ⅱ类分子的单克隆抗体所引起的凝集是一过性的，它们的作用则依赖Ca²⁺与Mg²⁺的同时存在。

图2-11　LFA-1介导细胞粘附调节的模式图

注：抗原与TCR/CD3复合物结合后激活磷脂酶c，催化PIP2水解为IP3和DAG，引起LFA-1分子β链的磷酸化，使LFA-1分子构型发生变化，提高与配体结合的亲和力。CD3分子的磷酸化引起TCR/CD3复合物的调变，导致PKC水平下降，使LFA-1分子β链去磷酸化转变为非活化状态而产生去粘附作用。

3.LFA-1分子构型改变的机理目前对于淋巴细胞活化后导致LFA-1分子构型改变的机制还不十分明了。实验表明，PMA作用于淋巴细胞后，通过激活蛋白激酶C（PKC）使LFA-1分子β链发生磷酸化，很可能与LFA-1分子构型的改变有关。抗CD2或CD3单克隆抗体可以通过影响磷酸肌磷酸肌醇代谢途径导致PKC的激活，但两种McAb影响淋巴细胞粘附分子活化的过程是不同的，抗CD2单克隆抗体诱导持久的LFA-1分子活化，而抗CD3单克隆抗体只能诱导短暂的、一过性的LFA-1分子的活化（图2-11）。这种对粘附分子表达的负反馈调节机制，对于体细胞粘附作用的调节过程可能有重要的意义。体内对粘附作用的负调节意味着细胞可以与相互作用的靶细胞脱离，再作用于其它靶细胞，从而最大限度地发挥作用。前面曾提到McAb24识别的表位表达在活化状态的LFA-1分子，McAb24并不阻断LFA-1分子和Mac-1分子与配体的结合，但却可以明显抑制单核细胞向T细胞的抗原提呈作用、LAK细胞对靶细胞的杀伤作用以及中性粒细胞的趋化移动，这些过程均依赖LFA-1和Mac-1分子与其配体的相互作用。单独CD3单克隆抗体只引起一过性的LFA-1分子的活化，而同时加入McAb24则造成持续性LFA-1分子的活化，提示McAb24可能阻止LFA-1分子由活化状态转变为非活化状态。

（二）其它粘附分子构型的改变对粘附作用的影响

除LFA-1分子外，在integrin家族中其它一些粘附分子构型的改变也可以影响细胞的粘附能力。PMA、抗CD2或CD3单抗可以诱导或增强淋巴细胞的VLA-4（CD49d/CD29)、VLA-5（CD49e/CD29）和VLA-6（CD49f/CD29)与其配体（层粘连蛋白或纤粘连蛋白）的粘附作用，提示上述粘附分子可能通过与LFA-1相类似的机制发生构型变化，导致与配体结合的亲和力升高。Mac-1分子（CD11b/CD18）及血小板糖蛋白GPⅡbⅢa（CD41/CD61）分子在细胞活化后可以暴露新的表位，是其分子构型发生改变的直接证据，但其发生机制目前还不清楚。

尽管目前尚未获得selectin家族粘附分子构型变化影响粘附能力的直接证据，但某些抗L-seletin或抗E-selectin分子EGF结构域的单抗非但不阻断L-selectin分子或E-selecti分子与相应配体的结合，反而具有促进作用，提示selectin家族粘附分子中同样存在着分子构型变化对粘附能力调节的可能性。

二、细胞粘附分子表达数量改变对粘附作用的调节

粘附分子表达数量的改变是粘附作用调节的另一个重要方面。粘附分子构型改变与表达数量的增减并不是截然分开的两个过程，两者可能同时存在，共同完成对粘附作用的调节。如淋巴细胞活化后不仅粘附分子构型改变导致亲和力增加，同时也伴有粘附分子数量的增加。

1.调节细胞表面粘附分子表达数量的方式　细胞表面粘附分子表达数量的调节方式主要有诱导贮存在细胞内的粘附分子转移到细胞表面和诱导粘附分子的重新合成两种方式。转移形式的过程发生迅速，只需数秒钟，但维持时间短暂。如凝血酶和组胺作用于内皮细胞可以诱导内皮细胞内贮存在CD62分子迅速转移到细胞表面，然后又很快被内吞而消失；又如CD11b/CD18、CD11c/CD18贮存在中性粒细胞的胞浆颗粒内，在PMA、TNF、IL-1刺激后迅速转移到细胞表面。重新合成过程发生较为迟缓，一般需数小时，但维持时间较长。IL-1、TNF-α作用于血管内皮细胞则可以诱导E-selectin、VCAM-1分子的重新合成与表达，诱导后4小时达到高峰，并可维持24小时以上。

2.细胞因子、炎症介质对粘附分子表达的调节　细胞因子IL-1、IL-3、IL-4、IL-8、PAF、GM-CSF、TNF-α、TNF-β和IFN-γ以及炎症介质白三烯、组胺和凝血酶等可作用于白细胞或/和血管内皮细胞，调节白细胞与血管内皮细胞的粘附作用（表2-6）。在体内可能有多种调节因素同时存在，相互影响，并可能有更多的目前未知的因素参与细胞间粘附的调节过程。

3.细胞的生长、发育状态对粘附分子表达的影响　除了上述细胞因子、炎症介质可以调节细胞粘附分子的表达外，细胞本身的生长、发育、分化及代谢状态也可以影响粘附分子的表达。在胚胎发育过程中，组织细胞粘附分子的表达接一定的规律发生改变，使得不同细胞得以按一定的规律组合在一起，形成不同的组织或器官。肿瘤细胞与其起源的正常组织细胞相比其表达的粘附分子可有很大差异，这可能是某些肿瘤细胞易发生浸润、转移等现象的分子基础。此外，处于不同分化和发育状态的淋巴细胞表达粘附分子也有明显改变，如与未经抗原刺激的T细胞（naive T cell)相比，记忆性T细胞（memory T cell)表达更多的CD2、LFA-1、CD44、VLA-4等粘附分子，而L-selectin在naive T细胞表达水平要明显高于记忆T细胞。

表2-6　细胞因子、炎症介质对细胞粘附分子表达的调节作用

炎症介质或细胞因子	靶细胞	粘附分子表达水平的变化
IL-1	血管内皮细胞	E-selectin↑、VCAM-1↑、ICAM-1↑
	某些肿瘤细胞	ICAM-1↑
	中性粒细胞	CD11b/CD18↑、CD11c、CD18↑
TNF-α、TMF-β	血管内皮细胞	E-selectin↑、VCAM-1↑、ICAM-1↑
	中性粒细胞	CD11b/CD18↑、CD11c/CD18↑
IL-3	嗜碱性粒细胞	CD11b/CD18↑
IL-4	血管内皮细胞	VCAM-1↑
IFN-γ	血管内皮细胞	ICAM-1↑、VCAM-1↑MHC-Ⅱ类分子↑
PAF、IL-8、 GM-CSF	中性粒细胞	L-selectin↓、CD11b/CD18↑
组胺、凝血酶	血管内皮细胞	CD62↑
白三烯	中性粒细胞	粘附作用↑

注：↑表示上调（up-regulation)

↓表示下调(down-regulation)

第三节　粘附分子的功能

在体内，一种细胞可能同时表达多种粘附分子，一种粘附分子也可以表达于多种不同的组织细胞，而细胞间的相互粘附作用又可能由多对粘附分子受体/配体共同参与，单从某一对粘附分子的作用难于了解细胞粘附作用的全过程。本节着重从粘附分子参与的体内某些生理或病理过程来介绍粘附分子的功能，并简述其分子基础。

一、炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附

炎症过程的一个重要特征就是白细胞粘附、穿越血管内皮细胞，向炎症部位渗出。这一过程一个重要的分子基础是白细胞与血管内皮细胞粘附分子的相互作用，表2-7例举了参与这一过程的粘附分子。不同白细胞的渗出过程或渗出过程的不同阶段所涉及的粘附分子不尽相同。

1.不同粘附分子在粘附过程不同阶段所起的作用　在体内由于血液处于不断流动状态，白细胞与血管内皮细胞的粘附作用是在血液流动产生的切力作用下进行的，因此白细胞与血管内皮细胞的相互粘附作用有其特殊性。体内白细胞与血管内皮细胞的粘附作用包括白细胞沿血管壁流动的最初粘附作用，以及随后的加强粘附和穿越内皮细胞的过程。为了模拟体内血液流动状态，在体外研究白细胞与血管内皮细胞的粘附作用时，采用了特殊的实验装置，使培养液中的中性粒细胞不断流动通过培养状态的单层内皮细胞。实验表明，在流体产生的切力作用下，CD11/CD18与其配体ICAM-1对于中性粒细胞与血管内皮细胞的最初粘附几乎不起作用。相比之下，L-seletin分子与其配体E-selectin的结合则发挥重要的作用，抗L-selectin分子的单克隆抗体可明显阻断这种最初的粘附作用。在随后发生的中性粒细胞与血管内皮细胞加强粘附并穿越血管内皮细胞的过程中，L-selectin分子与其配体的结合则几乎不起任何作用，而CD11/CD18与其配体的相互作用上升到关键地位。已经粘附于血管内皮细胞的中性粒细胞L-selcetin分子表达水平显著下降，在趋化因子（如膜结合IL-8）的诱导下，CD11/CD18表达水平则明显升高。事实上，L-selectin分子表达下降可减少对已粘附中性粒细胞的牵拉作用，有利于CD11/CD18介导的中性粒细胞的穿越血管内皮细胞过程。

表2-7　参与白细胞与血管内皮细胞粘附的粘附分子

白细胞粘附分子（受体）	主要表达细胞	内皮细胞的粘附分子（相应配体）
CD11a/CD18	N.L.M	ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3
CD11b/CD18	N.L.M	ICAM-1
CD11c/CD18	N.L.M
VLA-4(CD49d/CD29)	L.M	ICAM-1
l-selectin(CD62L)	N.L.M	E-selectin、P-selectin
CD15	N	E-selectin、P-selectin

注：N：中性粒细胞 L：淋巴细胞 M：单核细胞

2.膜结合细胞因子在白细胞与血管内皮细胞粘附过程中所起的作用　调节上述白细胞粘附分子表达的细胞因子有血管内皮细胞膜表面结合的IL-8、GM-CSF、PAF等对中性粒细胞具有趋化作用的细胞因子，血管内皮细胞所合成的上述细胞因子主要以膜结合（membrane-bound)的形成表达于血管内皮细胞表面。中性粒细胞与血管内皮细胞的粘附过程是在血管内皮细胞膜结合细胞因子调节作用下多种粘附分子按顺序协调作用的复杂过程（图2-12）。

在中性粒细胞粘附、穿越血管内皮细胞的过程中，IL-8、GM-CSF和PAF等细胞因子发挥着关键的调节作用，没有上述细胞因子的作用，最初粘附到血管内皮细胞的中性粒细胞可能重新回到血流中去。膜结合细胞因子的存在作用其特殊意义，它可以使细胞因子的作用局限化，促进白细胞的粘附、渗出、游离的细胞因子（IL-8等）作用于白细胞减少其L-selectin分子的表达，反而抑制白细胞的粘附、渗出。血管内皮细胞表面不同的膜结合细胞因子不同白细胞粘附作用的选择性激活可能是选择白细胞粘附、渗出过程的因素之一。

图2-12　中性粒细胞粘附、穿越血管内皮细胞过程的模式图

淋巴细胞的粘附、渗出过程可能采取相似的方式，只是所涉及的粘附分子及粘附激活机制有所不同。即最初是由seectin分子介导的淋巴细胞与血管内皮细胞的不稳定的粘附，随后血管内皮细胞的膜结合细胞因子作用于淋巴细胞激活其integrin分子，导致加强粘附及穿越血管内皮细胞的过程。

粘附分子在白细胞渗出过程中的重要作用在先天性白细胞粘附缺陷症（leukocyte adhesion deficiency，LAD）发病机理中得到了证实。该病的临床特征是反复发生难以治愈的感染。LAD可分为LAD-1和LAD-2两型。LAD-1型患者白细胞CD11/CD18分子表达缺陷，因此不能与FN和C3bi结合，丧失非特异的调理作用；此外，虽然白细胞可以沿血管壁流动，由于不能与血管内皮细胞表面粘附分子ICAM-1结合，白细胞不能渗出到炎症部位。LAD-2型患者白细胞S-Lewis^x(CD15s）表达缺陷，不能有效的与E-selectin分子结合，白细胞沿血管壁的流动能力显著低于正常人，同样也不能向炎症部位渗出。因此阻断白细胞与血管内皮细胞的粘附和白细胞的渗出有可能成为预防和治疗性疾病的一种新的手段。

3.细胞因子在白细胞选择性渗出过程中的作用　不同炎症具有不同类型的炎细胞浸泣，如急性炎症以中性粒细胞渗出和浸润为主，慢性炎症往往以淋巴细胞浸润为主，Ⅰ型超敏反应的变态反应性炎症以嗜碱性粒细胞的选择性渗出为主，迟发型超敏反应性炎症则以单核细胞、T细胞浸润为特征。虽然目前对白细胞选择性渗出的机理还不完全明了，但已有的证据显示粘附分子在不同类型白细胞表达的差异以及细胞因子对粘附分子表达的不同调节作用可能是重要的因素。如IL-4和IFN-γ作用于血管内皮细胞可以选择性地诱导粘附性粒细胞表达，在中性粒细胞不表达，因此IL-4和IL-4和IFN-γ可以选择性的促进除中性粒细胞以外的白细胞的粘附作用。IL-4和IFN-γ是由活化T淋巴细胞产生的细胞因子，炎症局部活化T淋巴细胞可能通过产生IL-4和IFN-γ等细胞因子作用于局部血管内皮细胞，促进白细胞的渗出，因此IL-4和IFN-γ可能在免疫介导的炎症性疾病中发挥重要作用。此外，IL-8、GM-CSF和PAF等膜结合细胞因子也可能是导致白细胞选择性渗出的重要因素。

二、粘附分子与淋巴细胞的归巢

淋巴细胞在中枢淋巴器官发育成熟后，经血流定居在外周淋巴器官，并在全身和器官、组织以及炎症部位发挥多种生物学功能。淋巴细胞归巢（homing)是淋巴细胞迁移的一种特殊形式，包括：（1）淋巴干细胞向中枢淋巴器官的归巢（2）淋巴细胞向外周淋巴器官的归巢；（3）淋巴细胞再循环，即外周淋巴器官的淋巴细胞通过毛细血管后静脉进入淋巴循环，以利于免疫细胞接触外来抗原，然后再回到血循环；（4）淋巴细胞向炎症部位的渗出。淋巴细胞是一个不均一的群体，可以分为不同的群或亚群。淋巴细胞归巢过程的一个显着特点是不同群或亚群的淋巴细胞在上述移行过程中具有相对的选择性，即某一特定的淋巴细胞群或亚群定向归巢到相应的组织或器官。淋巴细胞归巢过程的分子基础是淋巴细胞与各组织、器官血管内皮细胞粘附分子的相互作用。一般将淋巴细胞的粘附分子称为淋巴细胞归巢受体（lymphocyte homing receptor,LHR),而将其对应的血管内皮细胞的粘附分子称为地址素（addressin)。多种粘附分子与淋巴细胞的归巢有关（表2-8），但参与不同群或亚群淋巴细胞归巢过程的粘附分子是不同的，成为淋巴细胞选择性归巢的分子基础。

（一）T细胞前体向胸腺的归巢

对于骨髓产生的T细胞前体（Pro-T cell）向胸腺归位的机理尚缺乏深入的研究。目前已知T细胞祖细胞表达CD44与L-selectin分子，它们可能与T细胞祖细胞的归巢有关。此外，胸腺血管内皮细胞表达一种被称为EA1的分子，可能起到地址素的作用参与T细胞的归巢过程。最近认为integrin中α6β1、α6β4对T细胞前体的粘附起重要作用。

（二）淋巴细胞向外周淋巴器官的归巢

淋巴细胞向外周淋巴器官的归巢主要有淋巴细胞向外周淋巴结、派伊尔小结（Peyre's Patch)及脾脏的选择性归巢等几种不同的途径。

1.淋巴细胞向外周淋巴结的归巢　L-selectin是决定淋巴细胞向外周淋巴结选择性归巢的归巢受体，其相应配体为特异性表达于外周淋巴结血管地址素（perpheral lymphonode vascular addressin,PNAd)。L-selectin分子与PNAd相结合介导了淋巴细胞与外周淋巴结血管内皮细胞最初的粘附，随后参与粘附与穿越过程的粘附分子主要有LFA-1/ICAM-1、ICAM-2及CD44/MAd分子。

2.淋巴细胞向派伊尔小结的归巢　integrinα4β7分子是淋巴细胞向派伊尔小结定向归巢的特异归巢受体，抗α4β7的抗体可特异性地阻断淋巴细胞向派伊尔小结的归巢过程，而对淋巴细胞向外周淋巴结的归巢过程无明显影响。integrin α4亚单位可与β1、β2、βρ等β亚单位结合，分别组成α4β1、α4β7和α4βρ，并表达在不同的淋巴细胞表面，可能与特定淋巴细胞群或亚群的定向归巢有关。派伊尔小结的静脉高内皮细胞专一的、高水平表达粘膜血管地址素（mucosal vascular addressin,MAd).MAd是一种分子量为60kDa的糖蛋白，其对应的淋巴细胞归巢受体是integrin　α4β7，两者的相互作用构成了特定淋巴细胞群向派伊尔小结定向归巢的基础。CD44及LFA-1分子作为淋巴细胞归巢受体与其配体MAd和ICAM-1、ICAM-2的相互作用也参与淋巴细胞向派伊尔小结的归巢过程，但它们与α4β不同，除参与淋巴细胞向派伊尔小结归巢外，还参加向其它外周淋巴器官的归巢。

表2-8　参与淋巴细胞归巢的粘附分子

表达于淋巴细胞的归巢受体（lymphocyte homing receptor)		血管内皮细胞的相应地址素（addressins)
粘附分子	作用	粘附分子	作用
L-selecten	淋巴细胞向外周淋巴器官的归巢	PNDd	外周淋巴结高静脉内皮细胞的地址素
CLA	定向归巢于皮肤的记忆T细胞表面的归巢受体	E-selectin	表达在皮肤炎症部位的血管内皮细胞
LFA-1	参与多种淋巴细胞归巢过程	ICAM-1、ICAM-2	参与多种淋巴细胞的归巢过程
VLA-4	淋巴细胞归巢受体	VCAM－1	表达于炎症部位血管内皮细胞
CD44	参与多种淋巴细胞归巢受体	MAd	肠道淋巴组织及粘膜固有层血
integrin	定向归位于派伊尔小结的淋巴细胞的归巢受体	MAd	管内皮细胞的地址素
α4β7	定向归位于派伊尔小结的淋巴细胞的归巢受体	MAd	管内皮细胞的地址素

淋巴细胞向脾脏的归巢过程也是特定淋巴细胞群的定向归巢过程，但其归巢机理与分子基础尚不清楚。

（三）淋巴细胞向非淋巴组织的归巢

正常的非淋巴组织没有或只有少量淋巴细胞，但在炎症状态下，淋巴细胞可以大量浸润。淋巴细胞向非淋巴组织的归巢可以区分为以下两种情况：（1）正常的皮肤及消化、生殖道粘膜组织中有特定表达γδ型T细胞受体（TCRγδ）的淋巴细胞群存在，它们可能直接来自中枢淋巴器官，这些淋巴细胞的归巢过程所涉及的粘附分子还不清楚。此外，正常皮肤或粘膜等组织中经常存在有少量记忆淋巴细胞，可能是少量抗原持续刺激的结果。（2）淋巴细胞向炎症状态下的非淋巴组织的归巢。在炎症组织中浸润的淋巴细胞多为记忆性T细胞，这些T细胞表达较高水平的CD45RO，此外，LFA-1、ICAM-1，α4-integrin、LFA-3，CD44等粘附分子的表达也明显高于天然（naive)T淋巴细胞。上述粘附分子相对高表达可能与记忆T细胞向炎症部位的选择性渗出有关。

淋巴细胞向非淋巴组织的归巢过程除了具有记忆T细胞的选择性外，还有组织特异性，也就是就特定的淋巴细胞群选择性的定向归巢到皮肤、粘膜或滑膜等组织。

1.淋巴细胞向皮肤炎症部位的归巢　皮肤炎症部位的血管内皮细胞表达高水平的E-selectin分子，而向皮肤炎症部位定位归巢的记忆T细胞则表达皮肤淋巴细胞相关抗原（cutaneouslymphocyte-associated antigen,CLA),E-selectin与CLA的相互作用是CLA阳性记忆T细胞向皮肤炎症部位定向归巢的分子基础。此外，VLA-4与VCAM-1，LFA-1与ICAM-1/ICAM-2的相互作用也与淋巴细胞向皮肤炎症部位的归巢过程有关（参见表2-8）。

2.淋巴细胞向肠道粘膜炎症部位的归巢　目前关于这一过种的研究资料还不多。粘膜组织中的淋巴细胞表达一种称为MLA（mucosal lymphocyte antigen）的表面抗原，由integrin分子β7链与另一条不同于α4链的多肽链组成，可能与淋巴细胞向肠道粘膜的归巢过程有关。

3.淋巴细胞向滑膜炎症部位的归巢　目前已知LFA-1/ICAN-1、VLA-4/VCAM-1及CD44/MAd都参与淋巴细胞向滑膜组织的归巢过程，但还不能解释淋巴细胞向滑膜组织归巢过程的选择性。推测可能还有未被发现的决定淋巴细胞向滑膜组织定向归巢的粘附分子。

（四）淋巴细胞归巢过程中激活粘附作用的分子

前已述及，淋巴细胞的归巢与中性粒细胞渗出的过程是相似的。同样，淋巴细胞归巢过程中最初粘附后粘附作用的激活机制也与中性粒细胞的渗出过程类似。

1.具有趋化作用的多肽　巨噬细胞炎症蛋白-1（macrophageinflammatory protein-1,MIP-1)可以膜结合的形式存在于淋巴结或炎症组织血管内皮细胞表面，通过作用于CD8+T细胞使其与血管内皮细胞粘附作用增强，这种粘附作用的增强是由T细胞VLA-4与血管内皮细胞VCAM-1分子相互作用介导的。此外，趋化因子家族的RANTES对记忆T细胞具有选择趋化作用。不同的趋化多肽对特定淋巴细胞群粘附作用的激活可能与淋巴细胞的选择性归巢有关。

2.粘附分子介导的粘附激活作用　抗CD2和抗CD3单克隆抗体作用于T淋巴细胞可使T细胞表面integrin分子构型改变而使其与配体结合的亲和力增加。此外，淋巴细胞其它表面分子在与配体结合后可能通过相同或不同的机制影响粘附分子间相互结合的亲和力。可能具有上述作用的粘附分子有CD15、CD31和VLA-4。（1）抗CD15单克隆抗体与结合于LFA-1分子的CD15结合后，通过LFA-1分子构型的改变使其与ICAM-1粘附作用增强。血管内皮细胞表达的E-selectin分子可能模拟抗CD15单克隆抗体的作用，与CD15结合后导致淋巴细胞LEA-1与其配体ICAM-1粘附作用的激活。（2）抗CD31的单克隆抗体作用于CD8+T细胞可激活VLA-4/VCAM-1介导的粘附作用，淋巴细胞CD31分子与其血管内皮细胞配体的作用可能导致相同结果。（3）VLA-4与其配体VCAM-1结合对其自身的粘附具有正反馈调节作用。由于表达CD31的细胞多为天然T细胞，VLA-4的表达局限于部分T细胞，因此CD31和VLA-4对粘附作用的激活可能与不同的淋巴细胞群的定向归巢有关。

淋巴细胞的归巢是一个多种粘附分子参与并受各种因素调节的复杂过程，对于这一过程还缺乏系统的、确切的认识。随着免疫生物学和分子免疫学研究的进展，必将推动这一重要领域的深入研究，并为某些疾病的诊断、预防和治疗提供一条崭新的途径。

三、粘附分子参与免疫细胞的识别作用

免疫细胞的相互作用及杀伤细胞识别靶细胞的过程中，除了需要对特异性抗原的识别作用外，还需要粘附分子的相互作用。某些粘附分子的抗体可以阻断免疫细胞的相互作用及杀伤细胞对靶细胞的杀伤作用（图2-13）。辅助性T细胞与抗原提呈细胞的相互作用过程中，T细胞受体（TCR/CD3）识别抗原提呈细胞表面的特异性抗原与MHC分子的复合体，而CD4/MHC-Ⅱ类分子（非多态部分）、LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3、CD28/CD80的相互作用则可以使两者紧密接触，提供了相互作用的重要条件，并参与T细胞的活化过程和细胞因子的分泌调节。杀伤性T细胞杀伤靶细胞（如病毒感染靶细胞）时，其CTL特异受体识别靶细胞抗原与MHC-Ⅰ类分子的复合物，CD8/MHC-Ⅰ类分子（非多态部分）、LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3的相互作用导致效一靶紧密接触，杀伤细胞的细胞毒介质得以有效地发挥作用。值得注意的是无论是免疫细胞的相互作用或效-靶细胞的相互作用，最终相互接触的细胞仍然要分开，显然细胞内存在着对粘附作用的负反馈调节机制，尽管这种调节机制目前还不完全清楚，但已知CD3分子的表达下调可以激活PLC，可能导致LFA-1分子的去磷酸化而使其失去活性，降低LFA-1分子介导的粘附作用。

图2-13　粘附分子与免疫细胞的识别作用

四、粘附分子参与细胞发育、分化、附着及移动

在胚胎发育过程中，不同类型的细胞按着既定的规律形成细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质的附着，有序地组合在一起构成不同的组织和器官。在这一过程中，粘附分子发挥着重要作用。

（一）粘附分子参与细胞间的附着

参与细胞与细胞间附着的粘附分子主要是Cadherin家族的粘附分子，以及属于免疫球蛋白超家族的粘附分子NCAM及CD31。已经发现，Cadherin分子是组织学上在细胞连接中起重要作用的粘着小带（zonula adherence)的重要跨膜万分。参与细胞与细胞间附着粘附分子的共同特点是以自身识别的方式相互作用，即相同的粘附分子之间的相互作用。如将转染了不同Cadherin cDNA的L细胞混合在一起后，表达相同Cadherin分子的L细胞可以重新聚集在一起。这种特殊的自身相互识别的作用方式保证了相同细胞的聚集。在胚胎发育过程中，细胞粘附分子的表达有规律的发生改变，支配不同细胞的有序组合形成组织和器官。当一群细胞失去其原来表达的Cadherin分子或获得表达一种新的Cadherin分子时，它可以离开原有的细胞群。而如果不同的细胞群的发育过程中的某一阶段表达某一种相同Cadherin分子，它们可以相互联系起来。如肺的间叶细胞表达N-Cadherin分子，而上皮细胞表达E-Cadherin和P-Cadherin分子，将肺组织胰酶消化后加入E-Cadherin cDNA转染的L细胞，则L细胞与上皮细胞聚集在一起。上述实验表明，Cadherin分子在胚胎发育、分化过程中可能起着重要的作用。

图2-14　介导活化CD4+细胞与活化B细胞相互作用的粘附分子

(二）粘附分子参与细胞与基质的附着

细胞与细胞间基质的附着是细胞生存与增殖所必需的，这种附着主要由integrinpe 家族的粘附分子来介导。除β2组外，integrin分子识别的配体大都是细胞外基质的成分，包括FN（fibronectin，纤粘连蛋白）、LM(lamnin,层粘连蛋白）、VN(Vitronecin，玻璃粘连蛋白）、CA(collagen,胶原蛋白）等。integrin分子广泛表达于各种组织细胞，而其配体广泛存在于细胞外基质中。细胞与基质的附着主要有以下两种情况：（1）间叶细胞，以成纤维细胞为代表，细胞的周围均与细胞外基质附着；（2）上皮细胞，细胞的周围部分与细胞外基质附着，而细胞侧面则是细胞之间的附着，在这种情况下细胞粘附分子的分布存在着极性，细胞癌变过程往往伴随着这种极性的丧失。

（三）粘附分子参与细胞的移动

在细胞发育、分化以及创伤修复过程中都需要细胞的移动，迄今为止对这一过程的确切机制还没有明确的认识，但可以肯定的是细胞粘附分子是这一过程的重要参与者，而且这些粘附分子的表达得到精细的调控。已经发现E-Cadherin、N-Cadherin、NCAM,CD31及FN和FN受体都与细胞移动有关。（1）在胚胎发育过程中，视神经轴突要沿着视束生长到达中脑顶盖建立突触联系，处于生长状态的轴突在神经表皮细胞表面移动，两者均表达N-Cadherin分子。如将胚胎的视网膜组织种植在单层不表达N-Cadherin的Neuro 2a细胞上，神经轴突不能生长；如果将Neuro 2a细胞转染N-Cadherin分子，则可以看到神经轴突的生长；抗N-Cadherin分子的抗体可以抑制轴突的生长。（2）FN及其受体的相互作用同样参与了胚胎发育中细胞的移动过程，含有RGD序列的多肽可以干扰胚胎发育中器官的发生。此外，FN及其受体还参与创伤修复过程中细胞的移动，FN可促进创面的愈合。（3）CD31则对细胞的移动具有抑制作用。

细胞粘附分子对细胞的移动具有促进与抑制两种作用，粘附分子在细胞表面分布的极性可能与其作用的差异有关。如CD31和E-Cadherin都分布在细胞的侧面与邻近细胞接触的部位，它们对细胞的移动具有抑制作用。

五、粘附分子与肿瘤

粘附分子与肿瘤的的关系主要包括对肿瘤浸润和转移的影响，对杀伤细胞杀伤肿瘤的影响，以及辅助肿瘤的诊断。

（一）粘附分子与肿瘤的浸润与转移

恶性肿瘤一个重要生物学特征是其对邻近正常组织的浸润及远处转移。目前已知肿瘤的浸润与转移与其粘附分子表达的改变有关。一方面肿瘤细胞某些粘附分子表达的减少可以使细胞间的附着减弱，肿瘤细胞脱离与周围细胞的附着，这是肿瘤浸润及转移的第一步；另一方面，肿瘤细胞表达的某些粘附分子使已入血的肿瘤细胞得以粘附血管内皮细胞，造成血行转移。

1.E-Cadherin与肿瘤浸润的关系　包括大肠癌、乳腺癌等在内的多种肿瘤细胞E-Cadherin分子表达明显减少或缺失，E-Cadherin分子表达水平降低与肿瘤细胞恶性程度显著相关。E-Cadherin分子在恶性程度低的乳腺癌细胞的表达水平明显高于恶性程度高的肿瘤细胞，而且其表达水平与腺小管形成成正比。体外实验更明确地证实了E-Cadherin分子与肿瘤浸润能力的关系。在培养状态下表达E-Cadherin分子的肿瘤细胞不侵入基附着的基质，但如加入抗E-Cadherin分子的抗体，则肿瘤细胞获得浸润能力；不表达E-Cadherin分子的肿瘤细胞在培养时表现浸润能力，但如将E-Cadherin分子的cD-NA转染肿瘤细胞使其表达E-Cadherin分子后，则肿瘤细胞丧失其浸润能力。

肿瘤细胞除粘附分子表达水平改变外，粘附分子在其表面的分布往往也有改变。E-Cadherin分子在正常的上皮组织中只分布于细胞相邻的侧面。而在某些上皮组织起源的肿瘤细胞E-Cadherin分子可以表达在细胞顶部。尽管某些肿瘤细胞可以表达一定水平的E-Cadherin分子，但分布的异常使其难以发挥细胞间附着的作用，这也可能与肿瘤的浸润与转移有关。

2.integrin家族与肿瘤浸润和转移的关系　integrin家族粘附分子在肿瘤细胞的表达水平也明显改变，既可表达数量减少或缺失，也可以表达升高，分布在极性亦可能不同于正常细胞。integrin分子在肿瘤细胞表达变化的不一致性可能与integrin分子的不同作用有关。同一种粘附分子可以在转移和附着两个不同的过程中发挥作用，因此integrin分子表达的增加或减少都可能与肿瘤细胞浸润及转移有关。

3.CD44和其它粘附分子对肿瘤转移的影响　与E-Cadherin分子对肿瘤浸润与转移的抑制作用相反，肿瘤细胞表达的某些粘附分子作为血管内皮细胞表面粘附分子、细胞外基质的相应受体可使已进入血流的肿瘤细胞粘附血管内皮细胞或基质，促进肿瘤细胞的转移。对肿瘤血行转移的研究多采用小鼠尾静脉注射黑素瘤细胞造成肺转移的模型，已知黑素瘤细胞表达的CD44分子、层粘连蛋白受体等都可以促进黑素瘤细胞有肺部形成转移灶，用相应粘附分子的抗体或可溶性配体则可减少黑素瘤的肺部形成转移灶。此外体内慢性炎症部位往往是肿瘤转移灶的好发部位，可能与炎症产物、细胞因子作用于局部血管内皮细胞促进其粘附分子表达而有利于肿瘤细胞的粘附有关。

不同的CD44分子在肿瘤浸润与转移过程中的作用可能是不同的，正常组织细胞或非转移的癌细胞主要表达CD44S，而具有转移能力的癌细胞主要表达CD44V。

（二）粘附分子对杀伤细胞杀伤肿瘤细胞的影响

杀伤细胞与肿瘤细胞的接触由两种细胞表面粘附分子的相互作用来介导，LFA-1/ICAM-1的相互作用具有重要地位。多种肿瘤细胞表达ICAM-1分子，肿瘤细胞ICAM-1分子的表达可能与肿瘤组织内淋巴细胞的浸润有关。细胞因子如IFN-γ、IFN-α、IL-4、TNF-α可促进某些肿瘤细胞ICAM-1分子的表达，从而增加其对杀伤细胞作用的敏感性。毛细胞白血病细胞不表达LFA-1和ICAM-1分子，使其对CTL的杀伤作用更为敏感。肿瘤患者血清中可溶性ICAM-1水平往往高于正常人，可能抑制NK对肿瘤细胞的杀伤作用。

（三）粘附分子与肿瘤的诊断

不同integrin分子在不同的组织、细胞有其特定的分布方式，虽然在肿瘤组织integrin分子的表达不同于正常组织，但仍在一定程度上保留了这种特定的分布方式，从而可以作为肿瘤分型诊断的参考依据。由于分化程度低的恶性肿瘤细胞在组织学上难以区分其组织来源，因此对其integrin分子表达的检测可以作为肿瘤诊断的一个有效的辅助手段。

正常的肝细胞表达VLA-α1和VLA-β1，而胆管上皮细胞表达VLA-α2、VLA-α3、VLA-α6和VLA-β4。肝癌包括肝细胞癌和胆管癌两种组织类型，分化良好的肝细胞癌和胆管癌表达integrin分子与其来源组织基本相似，但低分化的肝细胞癌可以表达VLA-α2、VLA-α3、VLA-α6。低分化的胆管癌细胞表达integrin分子的种类虽然与正常胆管相同，但表达数量明显减少。由于肝细胞癌不表达VLA-β4，而胆管癌细胞不表达VLA-α1，因此上述两种integrin分子可以作为区分两型肝癌的标志。

六、　粘附分子与凝血

凝血过程中血小板聚集的分子基础是血小板表面的粘附分子。在动脉和静脉中血小板聚集的机理有所差别，所涉及到的粘附分子也不尽相同。

（一）粘附分子与动脉凝血

动脉中形成的血栓主要由血小板组成，称为白血栓。动脉中血栓的形成过程包括最初血小板与血管壁损伤部位的接触、粘附及随后的活化、伸展和聚集。血小板与血管壁损伤部位的接触由血小板表面糖蛋白复合物GPIb-IX与管壁上的vWF因子（vonWillebrand facfor)的结合介导。GPIb-IX或vWF的遗传缺陷都可以导致病人凝血机能的障碍，在临床上分别被称为Bernard-Soulier综合征（Bernard-Soulier syndrome,BSs）和von Willebrand病（von Willebrand's disease,vWd)。

GPIb由一两条多肽链通过二硫键连接所组成，两条链分别称为GPIba（135kDa，CD42b)和GPIbβ（22kDa,CD42c),GPIb与另一个糖蛋白分子GPIX（23kDa，CD42a）按1：1的比例通过非共价键结合构成GPIb-IX复合物。GPIbα、GPIbβ和GPIX的共同特点是都含有不同数目的由24个氨a基酸构成的富含亮氨酸糖蛋白的重复序列段（leucine-rech glycoprotein,LRG)。BSs病人的血小板除缺乏GPIbα、GPIbβ、GPIX三种分子外，同时还缺乏另一条称为GPV的肽链。GPV同样含有LRG序列，其功能还不清楚。GPIb-IX复合物与vWF结合的部位在GPIbα链上，位于其N端的第7个LRG重复序列及近膜部分的富含碳水化合物区域之间（图2-15）。vWF可由血管内皮细胞和血小板合成，单体分子量为220kDa。血管内皮细胞可向其附着面分泌vWF，结合于基底膜的胶原纤维。

图2-15 GPIb-IX复合物的结构模式图

GPIb-IX与vWF结合的显著特点是切力依赖性（sheardependence)，即GPIb-IX与vWF的结合只有动脉中血液快速流动状态下才会发生，在静脉血液流动缓慢或静止时GPIb-IX与vWF并不结合，目前对于这种切力依赖性结合发生的机理仍不清楚。

GPIb-IX与vWF的结合导致血小板的活化，使血小板糖蛋白GPⅡb-Ⅲa（αⅡbβ3）的构型发生改变，得以与血浆中vWF、FB、FN等配体结合，构成后续血小板的结合部位，触发血小板的聚集过程。另一种血小板糖蛋白GPⅠaⅡa(α2β1）可能也参与此过程。

（二）粘附分子与静脉凝血

静脉血栓形成过程中血小板起着较为次要的作用，血栓主要含有红细胞和纤维蛋白，称为红血栓，此过程与GPIb-IX和vWF的相互作用无关。血小板与血管壁的粘附可能由GPIaⅡa(α2β1）、GPIcⅡa(α5β1)αvβ3、GPⅡbⅢa(αⅡbβ3）等粘附分子共同介导，上述粘附分子的作用是切力非依赖性的。

七、粘附分子与细胞内信号传导

细胞间或细胞－基质间粘附分子相互作用并不仅限于细胞的粘附和附着，对参与粘附细胞的活化、分化、生长和分泌等也有显着的影响，并有赖于粘附分子将胞外粘附分子相互作用的信号向细胞内的传导。粘附分子所传导的信号可能作为一种辅助因素，协同其它刺激因素的作用，如α3β1、α4β1、α5β1、α6β1和αLβ2与配体的作用可以协同TCR/CD3介导的淋巴细胞增殖和细胞因子产生，提示淋巴细胞与胞外基质的作用可能影响其活化状态。此外单核细胞及中性粒细胞表面integrin分子与配体的作用也参与诱导细胞产生炎症因子的过程。

(一）粘附分子与细胞内酪氨酸磷酸化

酪氨酸磷酸化是细胞内信号传导的一个重要途径，而integrin分子与某些细胞内的酪氨酸磷酸化发生有关。血小板活化过程伴随着广泛的细胞内蛋白酪氨酸磷酸化，integrin分子αⅡbβ3的表达是血小板内酪氨酸磷酸化过程发生的必要条件，αⅡbβ3不表达或其与配体的作用被阻断均可阻碍血小板内的酪氨酸磷酸化过程。但αⅡbβ3单独作用并不足以引起酪氨酸磷酸化，而只是作为其它刺激活化因素的必要辅助条件。对其它细胞进行的研究结果同样提示integrin分子参与细胞内酪氨酸磷酸化的过程，如使KB细胞（一种癌细胞系）表达的α3β1分子发生交联后可以发现细胞内一种分子量为115～130kDa的分子发生酪氨酸磷酸化；NIH3T3细胞粘附干纤粘蛋白分子或用抗integrin抗体刺激，可以导致细胞内一种蛋白发生酪氨磷酸化。

某些细胞（如成纤维细胞、内皮细胞）粘附于纤粘连蛋白后胞浆的pH值升高。胞浆中pH值升高是integin分子与配体作用后向细胞内传导信号的结果，与细胞的伸展和生长有关。

（二）粘附分子与细胞膜磷脂酰肌醇代谢

吞噬细胞表达的integrin分子与纤粘连蛋白或层粘连蛋白等配体作用后可以导致细胞吞噬作用的增强，近年来研究表明这一现象与integin分子结合配体后影响细胞膜磷脂酰肌醇代谢过程有关。

一种称之为白细胞应答整合素的integrin分子（leukocyte response integrin,LRI），与integrinβ3存在交叉反应，但不同于已知的任何一种integrin分子。LRI介导的吞噬增强作用可被蛋白激酶C抑制剂H7和Staruosporin所阻断，也可被百日咳毒素、钙离子螯合剂MAPTAM及结合磷脂酰肌醇的新霉素所抑制，因此推测LPI与配体的作用可能引起G-蛋白依赖的磷脂酶C的活化，导致细胞内PKC的活化和Ca²⁺浓度升高。此外还发现一种与LPI共沉淀的被称作整合素相关蛋白（integrin associated protein IAP）的5kDa分子，可能属于一种多次跨膜细胞表面分子家族。抗IAP的抗体可以抑制LRI介导的吞噬增强作用，推测IAP可能与LRI结合配体的亲和力有关或参与LPI的信号传导过程。

第四节　可溶性粘附分子

白细胞、血管内皮细胞或其它细胞表面的粘附分子可以被内吞进入细胞，也可以脱落下来，进入血液成为可溶性粘附分子（soluble adhesion molecules，sAM）。此外，某些粘附分子的mRNA存在着不同的剪接形式，其中有的mRNA翻译后的产物可能不表达在细胞表面，而是直接分泌进入血液，成为可溶性粘附分子的另一个重要来源。除血清外，某些可溶性粘附分子还可在脑脊液、肺胞灌洗液、尿、滑膜液及腹水中出现，反映了局部粘附分子的表达和代谢状况。在结构上，可溶性粘附分子一般缺少其对应膜结合粘附分子的穿膜和胞浆部分，其分子量也比相应膜结合粘附分子为小。由于可溶性粘附分子通常具有粘附分子的结合活性，因此可能作为机体调节细胞粘附作用的一个途径发挥作用。此外某些疾病状态下，粘附分子的表达或脱落增加，可致血清中可溶性粘附分子的水平显著升高，因此要检测可溶性粘附分子的水平可能成为监测某些疾病状态的指征。

很多粘附分子都有其对应的可溶性粘附分子存在，目前已发现的可溶性粘附分子有可溶性E-selectin、p-selectin、L-selectin、VCAM-1、ICAM-1、CD44和NCAM分子等，本节只就其中一部分要中溶性粘附分子加以介绍。

（一）可溶性L-selectin、（sL-selectin）

血清中的sL-selectin分子有62kDa和75～100kDa两种，分子量的不同是由糖基化程度的差异造成的，它们分别来自淋巴细胞和中性粒细胞，较其对应的L-selectin分子小3～5kDa。除血清中外，在脑脊液和尿中也发现有sL-selectin的存在。L-selectin分子mRNA尚未发现在不同的剪接形式，因此sL-selectin的来源主要是细胞表面L-selectin分子的脱落。体外致有丝分裂原、PMA活化的淋巴细胞或中性粒细胞受到L-8、LPS、fMLP、GM-CSF刺激后，都可释放sL-selectin分子，中性粒细胞上L-selectin可能是通过蛋白水解酶的作用使其脱落下来。sL-selectin分子具有结合活性，与膜结合L-selectin分子相比，sL-selectin分子与配体结合的亲和力烄低，可能sL-selectin分子的EGF样结构域构型改变有关。体外生理浓度下的sL-selectin分子对淋巴细胞与内皮细胞的粘附的抑制率约为15～20%，在败血症和HIV感染患者血清中，sL-selectin水平比正常人分别高2倍和3倍，反映了体内白细胞的活化。

（二）可溶性P-selectin（sP-selectin）

sP-selectin分子较P-selectin分子小3kDa，在血中以单体形式存在，而膜结合的P-selectin是以寡聚体存在。巨核细胞和血管内皮细胞内P-selectin分子的mRNA存在着不同的剪接形式，其中一种缺少胞浆区mRNA编码的蛋白质被分泌到血液中，是血浆中sP-selectin的主要来源。血红蛋白尿综合征（haemolytic uremicsyndrome)和血栓性血小板减少性紫癜病人血清中sP-selectin水平可显著升高。

（三）可溶性E-selectin(sE-selectin)

E-selectin分子在体内的分布非常局限，只表达在活化血管内皮细胞。体外细胞因子活化的培养内皮细胞上清中可以检测到sE-selectin分子，内皮细胞在IL-1、TNF-α和LT等细胞因子活化后，2～3小时即表达E-selectin，24小时内即从胞膜上量脱落下来，成为sE-selectin，因此血清中sE-selectin水平反映了体内血管内皮细胞的活化状态。E-selectin分子的mRNA尚未发现有不同的剪接形式，因此sE-selectin的来源是内皮细胞表面E-selectin分子的脱落。在肺间质疾病和过敏病人肺泡灌洗液中也可检出sE-selectin分子。sE-selectin分子具有结合活性，在体外可以抑制膜结合E-selectin分子介导的白细胞与内皮细胞粘附作用。体内生理状态下sE-selectin分子浓度虽未达到可以抑制白细胞与内皮细胞粘附作用的程度，但不能排除体内炎症局部sE-selectin分子达到高浓度的可能性。感染、肿瘤、糖尿病等多种疾病患者血液中sE-selectin水平高于正常人，其中以脓毒败血症病人最高，可达正常人23倍，并与疾病的严重程度和预后相关，sE-selectini水平持续升高的患者往往死亡率高。

（四）可溶性ICAM-1(sICAM-1)

血浆中的sICAM-1分子具有膜结合ICAM-1分子胞膜外区的大部分序列，可结合LFA-1分子。由于ICAM-1分子在体内广泛存在，sICAM-1的来源也相对较广泛，包括血管内皮细胞、某些肿瘤细胞等。在体外，黑素瘤细胞培养上清中sICAM-1水平明显升高，可抑制NK细胞的细胞毒效应，在体内sICAM-1水平升高与黑素瘤病情的发展及其它肿瘤的肝脏转移相平行。在神经系统炎症性疾病患者脑脊液、类风湿关节炎的滑膜积液、卵巢癌病人的腹水、间质性肺疾患病人肺泡灌洗液中都可检测到sICAM-1分子。目前尚未发现有可溶性ICAM-2和ICAM-3分子。

（五）可溶性VCAM-1（sVCAM-1）

关于sVCAM-1分子的报道较少，已知培养的活化内皮细胞可以释放sVCAM-1分子。sVCAM-1分子在80kDa和50kDa两种形式，其中80kDa分子的N端与膜结合VCAM-1是相同的。在脑脊液及滑膜液中也可有sVCAM-1分子存在。肿瘤与炎症患者血清中sVCAM-1可高于正常水平，在肾脏移植患者血清中sVCAM-1与肌酸酐小平变化趋势一致，全身性红斑狼疮病人血清中sVCAM-1与其病情活动程度相吻合。

表2-9 血浆中可溶性粘附分子水平及其与疾病的关系

粘附分子	细胞来源	正常人水平	下列疾病时升高（举例）
L-selectin	白细胞	1.6～1.9μ/ml	败血症、HIV感染
P-selectin	血小板、内皮细胞	98～262ng/ml	血红蛋白尿、血栓性血小板减少性紫癜
E-selectin	内皮细胞	9～75ng/ml	糖尿病、败血病、疟疾、全身性红斑狼疮肾癌、膀胱癌、肾功不全、血管炎、
VCAM-1	内皮细胞、上皮细胞、巨噬细胞、树突细胞	230～1400ng/ml	肾癌、膀胱癌、肾功不全、血管炎、类风湿性关节炎、败血症、肾移植后
ICAM-1	白细胞、内皮细胞、上皮细胞、肝细胞、平滑肌细胞	102～450ng/ml	肾移植后、败血症、肾功不全、肿瘤转移、白细胞粘附缺陷综合症、溃疡性结肠炎

目前对于血清中可溶性粘附分子的检测多采用ELISA试剂盒，表2-9列举了上述5种可溶性粘附分子在正常人血浆中浓度的变化范围及某些疾病状态下的变化。不同来源的试剂盒由采用抗体特异性和亲和力的差别、以及标准品不同，所得出的正常值范围有较大差异，因此有必要对这种检测手段加以标准化。值得注意的采用这种方法检测得到的浓度值未必能够准确反映可溶性粘附分子的实际水平，因为可溶性粘附分子除以游离状态存在外，还可以与细胞表面游离的配体结合，用常规的ELISA法无法检测结合状态的可溶性粘附分子。此外，对所测得的可溶性粘附分子水平应从粘附分子产生和清除两方面进行分析，产生的增加和清除的减少都可造成可溶性粘附分子血中水平的升高，是两个不同原因所导致的相同结果。

（刘峜金伯泉）

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第三章　免疫球蛋白超家族

免疫球蛋白基因的研究近年来获得重大突破。日本学者利根川进（Tonegawa)因在免疫球蛋白基因结构研究有突出贡献而获得1987年诺贝尔医学和生理学奖。应用X结晶衍射分析、DNA序列分析和园双色等技术研究表明，许多细胞膜表面分子和机体某些蛋白分子多肽折叠方式与Lg相似，在氨基酸组成上与免疫球蛋白可变区（V区）或/和恒定区（C区）有较高的同源性，它们可能从同一祖先基因（primordial ancestral gene)进化而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族（immunoglobulin gene superfamily),这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IGSF)。

Ig超家族中某些成员如FascilinNeuroglian和Amalgam等分子存在于昆虫中，这表明Ig超家族结构域的多样化（diversification)在后生动物（Metazoon)进化早期即开始发生，通过基因的复制（duplication)和随后发生的偏离（divergence)产生了具有不同功能的多功能域结构。

第一节　免疫球蛋白超家族的组成和特点

一、Ig超家族的组成

由于细胞表面标志、单克隆抗体以及基因工程技术的应用，发现越来越多的膜表面分子和蛋白分子属于Ig超家族，主要包括T细胞、B细胞识别抗原受体及其信号转导分子，免疫球蛋白重链和轻链，MHC抗原及相关分子，免疫球蛋白Fc段受体，某些细胞因子受体，与神经系统功能和粘附有关的分子，某些粘附分子和分化抗原等（表3-1）。

表3-1 免疫球蛋白超家族的组成（举例）

成员	分子量（kDa)	Ig结构域类型	人染色体定　位	主要功能
成员	分子量（kDa)	C1 C2 V	人染色体定　位	主要功能
识别抗原和信号转导
Igμ重链		4 - 1	14q32.33	识别抗原
Igγ重链	52～58	3 - 1	14q32.33	识别抗原
Igδ重链		3 - 1	14q32.33	识别抗原
Igε重连		4 - 1	14q32.33	识别抗原
Igα重连	52～56	3 - 1	14q32.33	识别抗原
Igκ重连	24	1 - 1	2p12	识别抗原
Igλ重连	24	1 - 1	22q11.12	识别抗原
Ig-α（CD79a）	47	（一个Ig结构域）		mIg复合体成分，信号转导
Ig-β（CD79b）	37	（一个Ig结构域）		mIg复合体成分，信号转导
TCRα链	45～60	1 - 1	14q11.12	识别MHC/多肽复合物
TCRβ链	40～50	1 - 1	7q32	识别MHC/多肽复合物
TCRγ链	45～60	1 - 1	7p15	识别MHC/多肽复合物
TCRδ链	40～60	1 - 1	14q11.2	识别MHC/多肽复合物
TCRγ链	25～28	- 1 -	11q23	TCR信号传导
TCRδ链	20	- 1 -	11q23	TCR信号传导
TCRε链	20	- 1 -	11q23	TCR信号传导

续表1

成员	分子量（kDa)	Ig结构域类型	人染色体定位	主要功能
成员	分子量（kDa)	C1 C2 V	人染色体定位	主要功能
MHC抗原及相关分子
MHCⅠ类抗原α链	44	1 - -	6p21.3	α1、α2结合肽片段，α3结合CD8
MHCβ2m	12	1 - -	15q21-q22	稳定MHCⅠ类分子α链
MHCⅡ类抗原 α链	32～34	1 - -	6p21.3	α1结合肽片段，α2结合CD4
MHCⅡ类抗原 β链	29～32	1 - -	6p21.3	β1结合肽片段，β2结合CD4
MHCⅡ类抗原 γ链	30	（属IGSF）		参与Ⅱ类抗原功能
CD1	43～49	1 - -	1q22-q23	TCRγ/δ限制成分？
Qa/TL重链	48	1 - -	(小鼠）	TCRγ/δ限制成分？
免疫球蛋白Fc段受体
polyIgR	100	- 1 4	1q31-q42	多聚Ig受体（肝细胞上polyIgR是HBV受体）
FcγRⅠ（CD64）	70	- 3 -	1q23-q24	IgG Fc高亲和力受体
FcγRⅡ（CD32）	40	- 2 -	1q23-q24	IgG Fc低亲和力受体
FcγRⅢ（CD16）	50～70	- 2 -	1q23-q24	IgG Fc低亲和力受体
FcεRⅠα链	25	- 2 -	1q23-q24	IgE Fc高亲和力受体
FcαR（CD89）	60	- 2 -	(尚未鉴定出）	IgA Fc受体
细胞因子受体
M-CSFR（C-fms)	165	-4 1	5q33.2-q33.3	细胞因子受体
(CSF-1R)(CD115)
SCFR(C-kit)(CD117)	145	-4 1	4q31-3	细胞因子受体
IL-1RtI(CDw121a)	82	- 3 -	2q12	细胞因子受体
IL-1RtⅡ(CDw121b)	68	- 3 -	2q12	细胞因子受体
IL-6R(CD126)	80	- 1 -		细胞因子受体
G-CSFR	150	- 1 -		细胞因子受体
PDGFR	180	- 4 1	5q31-q32	细胞因子受体
FGFR	130	(3个Ig结构域)		细胞因子受体
gp130(CDw130)	130	（属IGSF）		细胞因子受体
VEGFR		(7个Ig属结构域)		细胞因子受体
粘附分子和分化抗原
CD2	50	- 2 -	1p13	LFA-3（CD58）配体
CD4	55	- 1 2	12pter-q12	结合MHCⅡ类抗原
CD7	40	- - 1	17q25	T细胞活化
CD8α链	34	- - 1	2p12	结合MHCⅠ类抗原
CD8β链	30	- - 1	2p12	结合MHCⅠ类抗原
CD19	95	（2个Ig样结构域）		B细胞活化

续表2

成员	分子量（kDa)	Ig结构域类型	人染色体定位	主要功能
成员	分子量（kDa)	C1 C2 V	人染色体定位	主要功能
CD22（MAG类似物）	130/140	- 5 -		B细胞粘附
CD28（同源二聚体）	90	- - 1	2q33-q34	T细胞活化，结合CD80
CTLA-4（CD28类同物）		- - 1	2q33-q34	活化CTL
PECAM-1（CD31）	140	- 6 -		粘附
CD33	67	（2个Ig结构域）	19q13	髓样细胞粘附？
CD48（blast-1)	41～45	- 1 1	1q21-q23	B细胞粘附，结合CD2
ICAM-3 （CD50）	124	- 5 -		LFA-1配体
ICAM-1（CD54）	80～114	- 5 -	1q	LFA-1配体（鼻病毒受体）
LFA-3（CD58）	40～65	- 2 -	1p13?	CD2配体
CEA（癌胚抗原）（CD66e）	175～200	- 2～6 1	19q13.1-q13.2	粘附作用？
B7/BB1（CD80）	60	（2个Ig结构域）		B细胞活化抗原，结合CD28
B7-2（CD86）	80	（2个Ig结构域）		活化T细胞，结合CD28
Thy-1(CDw90)	17.5～18.7	- - 1	11q23	T细胞活化和粘附
CD96(TACTILE)	160	（3个Ig结构域）		T细胞激活
ICAM-2(CD102)	60	- 2 -		LFA-1配体
VCAM-1(CD106) (血管细胞粘附分子-1）	110	- 7 -		VLA-4配体
MRC OX-2	41～47	- 1 1	3
妊娠特异性蛋白	54～72	- 3 1	19q13.2-13.3	粘附作用？
α1BgP(血清α1胆汁糖蛋白)	63	- 5 -		（与CEA结构相似）
BMLP（基底膜连接蛋白）	44.5～48.5	- - 1		粘附
脊髓灰质炎病毒受体（PVR）与神经组织细胞粘附及其它功能有关	67	- 2 1	19q	V区与PV结合
NCAM（CD56）（神经细胞粘附分子）	97～220	- 5 -	11q23	神经细胞粘附
NCAM-L1（神经细胞粘附分子-L1）	200	- 6 -	（小鼠）	轴索成束和延长，神经元的移行
MAG	67/72	- 5 -	（大鼠）	髓鞘形成中轴索和神经胶质的相互作用
（大鼠髓鞘磷脂相关糖蛋白）外周髓磷脂糖蛋白（po myelin protein)	28～30	- - 1	（大鼠）	使髓鞘质紧密

从表3-1中可以看出，不同组Ig结构域的类型和数目有以下特点：

（1）识别抗原和信号转导组中，Igμ、γ、δ、ε和α重链各含1个V区，3～4个C1区；Igκ、λ轻链各含1个V区和1个C1区；TCRα、β、γ和δ链各含1个V区和1个C1区；CD3γ、δ和ε链只含1个C2区（CD3ξ和η链结构与IGSF无同源性）。

（2）MHC抗原及相关分子只含1个C1区，Qa/TL或CD1与β2m组成异源二聚体与MHCⅠ类抗原结构相似，MHCⅠ类分子α1、α2结构域，MHCⅡ类分子α1、β1结构域具有多态性，但其结构不属于IGSF。

（3）免疫球蛋白Fc受体基因均定位于1号染色体，除polyIgR外，其余IgFc受体的Ig结构域为2～3个C2区。

（4）IL-6Rα链、gp130和G-CSFR的胞膜外结构除N端各含有1个C2样区外，靠近胞膜侧各有一个红细胞生成素受体超家族结构域，此外，还有2～4个纤粘连素结构域。

（5）与神经组织细胞粘附有关的粘附分子中绝大多数含有5个或6个C2区。

二、Ig超家族的特点

（一）Ig超家族的结构特点

Ig超家族成员均含有1～7个Ig样结构域，每个Ig样结构域约含70～110个氨基酸残基。其二级结构是两个各含3～5个反平行β折叠股所形成的β片层（anti-parallel β-pleated sheet)平面，每个反平行β折叠股由5～10个氨基酸残基组成，β片层内侧的疏水性氨基酸起到稳定Ig折叠的作用。大多类结构域内有一个垂直连接两个β片层的二硫键，组成二硫键的两个半胱氨酸之间约含55～75个氨基酸。少数Ig结构域如CD2、LFA-3第1个结构域，PDGFR第4个结构域，CD4第3个结构域等缺乏二硫键。肽链这种球形结构的折叠方式称为免疫球蛋白折叠（Ig fold)。

图3-1　人Igλ轻链多肽的折叠（示意图）

不同IGSF分子穿膜区结构差异较大，Thy-1缺乏胞浆部分，通过一个GPI锚连接在细胞膜上，而PDGFR胞浆区含有543个氨基酸残基，并具有酪氨酸激酶的结构。除CD4第一个结构域和N-CAM分子外，Ig超家族中的一个结构域通常由一个外显子所编码。有些Ig超家族成员的基因连锁在一起，如Thy-1，N-CAM，CD3γ、δ、ε链的基因在11q23。Ig Fc段受体FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ和FcεRⅠα链基因在1q23-q24。

根据IGSF结构域中Ig折叠方式、两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及IgV区或C区同源性的程度，IGSF结构域可分为V组、C1组和C2组。

图3-2　免疫球蛋白超家族V组、C1组和C2组（举例）

1.V组　V组结构域的两个半胱氨酸之间含有氨基酸数量较多，约65～75个氨基酸残基，2个β片层区共有9个反平行β折叠股，比C1、C2组多一对β折叠股。许多IGSF分子具有V组结构，如IgH链和L链V区，TCRα、β、γ、δ链V区，CD4V区，CD8α、β链V区，CD28、CTLA-4、CD7、Thy-1、pIgR和分泌型IgA中分泌成分N端四个结构域，CEaN端第一个结构域，M-CSFR、SCFR和PDGFR靠近胞膜的结构域等。

2.C1组　又称C组。C1组结构域中二个半胱氨酸之间约含50～60个氨基酸残基，有7个β折叠股，如IgH链和L链C区（γ、δ和α链的C_H1～C_H3或μ和ε链的C_H1～C_H4），TCRα、β、γ、δ链C区，MHCⅠ类分子重链α3结构域，β2m、MHCⅡ类分子α2和β2结构域，CD1、Qa 和TL分子靠近胞膜结构域等。

3.C2组　又称H组。C2组结构域的氨基酸排列类似V组，但形成二硫键的两个半胱氨酸之间所含氨基酸残基数约为50～60，有7个β折叠股，这种结构介于V组和C1组之间，如CD3γ、δ和ε链，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜结构域，FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ、FcεRⅠα链、FcαR、ICAM-1，CEA第2至7个结构域，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、M-MAG、SCFR、PDGFR第1至4个结构域，与神经系统相关的分子N-CAM、N-CAM-L1、MAG、Po、F3、NILE、TAG1等以及CD22、CD48、α1-BgP分子等。某此IgH链中C_H2和C_H3可有8个β折叠，在这种情况下，其中一个β折叠股只有3个氨基酸残基。

在V、C1和C2三组中，有些Ig超家族成员之间的同源性要大于该组中平均的类似程度，如在V组中IgV、TCR-V、和CD8V结构域；C1组中IgC、TCR-C、MHC-C结构域；C2组中CD2和LFA-3，NCAM、NCAM-L1和MAG，PDGFR、M-CSFR和SCFR，这些同源性较高的成员它们的功能往往也很相似。

（二）Ig超家族的功能特点

Ig超家族的功能是以识别为基础，因此又称为识别球蛋白超家族（cognoglobulin superfamily)。Ig折叠形成一个紧密的球状结构，提供了与不同球状结构多肽或化学基团粘附的部位，使之获得不同的生物学功能。IGSF很可能最早起源于原始的具有粘附功能的基因，通过复制和突变衍生形成了识别抗原、细胞因子受体、IgFc段受体、细胞间粘附分子以及病毒受体等不同的结构域。IGSF识别的基本方式有以下几种。

1.IGSF和IGSF相互识别　IGSF分子相互识别中有嗜同种的相互作用和异嗜性相互作用两种形式。（1）嗜同种的相互作用（homophilic interaction)：如相同神经细胞粘附分子（NCAM）之间的相互识别，血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互识别。（2）异嗜性相互作用（heterophilic interaction)，如CD2与LFA-3，CD4与MHC Ⅱ类分子的单态部分（α2和β2），CD8与MHCⅠ类分子的单态部分（α3），PolyIgR与多聚Ig，FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ（CD16）与Ig Fc段，FcεRⅠ与IgE Fc段，FcαR（CD89）与IgA Fc段，CD28与B7/BB1（CD80）等之间的相互识别。

2.IGSF和integrin相互识别　如ICAM-1（CD54）、ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50）与LFA-1（CD11a/CD18），VCAM-1（CD106）与VLA-4（CD49d/CD29)之间的相互作用。

3.IGSF和其它分子的相互识别　包括TCR识别MHCⅠ类或Ⅱ类分子与抗原复全物，细胞因子受体识别细胞因子等。

三、CD、粘附分子与Ig超家族的关系

免疫分子的命名根据不同的角度往往有不同的归类和命名，图3-3归纳了人白细胞分化抗原（CD）、粘附分子（AM）、免疫球蛋白超家族（IGSF）、细胞因子受体（CKR）、补体受体（CR）以及主要组织兼容性复合体抗原（MHC）等免疫分子命名的相互关系。

（1）A表示CD命名范围中的粘附分子，如CD49a/CD29、CD49b/CD29、CD49c/CD29、CD49d/CD29、CD49e/CD29、CD49f/CD29、CD51/CD29、CD11a/CD18、CD11b/CD18、CD11c/CD18、CD41/CD61、CD51/CD61、CD49f/CD104、CD2、CD4、CD8、CD28、CD31、CD50、CD54、CD56、CD58、CD80、CD102、CD106、CD62L、CD62P、CD62E、CD15、CD15s、CD44等。

（2）B表示CD命名范围中属IGSF结构的分子，如CD79a、CD79b、CD1、CD64、CD32、CD16、CD115、CD117、CDw121a、CDw121b、CD126、CDw130、CD2、CD4、CD7、CD8、CD19、CD28、CD31、CD48、CD50、CD54、CD58、CD66e、CD80、CDw90、CD96、CD102、CD106、CD56等。

（3）C表示粘附分子中属IGSF结构的分子，无CD编号，如MHCⅠ类和Ⅱ类分子。

（4）D表示CD命名范围中，具有粘附功能且属于IGSF结构的分子，如CD2、CD4、CD8、CD28、CD31、CD50、CD54、CD56、CD58、CD80、CD102、CD106等。

（5）有CD命名的CR有CR1（CD35）、CR2（CD21）、CR3（CD11b/CD18）、CR4（CD11c/CD18）和C5aR(CD88)，其中CR3和CR4属于粘附分子中整合素超家族成员。

（6）有CD编号的CKR有CD115～CDw130；属于IGSF结构的CKR有CD115、CD117、CDw121a、CDw121b、CD126、CDw130、G-CSFR、PDGFR和VEGFR等。

图3-3 免疫分子命名的相互关系

第二节　免疫球蛋白基因的结构和多样性

表3-2　免疫球蛋白基因定位

编码多肽链	基因符号（人）	基因定位（染色体）
编码多肽链	基因符号（人）	人	小鼠
κ轻链	IGK	2p11	6
λ轻链	IGL	22q11	16
H重链	IGH	14q32.3	12

免疫球蛋白（Ig）的分子由IGK、IGL和IGH基因编码。IGK、IGL和IGH基因定位于不同的染色体（表3-2）。编码一条Ig多肽链的基因是由胚系中数个分隔开的DNA片段（基因片段）经重排而形成。1965年Dreyer和Bennet首先提出假说，认为Ig的V区和C区由分隔存在的基因所编码，在淋巴细胞发育过程中这两个基因发生易位而重排在一起。1976年Hozumi和Tonegawa应用DNA重组技术证实了这一假说。

一、　Ig重链基因的结构和重排

Ig重链基因是由V、D、J和C四种不同基因片段所组成。

（一）Ig重链可变区（V区）基因

重链可变区基因是由V、D、J三种基因片段经重排后所形成。

1.重链V区基因的组成　编码重链V区基因长约1000～2000kb，包括V、D、J三组基因片段。

（1）重链V基因片段：小鼠V_H基因片段数目为250～1000个。根据V_H基因片段核酸序列的相似性（>80%同源性），至少可分为11个家族（family).人V基因片段约为100个，至少可分为6个家族，每个家族含有2～60个成员不等。V基因片段由2个编码区（codingregions)组成：第一个编码区编码大部分信号序列；第二个编码区编码信号序列羧基端侧的4个氨基酸残基和可变区约98个氨基酸残基，包括互补决定区1和2（complementarity determining region 1和2，CDR1和CDR2）。

（2）重链D基因片段：D（diversity)是指多样性。D_H基因片段仅存在于重链基因中而不存在于轻链基因。D基因片段编码重链V区大部分CDR3。小鼠D_H共有12个片段，位于V_H和J_H基因片段之间，大部分D_H片段较为集中，约占60～80kb，但靠上游的D_H可能位于V_H区域内，最后一个D_H片段与J_H基因5'端相距约0.7kb。人类D_H片段可能有10～20个左右。

（3）重链的J基因片段：J（joining)指连接，是连接V和C基因片段。J_H编码约15～17个氨基酸残基，包括重链V区CDR3除D_H编码外的其余部分和第4骨架区。小鼠J_H基因片段有4个，与Cμ相距约6.5kb。人有9个J_H_，其中6个是有功能的J_H基因片段。

V、D、J基因片段经重组连接在一起，组成2个外显子，一个外显子编码信号序列的大部分，另一个外显子编码信号序列的其余部分和重链可变区。

小鼠和人在胚系中Ig基因的结构见图3-4和图3-5。

2.重链可变区基因的移位　在重链基因重排开始时，二条染色体上都发生D基因片段移位到J基因片段而发生D-J基因连接。在此以后，只有其中一条染色体上的V基因片段与D-J基因片段连接。V_H基因片段5'端含有启动子（promoter)，J_H和C_μ基因片段之间的内含子中含有转录增强子（transcriptinalenhancer)。如果一条染色体V_H基因与D-J基因重排无效（non-productive），另一条染色体的V_H基因片段开始发生移位，与D-J基因片段连接。

某些与Ig基因片段重排有关的特殊序列称为识别序列（recognition sequences)，位于V基因片段的3'端与J基因片段的5'端之间以及D基因片段的两侧。V基因片段3'端、J基因片段5'端以及D基因片段的两侧也是DNA重排识别信号所在区域，这些识别信号包括三部分：（1）高度保守的回文结构的七聚体（palindromic heptamer);(2)较少保守、富含A/T的九聚体(nonamer);（3）七聚体和九聚体之间不保守的间隔序列（spacer sequence)，含有12±1碱基对或23±1碱基对。根据12/23碱基对间隔规则（或称1圈/2圈定律），两个基因片段的重组仅发生在两个基因片段之间：各有一个12个碱基对片段和一个23个碱基对片段的结构（图3-6）。

图3-4 小鼠Ig基因结构

注：（1）L：先导序列基因片段　V：可变区基因片段　D：D基因片段

J：J基因片段　C：恒定区基因片段　E：转录增强子

S：转换区　*：假基因

（2）内含子区域所标数字表示DNA长度（kb)。

（3）每个C_H基因用一个方框表示，实际上包括几个外显子，如C_μ含有6个外显子。

（4）λ基因增强子位于Cλ4和Cλ1基因片段的下游。

图3-5 人Ig基因结构

注：（1）L：先导序列基因片段　V：可变区基因片段　D：D基因片段

J：J基因片段　C：恒定区基因片　*：假基因

（2）内含子区域所标数字表示DNA长度（kb)

（3）每个C_H基因用一个方框表示，实际上包括几个外显子

参与V/（D）/J基因重组过程的酶称为V/（D）/J重组酶（recombinase),有关于执行识别、切割和重新连接基因片段重组酶的纯化和鉴定工作还刚开始。重组酶实际上包括重组过程中多种酶的活性。最近在前B细胞（pre-b cell)中已经鉴定出两种刺激Ig基因重排的基因，称为重组激活基因1（recombinationactivating gene 1,RAG-1）和重组激活基因2（RAG-2），其确切的作用机理还不太清楚。重组酶作用的特点是：（1）淋巴细胞特异性的，非淋巴样细胞如成纤维细胞无重组酶活性，这可能解释了Ig基因的重排仅见于B淋巴细胞。目前一般认为T细胞TCR基因重排中的重组酶与B细胞中重组酶相同或相似。（2）重组酶发挥其功能仅限于B细胞发育早期，未成熟B细胞如前B细胞（pre-b cell)细胞系重组酶活性很高，但抗体生成细胞或骨髓瘤细胞无明显重组酶活性，因此时B细胞已经分泌某一特异性抗体，不再发生重排其它的Ig基因，因此也不会改变原先所产生抗体的特异性。转换重组酶（switch recom-binase)可能与VDJ重组酶（VDJ recombinase)相似，但缺乏七聚体/九聚体（heptamer/nonamer）识别蛋白。重组酶功能异常可导致机体不能产生Ig和TCR，很可能与重症联合免疫缺陷(severe combinedimmunodeficiency,SCID)的发生有关。例如SCID小鼠16号染色体着丝点末端存在一个scid基因，为单基因常染色体遗传基因。scid基因纯合将影响DNA重组酶的识别功能，在TCR或BCR基因片段重排时不能识别正确的位点，使T细胞、B细胞在淋巴干细胞发育早期即夭折，导致重症联合免疫缺陷。

图3-6　参与Ig基因重排组酶识别的DNA序列

（二）Ig重链恒定区（C区）基因

1.重链C基因片段　重链恒定区基因由多个外显子组成，位于J基因片段的下游，至少相隔1.3kb。每1个外显子编码1个结构域（domain)，铰链区（hinge region)是由单独的外显子所编码，但α重链的铰链区是由C_H2外显子的5'端所编码。大多分泌的Ig重链羧基端片段或称尾端“tail piece”是由最后一个C_H外显子的3'端所编码，而δ链的“tailpiece”是由一个单独的外显子所编码。小鼠C_H基因约占2000kb，其外显子从5'端到3'排列的顺序是Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cγ2b-Cγ2a-Cε-Cα。人C_H基因外显子排列的顺序是Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cε2（pseudo基因）Cα1-Cγ2-Cγ4-Cε1-Cα2。其中基因片段Cγ3-Cγ1-Cε2-Cα1和基因片段Cγ2-Cγ4-Cε1-Cα2可能是一个片段经过一次复制而得，为研究C_H基因的起源和进化提供有用的依据。

2.免疫球蛋白类型转换　1964年Nossal等发现B淋巴细胞存在着类型的转换。Ig类型转换（class switch)或称同种型转换（isotype switch)是指一个B淋巴细胞克隆在分化过程中V_H基因片段保持不变，而发生C_H基因节段的重排、比较C_H基因片段重排后基因编码的产物，V区相同而C区不同，即识别抗原特异性不变，而类或亚类发生改变。这种类型转换在无明显诱因下可自发产生。

局部微环境和细胞因子可影响和调节免疫球蛋白类型的转换，如在肠道派伊尔氏结的B细胞V基因片段优先转换到Cα1进行重排，因此主要合成和分泌IgA。在体外向经LPS刺激的小鼠B细胞中加入IL-4，可促进B细胞产生IgG1和IgE，抑制IgG2b产生；低浓度的IL-4主要诱导产生IgG1，高浓度IL-4主要诱导产生IgE。面IFN-γ则诱导小鼠B细胞合成IgG2a，抑制IgE的产生。TGF-β、IL-5和IL-6对IgA的产生具有促进作用（表3-3）。细胞因子调节B细胞Ig类别转换的机理可能是：（1）刺激某些细胞的克隆选择性的增殖，使分泌某特定类、亚类抗体的克隆细胞增加，如IL-5、IL-6促进IgA。产生除通过同种型转换进行调节外，还可选择性促进IgA定向细胞分化增殖为IgA分泌细胞。（2）通过诱导特定位置上两个转换区的重组，诱导B细胞由分泌IgM向某一同种型Ig转换。如高浓度IL-4促进LPS诱导小鼠B细胞产生IgE，主要是使Cε转换区与重组酶的接近（accessibility),通过同种型转换促进IgE的产生。

表3-3　细胞因子对LPS诱导的Ig类和

亚类转换的调节作用（占总Ig%）

细胞因子	IgM	IgG1	IgG2a	IgE	IgA
对照（不加外源性细胞因子）	85	2	<1	<1	<1
IL-4	70	20	<1	5	<1
IFN-γ	80	2	10	<1	<1
THF-β和IL-2	75	2	<1	<1	15

注：（1）纯化的小鼠IgM+IgD+B细胞体外培养时，加入不同的细胞因子和LPS，然后检　LPS，然后检测不同类或亚类免疫球蛋白的百分比。

（2）由于未检测所有类和亚类Ig，所以每组Ig总百分比不到或接近100%。

Ig类型转换可能通过以下两种机理。

（1）缺失模型（deletion model):又称linear orderly deletiom ofH chain genes。以小鼠C_H基因为例，如Cμ和Cδ基因片段被缺失，那么先前重排的VDJ就会按照顺序与下一个C_H基因即Cγ3发生重排，经转录和翻译后，编码γ3重链；如缺失所有的γ链亚类基因，依次会产生ε链。上述模型在被刺激后小鼠B细胞在体外培养中产生Ig类别的顺序得到证实，即先产生IgM，然后依次产生IgG3和IgG1等。但这个模型不能解释免疫动物或抗原刺激B细胞培养中单个B细胞可同时表达几种不同类或亚类的重链。

（2）RNA的不同剪接：除DNA水平的Ig类型转换形成外，RNA水平的不同剪接（alternative RNA splicing）也可产生不同的Ig类型。 Cμ和Cδ基因片段之间无S区，IgM和IgD共表达的B细胞系DNA分析表明，Cμ和Cδ基因片段没有发生重排，相同的V_H出现在μ或δ链的mRNA上，表明它们可能有一个共同的mRNA前体，通过不同的或差异剪接（differential splicing)分别形成μ链和δ链mRNA。初级RNA转录本（primary RNa transcript)是由VDJ复合体连接Cμ和Cδ基因片段经转录后形成。如果在剪接过程中切除初级RNA转录本中的Cδ部分，经加工后形成μmRNA；如去除初级RNA转录本中的Cμ部分，则加工后形成δmRNA。这两种mRNA分别被翻译，使单个B细胞同时产生μ和δ链，同时表达IgM和IgD。同样的机理可从一条长的primary RNA转录本中加工为 μmRNA和εmRNA（或其它重链mRNA），同时表达IgM、IgE或其它类Ig。

图3-7　Ig类型转换缺失模型

（三）膜表面Ig重链基因

膜表面Ig（mIg)重链基因的外显子结构与分泌性Ig重链的基因外显子结构基本相同，但在基因组的3'端有所不同。作为识别抗原受体的mIg，其重链羧基端有一段疏水性氨基酸插入到胞膜双层脂质中，mIg重链的转录本要比分泌性重链转录本多1～2个外显子，与分泌性重链基因最后一个外显子至少相隔1.4kb,这1～2个外显子编码重链的羧基端部分，这部分氨基酸残基的数目视重链不同而有所差异，如鼠或人mIgμ链的这一部分约为41个氨基酸残基，而鼠mIgε链这部分却有72个氨基酸残基。这个区域可分为三个部分：（1）一个酸性间隔子，靠氨基端侧，与最后一个C_H结构域相连，位于细胞膜外侧；（2）跨膜部分，由26个不带电荷的疏水氨基酸形成一个α螺旋，穿过胞膜的脂质双层；（3）胞浆内羧基端部分，3～28个氨基酸残基不等，可能与信号传递有关。

图3-8　RNA的差异拼接与IgM和IgD共同表达在一个B细胞上

分泌形式的μ、α和δ重链最后一个结构域后有一段额外延长的由带电荷氨基酸组成的序列，称为尾片（tail pieces)，约含20个氨基酸，在IgM和IgA分子中，单体Ig尾片通过二硫键相互连接或与J链形成二聚体或多聚体。分泌形式μ链的mRNA含有V、D、J、C_μ1、C_μ2、C_μ3、C_μ4和C_μ43'端一个小的外显子转录区。

Ig重链基因除L、V、D、J和C基因片段外，在内含子中还有一些与mRNA转录和免疫球蛋白类的转换有关的结构。

（1）插入顺序（intervening sepuence,IS)：有IS1、IS2、IS3……等。

（2）转换区序列：即S区（switch region)。除Cδ外，各个恒定区基因片段上游都有一个同源重复序列的S区，约占2～10kb，分别命名为Sμ、Sγ、Sα和Sε等，与Ig类和亚类的转换有关。S区含有众多串联的高度保守的DNA重复序列，每个重复序列可长到52bp，其确切的功能还不清楚。如Sμ的结构为[（GAGCT）nGGGGT]m，n一般为2～5，但有时可达17，m可达150。目前关于H链转换区的研究主要以小鼠为模型，如4个Sγ是由49bp长的基序的重复序列所组成。Sα至少由长为80pb的15个重复序列，Sε的重复序列长为60bp。在小鼠，B淋巴细胞经T细胞非依赖性活化后常发生Sμ/Sγ3和Sμ/Sγ2b的重组，因此在无T细胞存在条件下，LPS活化小鼠B细胞成为淋巴母细胞，主要转换Ig的亚类为IgG3和IgG2b。

（3）启动子：靠近每个V基因转录位点的上游，含有TATA盒，控制RNA多聚酶Ⅱ作用下的转录过程。大多数Ig的启动子含有许多DNA序列，包括一个保守的8个核苷酸序列，可能是核DNA结合蛋白（nuclear DNA-binding proteins)结合部位，在转录过程中起着重要作用。由于核DNA结合蛋白是由其它基因所编码，因此这种作用方式被称为反式作用（transacting).

图3-9　膜表面和分泌的Igμ基因及μ链羧基端结构的比较

注：（a）初级RNA转录本通过不同的剪接加工，分别形成分泌型μmRNA和膜型μmRNA。

（b）苏氨酸（T）为Cμ4第556位氨基酸。膜表面μ重链的556氨基酸后还有41个氨基酸，其中富含带负电氨基酸胞膜外区12个氨基酸，26个疏水性氨基酸组成的穿膜区以及胞浆区3个氨基酸；分泌型μ重链在556位氨基酸后有20个氨基酸组成的尾片，C末端倒数第二个为半胱氨酸。

（4）增强子（E）：在人和小鼠和重链和κ轻链中发现有增强子，其核苷酸序列为TGGTAAG。在H链基因中，增强子位于J_H3'端侧。当H链VDJ或κ链VJ重排后，V基因上游的启动子靠近增强子，使V（D）JC基因重排后开始更为有效的转录。增强子作用方式与启动子不同，呈方向非依赖方式（orientation-independent manner),即增强子可作用于被转录基因的上游或下游。此外，增强子的作用是细胞特异性。

已重排Ig基因的转录起始于TATA盒下游约20核苷酸处，转录至C基因后，产生初级RNA（primary RNA)转录本，在3'端切断后进行多聚腺苷酸化（polyadenylation),剪接掉不编码的内容含子，如J区与C区之间的不编码序列是在RNA水平上被剪接掉。

图3-10 小鼠μ链的基因重排顺序、转录和合成

（四）重链基因重排、转录和多肽链的合成。

以μ链基因的重排顺序、转录和μ链合成为例，见图3-10。

二、Ig轻链基因的结构和重排

在Ig重链基因重排后，轻链的可变区基因片段随之发生重排，V与J基因片段并列在一起。κ轻链基因先发生重排，如果κ基因重排无效，随即发生λ基因的重排。

（一）κ链基因的结构和重排

在小鼠，Vκ基因片段约有250个，间隔距离平均为10～12kb；Jκ有5个，其中4个有功能：Cκ只有1个。在人类，Vκ基因片段约有85～100个，编码V区氨基端的1～95位氨基酸，包括CDR1、CDR2和部分CDR3。根据DNA相似性程度，Vκ可分为16个组。在胚系DNA水平上，Vκ基因片段分散约占2000kb之长，占人2号染色体长度的百分之一左右。Jκ基因片段有5个，编码第96～108氨基酸。Jκ与最后一个Vκ基因片段的3′端相距为23kb，但与Cκ外显子靠得较近。Cκ也只有1个，编码C区（109～214氨基酸），所有κ轻链具有同一结构的C区。人和鼠Cκ距最后一个Jκ基因片段约2.5kb。Vκ与Cκ之间以随机的方式发生重组连接。人κ轻链V基因的排列多样性约为100Vκ×5Jκ=500。

（二）λ链基因的结构和重排

小鼠Igλ轻链基因结构见表3-4。在大多数近交系小鼠中，有4个J_λ和4个C_λ，根据其在胚系DNA上的分布位置可分为两组（cluster):J_λ2C_λ2J_λ4C_λ4(C2-C4组)和J_λ3C_λ3J_λ1C_λ1（C3-C1组），每组基因片段长约为5kb。

表3-4　λ链基因结构和编码的氨基酸

分类	名称	在基因片段中的位置	编码氨基酸在轻链中的位置	编码氨基酸数
	先导序列基因片段
	L1	基因组5′端	第-19～-5先导肽段	15
外显子	L2	紧接V基因5′端	第-4～-1先导肽段	4
外显子	V基因片段	L2的3′端	V区1～96或98	96或98
	J基因片段	V基因片段3′端	V区97或99～112	14或16
	C基因片段	J基因片段3′端	C区113～214	102
内含子	IS1	在L1与L2之间	93 bp	(不编码）
内含子	IS2	J与C之间	1205 bp	（不编码）

λ基因组中共含有V_λ1、V_λ2和V_λx3个V_λ基因片段，V_λ2与“C2-C4组”（J_λ2C_λ2J_λ4C_λ4）的5′端相距73kb；V_λ1与“C3-C1组”（J_λ3C_λ3J_λ1C_λ1）相距19kb；V_λX与V_λ23′端相距19kb；V_λ重因片段与J_λ、C_λ基因片段的连接并不完全随机，V_λ1与J_λ3或J1重排，组成V_λ1J_λ3C_λ3基因或V_λ1J_λ1C_λ1基因，而V_λ2似乎只与J_λ2重排组成V_λ2J_λ2C_λ2基因，偶尔可见V_λ2与J_λ3或J_λ1重排，分别组成V_λ2J_λ3C_λ3基因和V_λ2J_λ1C_λ1基因。J_λ4、C_λ4不具备功能。目前尚未发现V_λ1与J_λ2重排。V_λX只发现与J_λ2重排。

在人类，λ基因位于第22号染色体，V_λ约有100个，不同亚型含C_λ数量在6～9个之间，每个C_λ与各自的J_λ基因片段相邻。λ轻链的转录过程是某一个V_λ基因片段与某一个J_λ片段连接成V_λ/J_λ外显子，然后与邻近C_λ基因片段重组转录为初级mRNA，再通过mRNA的剪接、翻译及修饰，成为成熟的λ轻链。

图3-11　小鼠κ轻链基因重排顺序、转录和合成

三、免疫球蛋白基因表达的调节

（一）核因子对Ig基因转录的调节作用

Ig基因转录活性是由两个顺式作用组件（cis-acting elements)即启动子（promoter,P）和增强子（enhancer,E)来调节。而启动子和增强子的功能又由反式作用的核因子（trans-acting nuclear factor)所控制。这些核因子也称为DNA结合蛋白（DNA-binding proteins,DBP)，结合到启动子或增强子内特异的核苷酸序列，从而抑制或刺激启动子和增强子的活性。许多种类细胞受到某些刺激后可诱导或活化特定的DBP。

1.ATGCAAAT序列及其核因子　Ig重链启动子含有8个保守的核苷酸序列ATGCAAAT，这个序列也存在于κ轻链的启动子、重链增强子以及许多非Ig的启动子中。B细胞Ig基因的转录依赖于启动子中这一完整的ATGCAAAT序列的存在。哺乳动物细胞中至少存在三种特异性结合ATGCAAAT的蛋白质，即Oct1、Oct2(OTF2A)和OTF2B。Oct1又称OTF1(octamer transcription factor 1),广泛存在于哺乳动物的细胞中；OTF2A和OTF2B为淋巴细胞特异性，活化Ig基因的转录。

2.GGGACTTTCC序列和NF-κB　小鼠κ链增强子含有GGGACTTTCC10bp 的序列，是一种称之为NF-κB(nuclearfactor of kappa B)DNA结合蛋白结合的靶序列。

（1）NF-κB结合靶序列的分布：NF-κB结合的DNA序列也存在于许多其它淋巴细胞、非淋巴细胞、病毒基因增强子和启动子以及HIV-1的长未端重复序列中，如某些MHCⅠ类基因，IL-2Rα链,TCRβ链,IL-2、IL-3、IL-6、IFN-α、IFN-β、IFN调节因子、GM-CSF、SV40基因等。在不转录κ基因的前B细胞（pre-b cell)系中无NF-κB活性，这些细胞用LPS处理后可诱导出有功能的NF-κB，随之也刺激κ链基因的转录。

（2）NF-κB结构及作用特点：NF-κB是一个异源四聚体复合物，包含两个与DNA结合的50kDa多肽和两个不与DNA直接结合的65kDa多肽链NF-κB解离常数在10^-12～10^-13M之间，这种高亲和力是它发挥功能所必需的。在大多数细胞系中由于抑制因子IκB与p65的偶联作用，使整个NF-κB分子以无活性的形式存在于细胞质内。IκB由于磷酸化（如PKC作用）或其它的修饰作用丧失功能，从NF-κB/IκB复合物上解离下来，洲离的NF-κB随即进入细胞核，结合靶基因的特定序列，从而激活这一基因的转录反应。如抗原结合到B细胞mIg后刺激B细胞内PKC活化。LPS也可活化PKC。NF-κB在有效合成κ链的骨髓瘤细胞中是无活性或是缺乏的，提示NF-κB和κ链基因的增强子在B细胞分化早期对于起始κ基因转录是需要的，但对于分化后期维持转录过程中并不是必需的。

图3-12　免疫球蛋白基因转录的调节

注：VDJ重排使启动子（P）靠近位于Jκ和Cκ之间的增强子，增加了已重排V2基因的转录水平，DNA结合蛋白NF-κB结合到增强子内靶序列，Oct1、Oct2可结合到启动子上。

（二）等位基因排斥现象

免疫球蛋白基因表达中一个重要的发现是等位基因排斥现象（allelic exclusion)。编码人Ig重链基因位于第14对染色体上，在B细胞发育过程中，这一对同源染色体中仅有一条染色体Ig基因得到表达。例如一个人B细胞内来自母本的染色体上的Ig重链基因得到表达，则来自父本的第14号染色体的Ig重链基因受到抑制而不表达。这可能是通过已发生有效重排的染色体产生反馈抑制（feedbackinhibition)信号抑制另一条同源染色体上的Ig重链基因发生重排。一条染色体上Ig重链基因的有效重排，一方面抑制了另一条同源染色体重链基因的重排，另一方面可发出信号使第2号染色体上Igκ轻链基因发生重排，如果一对同源染色体上的κ轻链基因重排均无效，才发生22号染色体λ轻链基因重排，这种现象称为轻链同种型排斥现象（light chain isotype exclusion)。

四、免疫球蛋白的多样性

机体对外界环境中众多抗原刺激可产生相应的特异性抗体，有人推算抗体的多样性在10⁷以上，这种抗体多样性主要是由遗传控制的。引起免疫球蛋白多样性的原因主要有以下几个方面。

1.胚系中众多的V、D、J基因片段　胚系（germ line)中未重排的（unrearranged) DNA有众多的V基因片段以及一定数量的D、J基因片段。以小鼠为例。V_H、D_H和J_H基因片段分别为1000、12和4，单独重链重组的多样性可达4.8×10⁴左右；Vκ和Jκ分别约为250和4，κ轻链V-J重排的多样性为1.0×10³。经重链与κ轻链随机配对后推算的多样性为（4.8×10⁴）×（1.0×10³）=4.8×10⁷。

表3-5　小鼠Ig胚系基因片段和重链、κ轻链配对的多样性

多肽链	基因片段数	可变区基因	经重排和随机配对后
多肽链	V　J	重组方式	推算的多样性数目
重　链	1000　12　4	V-D-J	4.8×10⁴
				4.8×10⁷
κ轻链	250	V-J	1.0×10³

注：多样性数目不包括VDJ连接多样性、N区插入和体细胞突变所增加的多样性数目。

2.VDJ连接的多样性　轻链基因重排过程中，V_J连接点以及重链基因重排过程中D-J以及V-D-J连接点有一定的变异范围。例如轻链V_L因片段3′端5个核苷酸CCTCC和J_L基因片段5′端4个核苷酸GTGG连接时，9个核苷酸中只有6个核苷酸编码轻链第95、96位氨基酸，可产生8种不同的连接方式（图3-13）。

3.体细胞突变（somatic mutation)　体细胞在发育过程中可发生基因的突变。以长期体外培养的B细胞前体为例，每个细胞每个碱基对的突变率为1～3×10^-5，这种类型突变主要发生在V基因。体细胞突变扩展了原有胚系众多基因片段的多样性。

4.N区的插入（insert of N region)　在Ig重链基因片段重排过程中，有时可通过无模板指导的机理（non-temple directed mechanism)在重组后D基因片段的两侧即V_H-D_H或D_H-J_H连接处插入称之为N区的几个核苷酸。N区不是由胚系基因所编码。在N区插入前，先通过外切酶切除V_H-D_H或D_H-J_H连接处的儿个碱基对，然后通过末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）连接上N区。由于额外插入了N区，可发生移码突变（frameshift mutation),使插入部位以及下游密码子发生改变，从而编码不同的氨基酸，增加了抗体的多样性。

图3-13　轻链基因V-J连接多样性举例

图3-14　N区插入D-J连的接处（示意图）

5.轻链重链相互随机配对　如表3-5所示，小鼠重链与κ轻链随机配对后推算的多样性可达4.8×10⁷，如果再加上重链与λ轻链的随机配对其多样性就更多了。

第三节　T细胞受体基因

编码T细胞受体（T cell receptor,TCR)α、β、γ和δ链的基因定位于不同的染色体（表3-6）。人和小鼠δ基因都位于α基因的复合体中，均位于14号染色体；人TCRβ和γ链基因分别位于第7对染色体的长臂和短臂，小鼠β和γ链基因则分别位于第6和13号染色体。

表3-6　TCR多肽链基因定位

TCR基因	染色体定位
TCR基因	人	小鼠
α 链	14q11.12	14
β 链	7q32	6
γ 链	7p15	13
δ 链	14q11.2	14

一、TCR基因的结构

TCR基因的结构和重排与Ig基因有许多相似之处。在胚系中，编码TCR多肽链的DNA是由几个分隔开的DNA片段组成，在胸腺细胞中重排后，形成编码一条完整多肽的基因。TCR多肽链可变区基因是由2～4个基因片段通过重排连接在一起。V基因片段编码信号序列和可变区氨基端95～100个氨基酸残基；J基因片段编码可变区羧基端13～23个氨基酸残基。TCRβ、δ链V区基因除V、J基因片段外，还有1～2个D基因片段，编码V与J之间数个氨基酸残基。TCR不同多肽链可变区基因的重排可有V-J、V-D-J或V-D-D-J等几种方式。TCR多肽链C基因片段通常由3～4个外显子所组成，位于J基因片段的下游。与IgC基因片段不同，TCrC基因片段是由数个外显子编码一个结构域，如β链的连接肽（connectingpeptide)是由3个分隔的外显子所编码。

（一）TCRα链基因

TCRα链基因与TCRβ链和Ig基因结构有很大差别。小鼠α链V基因约100个，至少可分为12个家族。人Vα大约在100个左右，长约数百个kb。TCRα基因没有Dα基因片段。人和小鼠α链基因都含有J基因片段（Jα），小鼠约有60个，相互间隔至少500bp。VαJα连接具有多样性。TCRα链基因只有1个Cα基因片段，含有4个外显子。在TCRα链基因座中有TCRδ链基因。TCRα链基因重组信号中长的间隔序列（23bp)3′端靠近Vα，短的间隔序列（12bp)的5′端靠近Jα，这种重组信号的排列方式类似Ig轻链V区的基因，允许Vα基因直接与Jα基因重排，而不需要V_D基因片段。

（二）TCRβ链基因

小鼠胚系中未重排的β链基因结构已经搞清，长约数百kb。Vβ基因数目约30个，大多数Vβ基因片段位于Cβ1的上游，至少有1个Vβ（Vβ14）在Cβ2基因3′下游10kb处，与转录的方向相反。人Vβ基因片段约有100个。小鼠和人都有2个Dβ基因片段，12～14bp长，分别位于Jβ1和Jβ2基因片段组上游约500～600bp处。小鼠和人都有2组（cluster)Jβ基因片段，称为Jβ1和Jβ2，与相应的Cβ1和Cβ2基因片段间隔2～3kb。小鼠Jβ1和Jβ2各含7个Jβ基因片段，其中6个有功能，Jβ基因片段相互间隔36～421bp。人Jβ1和Jβ2各含7个有功能的Jβ基因片段。人和鼠TCRβ基因都有2个基本相同的Cβ基因片段，各含4个外显子。Cβ1和Cβ2高度同源，2个Cβ基因片段的编码产物中只有4个氨基酸残基（小鼠）或5个氨基酸（人）不同。

TCRα和β链V基因编码区域包括了相当于Ig的CDR1和CDR2，主要是识别MHC分子和抗原的复合物。CDR3主要是由于V-D-J或V-D-D-J连接的多样性（junctionaldiversity)和广泛分布的N核苷酸插入（Nnucleotide insertion)所造成，其有高度的多样性，可识别众多种类的抗原。

图3-15　小鼠TCR基因的结构

（三）TCRγ链基因

Vγ基因片段数较少，在Balb/c小鼠Vγ基因片段有7个，分为5个家族，其中4个家族各只含1个Vγ，另一家族有3个Vγ。人Vγ有14个，其中8个是有功能的。人和小鼠TCRγ链基因均不含D基因片段。在小鼠，有4个Jγ基因片段，基中Jγ1、Jγ3和Jγ4分别位于3个Cγ基因片段的上游，Jγ3为假基因。在人类共有5个Jγ基因片段，可分为Jγ1和Jγ2两组，其中Jγ1的3个片段位于Cγ1上游，Jγ2的2个片段位于Cγ2基因片段的上游。不鼠有4个Cγ基因片段，其中Cγ3是假基因。人有2个Cγ基因片段，相距约10kb，其中1个Cγ有3个外显子，另一个Cγ含有4个或5个外显子。编码γ链连接肽部分的两个Cγ基因外显子组成存在着差异，有一个Cγ基因片段不编码半胱氨酸，因此造成了TCRγ链在分子量、N-连接糖基化的形式以及是否与TCRδ链之间形成二硫键有所不同。

图3-16　人TCR基因的结构

（四）TCRδ链基因

人和小鼠TCr δ链基因结构十分相似，均位于α链基因座内。在Balb/c小鼠，Vδ基因片段数约为8个。在小鼠δ链基因中有2个Dδ、2个Jδ和1个Cδ基因。在胸腺细胞分化过程中，δ链先于α链表达。Vα与Jα重排可导致δ基因复合物中D、J和C基因片段的缺失。在人δ链基因中有8个Vδ基因片段，2个Dδ、3个Jδ和1个Cδ。某些Vδ基因片段是与TCRα链Vα基因共用的。

TCRδ链基因连接信号的排列方式是：每个Vδ基因片段的3′端紧靠着“七聚体-长间隔序列-九聚体”（7-23-9）结构；Dδ基因片段5′端是“九聚体-短间隔序列-七聚体（9-12-7）结构，3′端是“7-23-9”结构；2个Jδ基因片段的5′端是“9-12-7”结构。这种TCRδ链基因重组信号排列的方式使得V、D、J链接可有以下几种不同方式：（1）V-D-J连接，在小鼠胚胎TCRγδ胸腺细胞最常见到Vδ-Dδ2-Jδ的连接，人胚胎胸腺细胞最常见到Vδ-Dδ3-Jδ；（2）V-J的直接连接；（3）大多数成年小鼠TCRγδ胸腺细胞以Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ连接，人妊娠后期胎儿TCRγδ胸腺细胞也存在着Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ的排列方式。Vδ基因位于Vα基因之中，同一个V基因片段可用作Vδ或Vα，如果V基因片段是用作Vδ，多发生V-D（-D）-J重排。

小鼠TCRγδ T细胞γ和δ链配对的，Vδ1几乎总是和Vγ5或Vγ6配对。小鼠TCRγδ阳性树突状表皮细胞（DEC）几乎都是Vγ5与Vδ1配对。在人Vδ2几乎总是与Vγ9配对。

图3-17　小鼠TCRβ基因重排顺序、转录和合成

二、TCR基因的重排

T细胞在胸腺中发育成熟过程中，TCR基因按照一定的顺序发生重排。TCR基因的重排顺序和表达与免疫球蛋白基因的重排和表达十分相似。在基因组中的识别序列包括了一个保守的七聚体和九聚体，七聚体与九聚体之间含有一个不保守的12碱基对或23碱基对间隔序列（spacer sequence)。

TCRβ链基因座的重排要先于α链。首先是一个Dβ片段与一个Jβ片段连接，然后D-J与一个Vβ片段相连，完成了VDJ基因的重组。TCRβ链初级的RNA转录本在重组的VDJ和C基因之间含有内含子。VDJ与Cβ1或Cβ2的重排是随机的，目前尚未发现Cβ类似Ig重链类别转换那样从一个Cβ基因转换到另一个Cβ基因上。在小鼠Cβ2基因的3′端推测有一个增强子。

TCRβ链基因的功能性重排和表达，诱导了TCRα基因的重排。α链基因的重排与β链相似，由于α链基因不存在D片段，故α链基因只有V-J的连接。小鼠Vα转录起始点的5′端有一个启动子，Cα基因的3′端也有一个增强子。此外，靠近α链增强子处有“静息顺序”（silencersequences），这些顺序可抑制非T细胞或者是TCRγδT细胞中α链的转录。由于α链只有一个Cα基因，因此一旦初始的转录本形成后，经过RNA加工只能产生一种完整的α链mRNA。

如同Ig基因的重排和表达，TCRα和β链基因的重排和表达也有等位基因排斥现象（al-lelicexclusion),如果在一条染色体上TCR基因的重排是有效的，那末就可以抑制另一条染色体相应等位基因座的重排。当一条染色体上α链或β链基因座的重排、转录或翻译无效时，则另一条染色体上相应α或β链相应的等位基因座开始发生重排。如果两条染色体上TCRα或β链基因重排都无效，则未成熟的T细胞死亡。

三、T细胞库的多样性

推测T细胞库（T cell repertoire)中多样性在10¹⁰以上，其多样性的原因与Ig相似，主要有以下几方面。

1.胚系中有众多的V、D和J基因片段　尽管TCRα和β基因中V基因片段数比Ig基因少，但J基因片段明显比Ig基因为多，如小鼠中约50～100个Jα和至少12个Jβ基因片段，而IgH和κ链基因座中J基因片段各只有4个。

2.连接处连接的多样性　与IgVDJ连接的多样性相似。

3.N区的插入　N区插入在Ig基因重排中只发生在重链基因，而TCRα和β链基因均可发生N区的插入。此外，在TCRα和β链基因中都发现一种称之为“易变性”（flexibility)的现象，如有一个以上Vα基因3′端可以连接到Jα片段。

4.TCRα与β链的随机配对　人TCRαβ库多样性可推算为：α链（Vα（100）×Jα（100））×β链（Vβ（100）×Dβ（2）×Jβ（14））=2.8×10⁷，这种多样性尚未包括N区插入所扩展的多样性。

（金伯泉）

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第四章　细胞因子及其受体

细胞因子（cytokine)是指主要由免疫细胞分泌的、能调节细胞功能的小分子多肽。在免疫应答过程中，细胞因子对于细胞间相互作用、细胞的生长和分化有重要调节作用。80年代以来，由于基因工程、细胞工程研究的飞速发展，不仅克隆了早先发现的生物活性肽的cDNA，而且发现了许多新的细胞因子，并对各种细胞因子产生来源、分了子结构和基因、相应的受体、生物学功能以及与临床的关系等进行了大量的研究，成为当今基础免疫学和临床免疫学研究中一个活跃的领域。

第一节　细胞因子的概念和作用特点

一、细胞因子的命名

细胞因子是多种细胞所分泌的能调节细胞生长分化、调节免疫功能、参与炎症发生和创伤愈合等小分子多肽的统称。免疫球蛋白、补体不包括在细胞因子之列。

（一）根据产生细胞因子的细胞种类不同分类

1.淋巴因子（lymphokine)　于60年代开始命名，主要由淋巴细胞产生，包括T淋巴细胞、B淋巴细胞和NK细胞等。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-γ、TNF-β、GM-CSF和神经白细胞素等。

2.单核因子（monokine）　主要由单核细胞或巨噬细胞产生，如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、G-CSF和M-CSF等。

3.非淋巴细胞、非单核-巨噬细胞产生的细胞因子　主要由骨髓和胸腺中的基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等细胞产生，如EPO、IL-7、IL-11、SCF、内皮细胞源性IL-8和IFN-β等。

（二）根据细胞因子主要的功能不同分类

1.白细胞介素（interleukin,IL)　1979年开始命名。由淋巴细胞、单核细胞或其它非单个核细胞产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血以及炎症过程中起重要调节作用，凡命名的白细胞介素的cDNA基因克隆和表达均已成功，目前已报道IL-1～IL-15。

2.集落刺激因子（colonystimulating factor,CSF)　根据不同细胞因子刺激造血干细胞或分化不同阶段的造血细胞在半固体培养基中形成不同的细胞集落，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（IL-3）、SCF、EPO等。不同CSF不仅可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖的分化，还可促进成熟细胞的功能。

3.干扰素（interferon,IFN)　1957年发现的细胞因子，最初发现某一种病毒感染的细胞能产生一种物质可干扰另一种病毒的感染和复制，因此而得名。根据干扰素产生的来源和结构不同，可分为IFN-α、INN-β和IFN-γ，他们分别由白细胞、成纤维细胞和活化T细胞所产生。各种不同的IFN生物学活性基本相同，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等作用。

4.肿瘤环死因子（tumor necrosisfactor,TNF)　最初发现这种物质能造成肿瘤组织坏死而得名。根据其产生来源和结构不同，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，又名淋巴毒素（lymphotoxin,LT)。两类TNF基本的生物学活性相似，除具有杀伤肿瘤细胞外，还有免疫调节、参与发热和炎症的发生。大剂量TNF-α可引起恶液质，因而TNF-α又称恶液质素（cachectin)。

5.转化生长因子-β家族（transforminggrowth factor-β family,TGF-β family)　由多种细胞产生，主要包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGFβ1β2以及骨形成蛋白（BMP）等。

6.趋化因子家族（chemokinefamily)　包括两个亚族：（1）C-X-C/α亚族，主要趋化中性粒细胞，主要的成员有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、蛋白水解来源的产物CTAP-Ⅲ和β-thromboglobulin、炎症蛋白10（IP-10）、ENA-78；（2）C-C/β亚族，主要趋化单核细胞，这个亚族的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和I-309。

7.其它细胞因子　如表皮生长因子（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）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）等。

二、细胞因子的作用特点

众多的细胞因子有以下共同的作用特点。

（1）绝大多数细胞因子为分子量小于25kDa的糖蛋白，分子量低者如IL-8仅8kDa。多数细胞因子以单体形式存在，少数细胞因子如IL-5、IL-12、M-CSF和TGF-β等以双体形式发挥生物学作用。大多数编码细胞因子的基因为单拷贝基因（IFN-α除外），并由4～5个外显子和3～4个内含子组成。

（2）主要与调节机体的免疫应答、造血功能和炎症反应有关。

（3）通常以旁分泌（paracrine)或自分泌（autocrine)形式作用于附近细胞或细胞因子产生细胞本身。在生理状态下，绝大多数细胞因子只有产生的局部起作用。

（4）高效能作用，一般在pM(10^-12M）水平即有明显的生物学作用。

（5）存在于细胞表面的相应高亲和性受体数量不多，在10～10000/每个细胞。近年来，细胞因子受体的研究进展相当迅速，根据细胞因子受体基因DNA序列以及受体胞膜外区氨基酸序列、同源性和结构，可分为四个类型：免疫球蛋白超家族、造血因子受体超家族、神经生长因子受体超家族和趋化因子受体。

（6）多种细胞产生，一种IL可由许多种不同的细胞在不同条件下产生，如IL-1除单核细胞、巨噬细胞或巨噬细胞系产生外，B细胞、NK细胞、成纤维细胞、内皮细胞、表皮细胞等在某些条件下均可合成和分泌IL-1。

（7）多重的调节作用（multiple regulatory action),细胞因子不同的调节作用与其本身浓度、作用靶细胞的类型以及同时存在的其它细胞因子种类有关。有时动物种属不一，相同的细胞因子的生物学作用可有较大的差异，如人IL-5主要作用于嗜酸性粒细胞，而鼠IL-5还可作用于B细胞。

（8）重叠的免疫调节作用（overlapping regulatory action),如 IL-2、IL-4、IL-9和IL-12都能维持和促进T淋巴细胞的增殖。

（9）以网络形式发挥作用，细胞因子的网络作用主要是通过以下三种方式：（1）一种细胞因子诱导或抑制另一种细胞因子的产生，如IL-1和TGF-β分别促进或抑制T细胞IL-2的产生；（2）调节同一种细胞因子受体的表达，如高剂量IL-2可诱导NK细胞表达高亲和力IL-2受体；（3）诱导或抑制其它细胞因子受体的表达，如TGF-β可降低T细胞IL-2受体的数量，而IL-6和IFN-γ可促进T细胞IL-2受体的表达。

（10）与激素、神经肽、神经递质共同组成了细胞间信号分子系统。

第二节　细胞因子的结构和生物学特征

由于基因工程技术的迅速发展，许多细胞因子的cDNA克隆获得成功，并获得了高活性基因表达产物，这给细胞因子的细胞生物学和分子生物学的研究提供了必要的前提。目前已有IL-2、EPO、G-CSF、GM-CSF、IFN-γ和IFN-α等细胞因子投放市场，有更多的细胞因子正在进行不同期的临床验证。细胞因子在正式投入市场成为商品前，必须经过临床前筛选实验、临床Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期试用等几个阶段的验证。

一、白细胞介素（IL）

在1979年第二届国际淋巴因子专题讨论会上，将来自单核-巨噬细胞、T淋巴细胞所分泌的某些非特异性发挥免疫调节和在炎症反应中起作用的因子称为白细胞介素（interleukin，IL）。目前已知许多IL是来自单核-巨噬细胞和淋巴细胞以外的其它细胞。已正式命名的白细胞介素有IL-1～IL-15。

（一）IL-1

IL-1是一种单核因子。1972年Gery等发现人白细胞培养的上清中含有一种可溶性物质，这种物质可促进小鼠胸腺细胞对植物血凝素（PHA）的有丝分裂反应。起初命名为淋巴细胞激活因子（lymphocyte-activatingfactor,LAF)或内源性热原质（endogenous pyrogen)、破骨细胞激活因子（osteoclast activating factor)、黑素瘤细胞生长抑制因子（melanomagrowth inhibitory factor)等，1979年国际统一命名为IL-1。

1.IL-1的产生　IL-1可由多种细胞合成和分泌。

（1）单核细胞、巨噬细胞（如腹腔粘连细胞peritoneal cell,PC)、树突状细胞等在摄取抗原抗体复合物后或在抗原提呈过程中可产生IL-1。在大多数刺激剂刺激外周血单个核细胞（PBMC)条件下，IL-1βmRNA水平要高于IL-1αmRNa 20～25倍。

（2）小鼠巨噬细胞细胞系P388D1、J774、PU5-1.8、WEHI-3以及人前单核细胞株U937等在脂多糖（LPS）刺激后都能分泌大量的IL-1。

（3）表皮细胞、NK细胞、B细胞、成纤维细胞、内皮细胞、脑胶质星状细胞、肾小球系膜细胞（mesangial cell）、滑膜衬里细胞（synovial lining cell）、平滑肌细胞、上皮细胞、胎盘细胞、白血病细胞、PMN等在某些条件下亦可产生IL-1。

许多因素可以直接影响单核-巨噬细胞IL-1的分泌：①细胞因子如巨噬细胞激活因子（MAF）、集落刺激因子（CSF）、IFN-α、IFN-γ对IL-1产生具有增强作用。②LPS、PPD、BCG和李斯特菌，葡萄球菌、链球菌外毒素，活病毒等也是IL-1产生的刺激剂。在外周血中20pg/ml内毒素刺激单核细胞即可产生IL-1，因此在一般培养条件下，由于微量内毒素的污染可刺激单核细胞分泌IL-1。10ng/mlLPS可使单核细胞合成IL-1增加100倍。③蛋白激酶C（PKC）的激活剂乙酸肉豆蔻佛波醇（phorbol myristateacetate,PMA)以及钙离子载体（calcium ionophore)如A23187均具有强烈的刺激作用。④皮质类固醇和前列腺素则对IL-1的产生有抑制作用。

2.IL-1的分子结构和基因　完整的人IL-1α和IL-1β基因组分别为10.5kb和7.8kb。人和小鼠IL-1基因定位于2号染色体，均含7个外显子。IL-1前体(ProIL-1)为31kDa，通过蛋白水解酶裂解形成成熟的IL-1分子。IL-1在不同种属中有较高同源性。在氨基酸水平上，IL-1α和IL-1β在不同种属同源性分别为60%～70%和75%～78%；但在同一种属中IL-1α与IL-1β同源性只有25%。人IL-1α（PI5.0）和IL-1β（P17.0）分别由159和153个氨基酸残基组成，分子量约17.5kDa，同源性为28%。IL-1对糜蛋白酶敏感。不同细胞所产生IL-1的等电点可有所差异。

3.IL-1的受体　T细胞、成纤维细胞表面IL-1受体为80kDa，而B细胞则为68kDa。编码这两种IL-1受体是不同基因产物。P80IL-1R称为IL-1RtI（CDw121a),P68IL-IR称为IL-1RtⅡ（CDw121b)。

表4-1　IL-1 Rt Ⅰ和IL-1RtⅡ的比较

	IL-1 RtⅠ	IL-1RtⅡ
结构
同源性	Ig超家族（3个C2区）	Ig超家族（3个C2区）
分子量（kDa)	80	68
氨基酸数目	549	384
胞膜外	319	329
穿膜	20	26
胞浆内	213	29
主要分布细胞	广泛，T细胞、成纤维细胞等	EBV转化B细胞、Raji、PMN、骨髓细胞等
与配体结合
结合能力	IL-1α>IL-1β	IL-1β>IL-1α
丝氨酸/苏氨酸	+（信号转导）	（功能尚不清）
残基磷酸化
配体受体结合后变化	易内化	易降解

（1）IL-1RtⅠ：IL-1RtⅠ cDNA克隆在人和鼠均已获得成功。IL-1RtⅠ为穿膜蛋白，胞膜外区有3个结构域属免疫球蛋白超家族，穿膜区有20个氨基酸残基，胞浆区含有丝氨酸和苏氨酸残基，当IL-1与IL-1RtⅠ结合后丝氨酸和苏氨酸很快被磷酸化。通过基因转染Hela细胞实验证明，IL-1RtⅠN端2个结构域与配体结合有关。针对N端17个氨基酸片段的McAb能阻断IL-1RtⅠ与IL-1结合。IL-1与IL-RtⅠ结合后即发生内化（internalization)。成纤维细胞、平滑肌细胞主要表达IL-1RtⅠ。一般来说，IL-1RtⅠ可与IL-1α和IL-1β相结合，但IL-1α与Ⅰ型受体结合能力较高，而IL-1β与Ⅱ型受体结合较高。IL-1与不同种属不同细胞结合后的生物学效应有所差别，如人和鼠IL-1α结合到人内皮细胞上的亲和力相同，但产生的生物学效应不完全相同。抗IL-1RtⅠMcAb在体内和体外均可抑制IL-1在生物学效应。

（2）IL-1RtⅡ：主要分布于EBV转化的B细胞、Raji细胞、巨噬细胞、胎盘、Th2克隆、活化T细胞、PMN和骨髓细胞等。胞膜外区有3个结构域属免疫球蛋白超家族，与IL-1RtⅠ之间有28%氨基酸同源性，穿膜区有更高的同源性，但胞浆区要比Ⅰ型受体短，可能在介导信号传递上有差别。IL-1与IL-1RtⅡ结合后易发生降解而不象IL-1RtⅠ那样发生内化。IL-1RtⅡ经蛋白水解酶水解后可形成可溶性的IL-1结合蛋白（soluble IL-1 binding protein,sIL-1BP)，46kDa，与IL-1β有较高亲和力，在自然情况下sIL-1BP是IL-1β的抑制剂。可溶性IL-1R（solubleIL-1 receptor,sIL-1R)可有效防止小鼠心脏移植排斥反应，减轻Lewis大鼠的实验性关节炎和过敏性大脑炎。

在T细胞中，CD4阳性细胞亚群IL-1受体表达要高于CD8阳性T细胞亚群。以小鼠胸腺瘤细胞系EL-4为模型，发现IL-1α和IL-1β可结合到相同的高亲和力受体。现已发现联合免疫缺陷病人的T细胞表达IL-1R缺陷，对抗原刺激不发生增殖反应，也不产生IL-2，病人易患机会致病菌感染。

4.IL-1受体拮抗物　在某些白血病患者血清和尿中以及单核细胞培养上清中发现一种多肽性质的IL-1特异性抑制因子，称为IL-1受体拮抗物（interleukin 1 receptorantagonist,IL-1ra),又称IL-1受体拮抗蛋白（IL-1 receptor antagonist protein, IRAP)。

（1）IL-1ra的产生：IL-1ra体外可由LPS刺激的单核细胞，PMA、PHA、CSF刺激的单核细胞系产生。

（2）IL-1ra分子的结构和基因：IL-ra基因克隆1990年获得成功，编码人IL-1α、IL-1β和IL-1ra基因都定位于2号染色体。IL-1racDNA编码的多肽为17kDa，糖基化后分子量为25kDa，但糖基对IL-1ra活性并非必需。未成熟的IL-1ra分子为177个氨基酸残基的肽链，N端25个氨基酸多为疏水性氨基酸，构成典型的信号肽顺序。成熟分子由152个氨基酸残基组成。在65、68、116及122位上有4个保守的半胱氨酸残基，Cys65-116，Cys68-122间形成链内二硫键。从cDNA推算的氨基酸序列IL-1ra与IL-1α和IL-1β分别有19%和26%的同源性，人和小鼠的IL-1ra有77%同源性。

（3）IL-1ra的生物学作用：IL-1ra能特异性地抑制T细胞表面IL-1R与IL-1结合，但不抑制TNF或IL-2与相应受体的结合。IL-1ra不与IL-1直接结合，而是一种IL-1与IL-1R相互结合的竞争性抑制物。rIL-1ra与Ⅰ型和Ⅱ型IL-1R都能结合，但与IL-1RtⅠ结合的亲和力要高于与IL-1RtⅡ结合的亲和力。rIL-1ra、rIL-1α、rIL-1β与IL-1RtⅠ结合的亲和力比较相近，但rIL-1ra、rIL-1α与IL-1RtⅡ结合的亲和力要低于rIL-1β与IL-1RtⅡ结合的亲和力。IL-1ra能抑制IL-1刺激滑膜细胞PGE2的产生和软骨细胞胶原酶合成，抑制胸腺细胞的增殖以及中性粒细胞、嗜酸性粒细胞与内皮细胞的粘附。在体内可抑制IL-1引起的发热。IL-1ra可结合T细胞和成纤维细胞表面IL-1RtⅠ,也能抑制IL-1与PMN、B细胞、髓样单核细胞白血病细胞IL-1RtⅡ的结合。IL-1ra可抑制PBMC、骨髓细胞衍生的髓样淋巴细胞白血病细胞自发增殖和自发产生IL-1、IL-6和GM-CSF。在体内，IL-1ra可阻止LPS引起的家兔死亡，减轻免疫复合物所诱导的炎症，抑制小鼠骨髓移植后GVHR的发生，提高存活率，此外，还可防治动物实验性溃疡性结肠炎。

（4）IL-1ra与临床：正常人血清IL-1ra水平在200pg/ml以下，感染、炎症以及内毒素血症病人血清中IL-1ra水平可升高到8ng/ml。应用IL-1ra治疗败血症已进入Ⅲ期临床验证，死亡率明显下降。此外IL-1ra治疗类风湿性关节炎也已开始在临床验证。IL-1ra在体内的副作用很小，但应用剂量较大，阻断IL－1　50%生物学效应时所用IL-1ra的用量是IL-1用量的10～500倍。

5.IL-1的生物学作用　IL-1具有广泛的免疫调节作用，并有致热和介导炎症的作用，它的生物学功能是通过与相应高亲和力受体结合而介导的，IL-1生理条件下的浓度仅在10^-12～10^-14M之间。IL-1作用无明显的种属特异性，人IL-1可作用于小鼠源性的细胞。主要表达IL-1RtⅡ的细胞似乎比表达IL-1RtⅠ细胞相对有种属特异性。

（1）促进胸腺细胞、T细胞的活化、增殖和分化：T细胞经抗原、有丝分裂原或抗TCR/CD3刺激后表达IL-1受体，在IL-1作用下T细胞被活化，由G期进入G₁期。活化后的T细胞分泌IL-2、IFN-γ、GM-CSF、IL-4等细胞因子，并表达IL-2受体进而T发生增殖和分化。IL-1还可增加T细胞表面MHCⅡ类抗原的表达。IL-1能诱导杀伤性T淋巴细胞（CTL）的分化，在混合淋巴细胞培养（MLC）中，IL-1诱导CTL的产生可能是通过促进T细胞分泌IL-2和IFN-γ。IL-6可协同IL-1活化T细胞和刺激IL-2的产生。

（2）促进B细胞功能：协同IL-4等细胞因子刺激B细胞的增殖和分化，促进免疫球蛋白的合成和分泌，这种作用可能是通过IL-1诱导PBMC产生IL-6而介导的。

（3）刺激骨髓多能干细胞的增殖：现已证实IL-1与Stanley(1986)报道的血细胞生成素-1（hemopoietin-1)是同一种分子。IL-1刺激造血细胞和成纤维细胞产生CSF，增加造血细胞CSF受体的数量，并协同IL-3、IL-6、G-CSF、M-CSF、GM-CSF、SCF等因子刺激造血功能，对粒单系祖细胞和巨核系祖细胞均有刺激作用。此外，IL-1可刺激干细胞产生SCF，IL-1本身可作用早期干细胞，激活干细胞从Go期进入增殖周期。IL-1能预防化疗造成的骨髓抑制已进入临床Ⅱ期验证。

（4）增强NK细胞的杀伤活性：通过提高NK细胞对IL-2等细胞因子的敏感性增强其杀伤活性，IL-1与IL-2或IFN有协同刺激NK细胞活性的作用。

（5）促进多种免疫分子的基因表达：如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、TNF-α、TNF-β、INF-β、G-CSF、GM-CSF、GM-CSF，IL-2Rα链（Tac)，补体C2、Bf，粘附分子以及c-fos、c-myc和c-jun等原癌基因的表达。C-fos和C-jun组成活化蛋白-1（AP-1），活化IL-2基因的启动子，诱导B细胞κ链核因子（NF-κB）活化免疫球蛋白κ链基因，诱导NF-IL-6转录因子活化IL-6启动子。

（6）刺激单核细胞和巨噬细胞产生IL-6和TNF，并通过单核细胞和巨噬细胞产生IL-8介导对中性粒细胞的趋化作用。此外，IL-1诱导内皮细胞活化，刺激中性粒细胞释放炎症蛋白和炎症介质，直接参与炎症发生过程。

IL-1与TNF生物学性质，尤其在非免疫性作用方面较为相似（见表4-8）。抗TNF-α中和抗体可预防内毒素引起的休克，同时降低了IL-1和IL-6水平，表明在某些条件下，IL-1水平受到TNF的调控。

6.IL-1与临床

（1）发热：IL-1是一种内源性热原质（endogenous pyrogen), IL-1引起发热作用与内毒素不同，IL-1对热敏感，反复注射不产生耐受。IL-1引起发热的机理之一可能是IL-1促进单核-巨噬细胞释放PGE2，刺激下丘脑体温调节中枢，引起发热。阿斯匹林、消炎痛等抑制PGE2的合成，可作为解热剂。PGE2对IL-1产生有负反馈作用。老龄人或癌症患者PBMC中单核细胞产生IL-1能力低于正常人，可能与感染后不易出现明显发热等临床症状有关。

（2）促进肝细胞合成急性期蛋白（acute phase protein)：如C-反应蛋白、血清淀粉样A蛋白（serum amyloid a protein,SAA)和α酸性糖蛋白（α-acid glycoprotein，αAGP）以及某些补体的组分，有利于机体抵抗病原微生物等，是机体非特异性防御因素之一。低剂量IL-1可提高动物对脑型和恶性疟疾的抵抗力。

（3）对间质细胞和其它细胞的作用：类风湿关节炎关节囊内巨噬细胞受到刺激和活化后可分泌IL-1，刺激滑膜细胞、软骨细胞、成纤维细胞分泌大量PGE2、胶原酶和中性蛋白酶等，从而使关节中的胶原组织降解，骨质吸收，局部血管通透性增加，直接参与关节的病理损伤。多种关节炎的关节液中可测出高水平IL-1。IL-1还可刺激脑组织神经胶质细胞增生，形成瘢痕，与癫痫发作可能有关。此外，IL-1刺激肾小球系膜细胞增生，导致肾实质纤维化和慢性肾功衷竭。

（4）抗肿瘤作用：由于IL-1能协同IL-2、IFN-γ诱导CTL和NK细胞的杀伤活性，促进杀伤细胞IL-2受体的表达以及成纤维细胞分泌IL-6，因此具有抗肿瘤作用。临床已试用IL-1治疗肿瘤。

（5）抗放射作用（radioprotective)：小鼠注射IL-1100ng在950R照射条件下可提高白细胞水平，延长存活时间，能预防放疗造成的骨髓抑制。临床上已试用IL-1治疗骨髓移植。最近在动物实验中发现IL-1能降低血糖水平，有可能成为治疗糖尿病的新药。

（二）IL-2

1976年Morgan等发现小鼠脾细胞培养上清中含有一种刺激胸腺细胞生长的因子，由于这种因子能促进和维持T细胞长期培养，称为T细胞生长因子（tcell growth factor,TCGF），1979年统一命名为白细胞介素2（interleukin 2,IL-2)。

1.IL-2的产生　IL-2主要由T细胞或T细胞系产生。

（1）CD4阳性或CD8阳性T细胞：有丝分裂原刺激CD4阳性或CD8阳性T细胞亚群均可产生IL-2；同种异体抗原主要刺激CD4阳性T细胞分泌IL-2。PBMC、脾脏、淋巴结和扁桃腺中的T细胞受到刺激后都能产生IL-2。在小鼠Th细胞中，只有Th1亚群可产生IL-2。

（2）T细胞肿瘤细胞系或白血病细胞系：人和动物某些T细胞白血病细胞系或肿瘤细胞在有丝分裂原、钙离子载体（如A23187）或PMA刺激下可产生高水平的IL-2。如长臂猿T细胞系MLA144可自发产生IL-2，小鼠胸腺瘤细胞系EL-4和人Jurkat细胞静止状态不合成和分泌IL-2，刺激后可分泌高水平的IL-2。

（3）T淋巴细胞杂交瘤：T淋巴细胞杂交瘤123，FS6-14.13，HT-24A等在ConA刺激下产生IL-2。

（4）应用基因工程技术制备：1983年Taniguchi等从ConA刺激的Jurkat白血病T细胞中克隆成功IL-2cDNA，并在大肠杆菌中得到高水平的表达。目前应用基因工程技术所制备和纯化的IL-2已用于临床治疗某些肿瘤和其它疾病。

2.IL-2的分子结构和基因　人IL-2含有133氨基酸残基，分子量为15.5kDa。天然IL-2在N端含有糖基，但糖基对IL-2的生物学活性无明显影响，等电点在6.6～8.2。IL-2分子含有3个半胱氨酸，分别位于第58、105和125位氨基酸，其中58位与105位半胱氨酸之间所形成的链内二硫键对于保持IL-2生物学活性起重要作用。在IL-2基因产物的提纯和复性过程中，如二硫键配错或分子间形成二硫键都会降低IL-2的活性。现已有应用点突变，将第125号位半胱氨酸突变为亮氨酸或丝氨基，使只能形成一种二硫键，保证了在IL-2复性过程的活性。还有报道用蛋白工程技术生产新型rIL-2，将IL-2分子第125位半胱氨酸改为丙氨酸，改构后IL-2比活性比天然IL-2明显增加。人IL-2基因定位于第4号染色体，长约5kb，由4个外显子和3个内含子组成。人和小鼠IL-2基因DNA序列有63%同源性。

3.IL-2的受体　IL-2R是由α、β和γ三条链组成。

（1）IL-2Rα链：Uchiyama(1981)首次制备了抗活化T细胞抗原Tac的McAb，与IL-2相互竞争结合到Tac阳性细胞。Tac的分子量为55kDa。1984年Leonard将Tac分子的cDNA克隆成功。Tac分子为糖蛋白，由272个氨基残基组成，包括21个氨基酸残基信号肽，成熟分子含251个氨基酸，含有多个半胱氨酸，2个N-糖基化位点，穿膜区和胞浆区分别含19和13个氨基酸残基。人Tac的基因定位于第10号染色体，包括8个外显子和7个内含子，长约25kb。Tac（p55）即为IL-2受体α链（或亚单位），又称CD25，是活化T淋巴细胞的标志。在骨髓移植中如除去Tac阳性供体细胞可以降低移植物抗宿主反应（GVHR），现已进入Ⅱ期临床验证。也可用抗IL-2r McAb选择性地封闭、消除活化的效应细胞，从而治疗同种异体移植物排斥反应及某些自身免疫性疾病。

（2）IL-2Rβ链：分子量70kDa，故又称p70，在人白细胞分化抗原中编号为CD122。人IL-2Rβ链基因定位于22号染色体。成熟IL-2Rβ链有525个氨基酸，5个N糖基化位点，包括胞膜外区、穿膜区和胞浆区。胞膜外区由214个氨基酸组成，有8个Cys，其结构上有1个红细胞生成素（EPO）受体超家族特征性的结构域，还有1个Ⅲ型纤维粘连蛋白结构域。跨膜区25个氨基酸。胞浆区有286个氨基酸，与EPO受体胞浆区有一定的同源性。IL-2Rβ链本身无酪氨酸激酶区，但胞浆区中有两个结构域：一个是靠近膜端的丝氨酸富含区，在IL-2诱导的增殖信号传递中起重要作用；另一个是与酪氨酸激酶相联的酸性区域。缺乏酸性区域的IL-2Rβ链突变体能传导增殖信号，并诱导转录c-myc,不能介导诱导转录因子Fos的作用；缺乏丝氨酸富含区的IL-2Rβ链突变体不能诱导细胞增殖及c-myc的转录。因此，酪氨酸激酶途径似乎与c-fos 基因的诱导有关，而非激酶依赖的途径与c-myc基因的诱导有关。IL-2Rβ链主要分布于T细胞、大颗粒淋巴细胞（LGL）、B细胞、pre-T细胞。

（3）IL-2Rγ：糖蛋白，含347个氨基酸，分子量64kDa。胞膜结构特征属于红细胞生成素家族成员，胞浆区含86个氨基酸，从288～321位氨基酸序列似乎同源于src同源区2（SH2)，此区能与一些磷酸化蛋白中磷酸化酪氨酸残基相连，参与信号的转导。IL-2Rγ链表达于多种淋巴样细胞表面，如Molt-β、Molt-4、Jurkat、MT-1、MT-2以及EB病毒感染的Raji细胞。

（4）IL-2R的组成与亲和力的关系：单独IL-2Rγ链不能结合IL-2，但对于中亲和力IL-2R（βγ链）、高亲和力IL-2R（αβγ链）的组成、IL-2的内化以及信号转导是必需的。X-性联重症联合免疫缺陷症病人的IL-2Rγ基因发生突变而丧失IL-2R功能。

表4-2 三种亲和力IL-2R的组成

组成	亲和力（Kd)	细胞分布举例
α链（p55,CD25)	低，10^-8M	B淋巴细胞
β链（p70,CD122)+γ链	中，10^-9M	YT（NK细胞株），MLA144
α链+β链+γ链	高，10^-11M	PHA刺激母细胞，HUT102B2

（5）可溶性IL-2R：可溶性IL-2R（solubleIL－2　receptor,sIL-2R）是膜结合形式IL-2Rα链的脱落物，分子量45kDa。在人类T细胞白血病Ⅰ型病毒（HTLV-I）感染的HUT102B2细胞培养上清中含有大量sIL-2R。PBMC经丝裂原、CD3McAb和同种异体抗原刺激后可释放sIL-2R。正常人血清和尿液中亦可检出少量sIL-2R。sIL-2R可能与膜表面IL-2R（mIL-2R）竞争结合IL-2，从而成为一种免疫抑制物质。sIL-2R增高可见于某些恶性肿瘤、自身免疫病、病毒感染性疾病以及移植排斥等（见本章第三节）。

4.IL-2的生物学作用　IL-2的作用具有沿种系谱向上有约束性，向下无约束性的特点，如人的IL-2能促进小鼠T细胞的增殖，而小鼠的IL-2不能维持人T细胞的生长。IL-2体内的半衰期只有6.9分钟。有报道用PEG对IL-2加以修饰，对生物学活性无影响，半衰期可延长7倍左右。目前关于IL-2的生物学作用大都是体外实验的结果。具有中和活性的抗IL-2抗体可抑制IL-2的生物学活性。

（1）Th、Tc和Ts细胞都是IL-2　的反应细胞：IL-2对静止T细胞作用较弱。胸腺细胞和T细胞经抗原、有丝分裂原或同种异体抗原刺激活化后有在IL-2存在的条件下进入S期，维持细胞的增殖。IL-2可刺激T细胞转铁蛋白受体（TfR，CD71）、胰岛素受体、MHCⅡ类抗原的表达，并产生多种淋巴因子如IFN-γ、IL-4、IL-5、IL-6、TNF-β及CSF等。

（2）诱导CTL、NK和LAK等多种杀伤细胞的分化和效应功能，并诱导杀伤细胞产生IFN-γ、TNF-α等细胞因子。IL-2可增强CTL细胞穿孔素（perforin)基因的表达。

（3）直接作用于B细胞，促进其增殖、分化和Ig分泌。已发现活化的B细胞也可具有IL-2R，IL-2对B细胞的调节作用除通过刺激T细胞分泌B细胞增殖和分化因子外，还可能有直接的调节作用。

（4）活化巨噬细胞。

5.IL-2的临床应用　目前重组IL-2已用于临床治疗肿瘤以及感染性疾病等。

（1）抗肿瘤：IL-2在体外可诱导PBMC或肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）成为淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）。LAK/IL-2对肾细胞癌、黑素瘤、非何杰金氏淋巴瘤、结肠直肠癌有较明显疗效，对肝癌、卵巢癌、头颈部鳞癌、膀胱癌、肺癌等有不同程度的疗效。近年来已开始采用IL-2基因治疗对黑素瘤、肾细胞癌以及神经母细胞瘤等肿瘤等进行临床验证。

（2）治疗感染性疾病：动物实验结果表明，IL-2对某些因细胞免疫功能低下而受病毒感染，需增强细胞免疫功能的病人有一定疗效。IL-2本身无直接抗病毒活性，它是通过增强CTL、NK活性以及诱导IFN-γ产生而介导抗病毒感染的。目前用IL-2治疗活动性肝炎已显示出可喜的苗头，对于单纯疱疹病毒感染、AIDS病（已进入Ⅱ期临床验证）、结节性麻风、结核杆菌感染等也有一定疗效。如rIL-2明显延长结核杆菌H37RV株感染小鼠和豚鼠的半数死亡时间，降低死亡率，减少感染动物脾、肺组织内的结核杆菌数。

（3）免疫佐剂作用（adjuvanticity):应用IL-2作为佐剂与免疫原性弱的亚单位疫苗联合应用，可提高机体保护性免疫应答的水平。此外，最近发现IL-2具有降低血压作用，IL-2治疗高血压已进入Ⅰ期临床验证。

（4）采用IL-2白喉毒素融合蛋白治疗类风湿性关节炎进入Ⅰ/Ⅱ期临床验证，约有74%患者病情得到改善，IL-2融合毒素主要作用于CD4阳性淋巴细胞，有较好的选择性。

rIL-2体内大剂量使用毒性作用较大，可引起毛细血管渗漏综合征（capillary leak syndrome，CLS）。此外，IL-2半衰期短，有时还可在体内诱导产生一定抗体。

美国Immunex应用抗IL-2Rα链McAb预防骨髓移植后GVHR进入Ⅱ期临床试验。

（三）IL-3

见本节集落刺激因子。

（四）IL-4

1982年Howard发现T细胞培养上清中有一种促进B细胞增殖的因子，起初命名为B细胞生长因子-1（b cell growth factor-1,BCGF-1)。有的实验室称为B细胞刺激因子-1（b cell stimulatingfactor-1,BSF-1)、T细胞生长因子-2（T cell growth factor-2,TCGF-2）。1986年基因克隆成功，国际统一命名为白细胞介素4（interleukin 4,IL-4)。

1.IL-4的产生　在人类IL-4主要由活化T细胞产生。在小鼠由Th2亚群产生。此外，肥大细胞、IL-2刺激小鼠T细胞系2.19、ConA刺激人Th克隆2F1、小鼠胸腺瘤EL-4细胞以及B细胞系CH12均能分泌IL-4。

2.IL-4的分子结构和基因　小鼠IL-4基因长约6kb，成熟IL-4分子由120氨基酸残基组成，裸肽分子量为14kDa，有3个糖基化点，经糖基化后IL-4分子量为30kDa。人IL-4基因定位于第5号染色体，由4个外显子和3个内含子组成，约10kb，是现知淋巴因子基因中较大的一个。成熟人IL-4分子由129氨基酸残基组成，15kDa，有2个糖基化点，含有6个半胱氨酸，参与分子内二硫键的组成。人与鼠IL-4DNA水平上有70%同源性，IL-4前体蛋白从N端到91位氨基酸以及C端到128位氨基酸人小鼠之间在氨基酸水平上有70%同源性，前体蛋白91至128位氨基酸之间很少有同源性，这可能与IL-4种属作用特异性有关，如人、鼠IL-4生物学作用上没有交叉反应。

3.IL-4的受体人　IL-4受体（IL-4R）由800氨基酸残基组成，分子量为140kDa，胞膜外区207氨基酸，跨膜区24氨基酸，胞浆区569氨基酸，与小鼠IL-4R有53%同源性，属于红细胞生成素受体超家族成员，最近命名为CDw124。在小鼠，T细胞、B细胞、胸腺细胞、骨髓细胞、巨噬细胞和肥大细胞表面都有IL-4R，每个细胞受体数目在100～2000左右，其亲和力Kd在10^-10～10^-11M，1～5×10^-12M浓度的IL-4可使B细胞增殖（³H-TdR掺入率）达到最大值的50%。LPS对B细胞IL-4R表达有正调节作用，受体数量可增加5～10倍。IL-4与相应受体结合后细胞内传递信号的途径尚不清楚，IL-4R胞浆区富含苏氨酸和丝氨酸，PTK和PKC可能参与受体介导的信号传递，IP3和Ca²⁺浓度升高。在小鼠发现有不同剪接形式mRNA所翻译的分泌型（可溶性）IL-4R(sIL-4R）。sIL-4R与膜型IL-4R（mIL-4R）同配体IL-4结合时具有相同的亲和力。sIL-4R可能是IL-4保护性载体，或调节IL-4的生物学活性。

4.IL-4的生物学活性　IL-4对于B细胞、T细胞、肥大细胞、巨噬细胞和造细胞都有免疫调节作用。

（1）B细胞：促进SAC或抗IgM预先刺激B细胞的增殖，这一生物学功能已被用来作为检测IL-4的生物学活性。IL-4促进B细胞MHCⅡ类抗原、FcεRⅡ/CD23和CD40的表达，并增强B细胞提呈抗原能力，使免疫系统对小量抗原刺激发生免疫应答。增加FcεRⅡ/CD23（Ige Fc段低亲和力受体）的表达，并释放可溶性CD23（sCD23）/IgE结合因子（IgE-BF），与mIgE阳性细胞结合并诱导其分化，可能与促进B细胞IgE的产生有关。IL-4提高LPS刺激小鼠B细胞IgG1、IgE产生水平分别为8～10倍和10～100倍，但对IgG3分泌降低6～10倍，IgG2a、IgG2b和IgM有不同程度下降，对IgA产生无明显影响。IL-4增强IgG1和IgE水平的机理可能是：①使选择性刺激定向产生IgG1或IgE的B细胞的增殖和分化；②增加特异的重链稳定区（C_H）Ig类的转换区Sμ-Sγ1结合，促进IgG1合成和分泌。IFN-γ对IL-4上述生物学功能有明显抑制作用。而IL-4则可抑制IFN-γmRNA的转录和抑制IFN-γ诱导B细胞产生IgG2a。寄生虫感染时血清IgG1和IgE水平升高。此外，IL-4还可促进休止期B细胞的早期活化，从G_o期进入G₁期，细胞体积增大，并表达CD25。

（2）T细胞：IL-4是T细胞自身分泌的生长因子，如HT-2细胞系是一种IL-2依赖细胞系，IL-4可单独维持TH-2的增殖，抗IL-2和抗IL-4McAb（11B11）可分别抑制IL-2和IL-4刺激IL-2细胞的增殖作用，但相互之间无交叉抑制作用。纯化后的T细胞（CD4阳性或CD8阳性亚群）对IL-4的增殖反应还需要IL-1（或PMA）的协同作用；而IL-2单独可维持活化T细胞的增殖。表明IL-4生长信号的传递过程与IL-2有所不同。高剂量IL-4能诱导CD4-CD8+或CD4+CD8-或CD4-CD8-胸腺细胞的增殖。IL-4增强PHA刺激T细胞释放GM-CSF和G-CSF。在小鼠实验系统中，多数情况下IL-4对CTL和LAK细胞的分化有正调节作用；而对人的杀伤细胞则有时表现为负调节作用，如在人MLC中IL-4选择性地促进Th增殖，同时伴有CTL、NK和LAK功能的降低。此外IL-4还能抑制IL-2所诱导的NK白血病细胞LAK活性。最近发现，用IL-4与T细胞或B细胞温育，可降低高亲和力IL-2R位点数，但不影响低亲和力IL-2R的数量。IL-4还可刺激CD3阴性NK细胞克隆和生长。

（3）刺激肥大细胞增殖，并与IL-3有协同作用，尤其对于粘膜和结缔组织型肥大细胞体外生长是必需的。

（4）促进巨噬细胞提呈抗原和杀伤肿瘤细胞的功能，可能与调节MHCⅡ类抗原和FcR表达有关。IL-4与GM-CSF、IL-3和LPS有协同作用。IL-4可诱导外周血单核细胞分泌G-CSF和M-CSF，增强中性粒细胞介导的吞噬、杀伤活性和ADCC作用。IL-4是小鼠巨噬细胞趋化因子，并促进IL-1ra产生，但抑制单核细胞IL-1、TNF和IL-6的产生。

（5）协同CSF刺激造血细胞的增殖，与G-CSF协同增强粒细胞集落形成，协同红细胞生成素（EPO）增强BFU-E的形成。

IL-4作为肿瘤免疫调节剂已进入Ⅱ期临床试验。此外，还开始进行治疗免疫缺陷症的临床试验。由于体内、体外均证实IL-4可以抑制IL-1、IL-6和TNF分泌，并促进IL-1ra 产生，因此应用IL-4可能为治疗败血症休克提供一种新的方法。

（五）IL-5

1980年Takatsu等发现在T细胞条件培养液中，含有一种因子能替代T细胞在体外协同胸腺依赖抗原的抗体应答，称为T细胞替代因子（t cell replacing factor,TRF)。由于这种因子对B细胞和啫酸性粒细胞增殖、分化有重要调节作用，又名B细胞生长因了了-Ⅱ（b cellgrowth factor-Ⅱ,BCGF-Ⅱ),IgA增强因子（IgA-enhancingfactor,IgA-EF），嗜酸性粒细胞集落刺激因子（eosinophilcolony-stimulating factor,Eo-CSF）和嗜酸性粒细胞分化因子（eosinophildifferentiation factor,EDF)。1986年统一命名为白细胞介素-5（interleukin 5,IL-5)。

1.IL-5的产生　在人类IL-5主要由活化T细胞产生，在小鼠则由Th2亚群细胞产生。

2.IL-5的分子结构和基因　1986年Kinashi获得IL-5cDNA克隆。小鼠IL-5由133氨基酸残基组成，含21氨基酸的信号肽，成熟IL-5分子含有112氨基酸残基，裸肽分子量12～15kDa，有3个糖基化位点，糖基化后分子量为18kDa，糖基化对于IL-5活性表达以及与相应受体的结合起重要作用。小鼠IL-5通常以二硫键连接的二聚体形式存在，分子量为45kDa。人的IL-5由134氨基酸残基组成，含22氨基酸残基信号肽，2个糖基化点，人和小鼠IL-5基因分别定位于第5号和第11号染色体，与IL-3、IL-4、GM-CSF等造血因子的基因密切连锁。人和鼠IL-5在氨基酸水平上有70%的同源性，生物学作用有交叉反应。

3.IL-5受体　小鼠IL-5由α和β两条链组成。α链，p60，含415个氨基酸，糖蛋白，先导序列17个氨基酸，胞膜外区322氨基酸残基，空膜区22个，胞浆区仅54个氨基酸残基。α链单独结合IL-5为低亲和力，参与信号的转导；β链，p130，单独不结合IL-5，与α链共同组成高亲和力受体。小鼠IL-5Rβ与IL-3R的β链（AIC2B基因产物）相同，人IL-5Rβ链是与IL-3Rβ链、GM-CSFRβ是共同的。由于mRNA剪接的不同，已发现有二种可溶性小鼠IL-5Rα链，其中一种可抑制IL-5与膜结合IL-5R的结合。人和鼠IL-5Rα链有79%的同源性。

4.IL-5的生物学活性　与其它IL相比，IL-5生物学活性作用谱相对较窄。

（1）小鼠IL-5促进抗原刺激的B细胞分化为抗体合成细胞，主要作用于进入细胞增殖后期的B细胞，并增加活化B细胞IL-2R的表达，IL-5的这种刺激作用与人IL-6功能相似，人IL-5只作用于B细胞刺激后很窄的时相内。

（2）促进IgA合成，其机理可能是：①作为IgA特异性启动因子，使mIgM 阳性B细胞分化为mIgA阳性B细胞；②作用于IgA型B细胞，促进其增殖和分化，成为分泌IgA的浆细胞。IL-4有协同IL-5促进IgA合成的作用。IL-5对IgM的分泌也有促进作用。

（3）协同ConA或IL-2诱导胸腺中杀伤性T细胞前体（CTPp）分化为CTL。

（4）趋化人嗜酸性粒细胞，延长成熟嗜酸性粒细胞的存活时间，刺激人和小鼠嗜酸性粒细胞的功能，诱导嗜酸性粒细胞的分化。

（六）IL-6

1980年发现成纤维细胞经Poly I-C刺激后能产生一种抑制病毒复制的细胞因子，称为β2干扰素（IFN-β2）。以后的研究结果未能证实这种因子的直接抗病毒作用，但具有其它多方面的生物学功能，根据实验系统和功能的不同，不被命名为杂交瘤/浆细胞瘤生长因子（hybri-doma/plasmacytoma growthfactor,HPGF),B细胞分化因子（B cell differentiationfactor,BCDF),B细胞刺激因子-2（b cellstimulatory factor 2,BSF-2),26kDa,溶细胞性T细胞分化因子（cytolytic T cell differentiation factor,CDF)和肝细胞刺激因子（hepatocyte stimu-lating factor,HSF)等。1986年统一命名白细胞介素6（interleukin 6,IL-6)。

1.IL-6的产生　淋巴样和某些非淋巴样细胞均可产生IL-6。

（1）T细胞：T细胞产生IL-6依赖于巨噬细胞或PMA。抗原提呈细胞刺激相应的T细胞克隆，以及HTLV-I感染的T细胞系等均可分泌IL-6。

（2）B细胞：如SAC刺激而活化的B细胞。

（3）单核细胞：LPS刺激单核细胞产生IL-6，某些单核细胞系如P388D1也可分泌IL-6。

（4）成纤维细胞：可自发产生IL-6，其它因子或刺激物如IL-1、TNF、PDGF、IFN-β、PolyI-C、A23187、PMA等可促进IL-6的产生。

（5）肾小球系膜细胞、角朊细胞、内皮细胞等在一定培养条件下均可产生IL-6。此外，肿瘤细胞或细胞系如MG63成骨肉瘤，T24膀胱癌、A549肺癌、7860肾癌、SK-MG-4神经胶质母细胞瘤、U373星状细胞瘤、心脏粘液瘤细胞和骨髓瘤细胞等也能分泌IL-6。最近发现垂体前叶中的滤泡—星状细胞（folliculostellate)可产生IL-6，可能与败血症时LPS刺激导致GH、ACTH等激素水平升高有关。

IL-1、TNF、IFN-β、PDGF、LPS、Poly Ⅰ-C、A23187和PMA等对IL-6的产生具有正调节作用。

2.IL-6的分子结构和基因　1985年Kishimoto等从人T细胞中首先获得IL-6cDNA克隆成功，人IL-6基因与小鼠有65%同源性。人IL-6基因位于第7号染色体，长约5kb,有5个外显子和4个内含子。

图4-1　IL-6基因的功能调节区

在IL-6基因功能调节区基因中存在着儿种转录控制元件（transcriptional control element)，如糖皮质激素反应元件（glucocorticoidresponsive elements,GRE)、AP-1结合位点、c-fos血清反应元件同源物（c-fos serum responsiveelement homology,c-fos SRE homology)，cAMP反应元件（cycli AMp responsive element,CRE)和NF-κB结合位点。IL-1、TNF等细胞因子可使IL-6启动子很快发生一过性的活化。IL-1反应的元件在IL-6启动基中-180/-123；IL-6核因子（NF-IL-6）识别一段特殊的14bp,ACATTGCACAATCT。多反应元件（multi-responseelement,MRE）位于c-fos SRE同源区内，这个区域对IL-1、TNF、forskolin和PMA诱导IL-6产生有关；与IL-1、TNF刺激IL-6产生有关的NF-κB位于TATA盒的上游。

人IL-6分子由212个氨基酸残基组成，包括28个氨基酸残基的信号序列，成熟IL-6为184氨基酸残基，分子量26kDa。IL-6分子由4个α螺旋和C端（175～181位氨基酸）受体结合点所组成，其中179位精氨酸残基对于与受体的结合非常重要。分子中糖基对生物学活性功能并非必需，N端23个氨基酸残基虽不直接与IL-6生物学活性有关，但对整个IL-6分子组成起稳定作用。人IL-6氨基酸序列与小鼠IL-6有42%同源性，人的IL-6对小鼠某些细胞有刺激作用。IL-6与G-CSF和IFN-β有较高同源性，对骨髓造血细胞和髓样白血病细胞的某些作用也有相似之处。

3.IL-6的受体　目前已知，IL-6R至少由称之为IL-6结合受体蛋白（IL-6binding receptor protein）和称为信号转导蛋白（signal-transducingprotein）的gp130所组成，习惯上前者称之IL-6R。

（1）IL-6R（CD126）：人IL-6R由468个氨基酸组成，切除N端19个氨基酸残基后的成熟分子有449氨基酸，胞膜外区、穿膜区和胞浆区分别为339、28和82个氨基酸，分子量为80kDa，6个N糖基化位点。胞膜外由一个Ig样区（C2，约100氨基酸）、2个Ⅲ型纤维结合蛋白结构（各含100氨基酸）及1个细胞因子受体的同源区所组成，后者含4个保守的Cys和一个WSXWS结构。单独IL-6R与IL-6结合为低亲和力。IL-6R分布于淋巴样细胞和非淋巴样细胞，如活化B细胞、EBV转化B细胞、急性淋巴母细胞白血病细胞、骨髓瘤细胞、静止T细胞、肝细胞、单核细胞、急性髓样白血病（AML）细胞、嗜铬细胞瘤细胞等。

（2）gp130(CDw130）：分子量为130kDa的糖蛋白，共有14个潜在N-糖基化位点，胞膜外区、穿膜区和胞浆区分别有597、22和277个氨基酸。胞膜外区有1个IgC2区，6个Ⅲ型纤维结合蛋白的结构，其中第二个和第三个结构区之间有4个保守的Cys和WSXWS结构的区域，形成1个细胞因子受体家族结构特征的结构域。gp130不能直接与配基IL-6结合，在生理情况下，IL-6与IL-6受体结合后使IL-6R的构象发生变化并迅速与两个gp130分子结合，形成高亲和力的结合位点，并通过gp130亚单位传递信号。人和小鼠gp130在氨基酸水平上有77%的同源性。转染gp130cDNA小鼠pro-B细胞在IL-6/sIL-6R复合物刺激下可传递增殖信号。小鼠体内注射IL-6可增加gp130mRNA的表达。目前已证实，gp130除组成IL-6高亲和力受体外，也是白血病抑制因子（LIF）、抑瘤素M（OSM）、睫状神经营养因子（CNTF）和IL-11等受体所共用的亚单位。

（3）信号转导：gp130与IL-6/IL-6R复合物结合后，刺激gp130胞内部分发生酪氨酸磷酸化，目前关于参与此过程的酪氨酸蛋白激酶的作用还不清楚。酷氨酸激酶被激活后继而引起丝氨酸/苏氨酸激酶如丝裂原活化的蛋白激酶（mitogen activated proteinkinase,MAPK)的激活，使NF-IL-6中丝氨酸和苏氨酸磷酸化而被激活，从而促进相应基因的活化。

（4）sIL-6R：存在于正常人尿、骨髓瘤细胞系U266培养上清，PHA活化人PBMC以及HTLV-I阳性细胞也能分泌sIL-6R，分子量为50kDa。用反转录PCR从正常人细胞和骨髓瘤细胞中均分离出编码sIL-6r mRNA,序列分析表明与膜结合受体相应区域序列一致。sIL-6也可从膜结合的sIL-6R（mIL-6)脱落而来。sIL-6R与IL-12p40亚基具有高度同源性，而IL-6与IL-12的p35亚基序列高度同源。因此可以推测类似于IL-6/sIL-6R复合物的IL-12分子可能也通过类似于pg130分子作用于细胞。与其它可溶性细胞因子受体不同，sIL-6R结合IL-6后可与细胞膜表面gp130结合，增强IL-6的刺激活性。而可溶性gp130（sgp130）可抑制sIL-6R/IL-6复合物的活性。sIL-6R水平的升高与某些自身免疫性疾病有关。

4.IL-6的生物学活性

（1）刺激细胞生长：IL-6可促进多种细胞的增殖，如B淋巴细胞杂交瘤、浆细胞瘤、EBV转化的B细胞、T细胞、PMA和IL-4刺激的胸腺细胞、造血干细胞、角朊细胞和肾小球系膜细胞。

（2）促进细胞分化：如B细胞分化和Ig的分泌，CTL分化，协同IL-2增强CTL中穿孔素基因的表达，并增加T细胞IL-2产生和IL-2R表达，诱导异巨噬细胞、神经细胞和NK细胞分化。协同IL-3促进干细胞分化和巨核细胞的成熟。明显促进小鼠骨髓移植后免疫功能的重建。

图4-2 IL-6受体信号传递的模式图

（3）加速肝细胞急性期蛋白（acute phase protein)的合成。

（4）抑制M1髓样白血病细胞系的生长，促进其成熟和分化；抑制黑素瘤、乳腺癌细胞生长。

5.IL-6与临床　IL-6与临床上多种疾病的发生有一定的关系。

（1）IL-6与自身免疫性疾病

①心脏粘液廇：患者往往表现为高丙球蛋白血症，有多种血身抗体以及急性期蛋白升高。培养的粘液瘤细胞含有IL-6和IL-6mRNA，患者血清中IL-6明显升高，骨髓中可见有IL-6依赖的多克隆浆细胞增殖。手术后上述症状和体症可见逐渐消退。

②Castleman氏病：患者表现为高丙球蛋白血症，急性期蛋白和血小板升高，增生的淋巴结生发中心中B淋巴样细胞产生IL-6，其中某些患者可发展成为多发性骨髓瘤。

③类风湿性关节炎：表现为多克隆性浆细胞增多症，自身抗体、C反应蛋白（CRP）和血小板升高。急性期血清以及关节的滑液中能测到IL-6，滑液中IL-6与IgG以及血清中IL-6与C反应蛋白之间有明显的相关性。患者的T细胞、B细胞、滑膜细胞以及软骨细胞均可产生IL-6。

④艾滋病：与艾滋病患者多克隆B细胞活化有关，HIV感染诱导单核细胞产生IL-6可能引起血清中IL-6水平的升高。此外，IL-6可能是Koposi氏肉瘤的主要生长因子之一，反义IL-6基因在体内可抑制Koposi氏肉瘤细胞的生长。

（2）IL-6与肿瘤

①浆细胞瘤形成：慢性炎症诱导IL-6生物合成增加与浆细胞瘤的发生有关。如用石腊或降植烷腹腔刺激小鼠，诱导炎症，可诱导出较高比例的浆细胞瘤。在患者也可见到类似情况，如早先发生的类风湿性关节炎可能与浆细胞瘤形成有关。在体外，IL-6可促进浆细胞瘤和骨髓瘤细胞的生长，某些浆细胞瘤细胞生长依赖于IL-6的存在。

②可能通过自分泌机理与非Hodgkin氏淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病和急性髓样白血病的发病有关。血清中IL-6水平与多发性骨髓瘤如浆细胞白血病病情严重程度有关。多发性骨髓瘤患者不仅骨髓细胞表面IL-6R表达增加，而且血浆中sIL-6R水平明显升高。

（3）IL-6与膜增生性肾小球肾炎（mesangial proliferativeglomerulonephritis,MPG):MPG患者尿中可测出IL-6，而且其水平与疾病的发展有关。体外培养的患者肾小球膜细胞可产生IL-6，提示MPG发生与IL-6的自分泌有关。

IL-6转基因小鼠可出现某些与临床上相似的变化，如血清中高浓度的IL-6和IgG1，浆细胞增多症，MPG的发生以及骨髓中巨核细胞的成熟。

（4）烧伤和术后伴有血清IL-6水平增加。

（5）病毒性脑膜炎和脊髓膜炎小鼠的胶质细胞可分泌大量IL-6，IL-6又可促进脑胶质细胞分泌其它神经营养因子和神经生长因子。

（6）IL-6作用于下丘脑-垂体-肾上腺轴，刺激ACTH和皮质激素的释放以及星状细胞合成内啡肽。

IL-1和TNF-α对IL-6引起的病理损伤可能有协同作用。

应用IL-6治疗放疗、化疗所致血小板减少症、癌症以及作为疫苗佐剂已进入临床试验。

（七）IL-7

1982年Whitlock建立了骨髓长期培养系统（LTBMC)，使得人们有可能对B细胞前体的增殖和分化进行深入的研究。由于B细胞前体的生长对于基质细胞有严格的依赖性，推测骨髓基质细胞可能分泌一种B细胞前体细胞的生长刺激因子。1988年Namen等应用LTBMC获得一株SV40病毒转染的骨髓基质细胞株（bone marrow stromal cell line)IXN/A6，能分泌一种前B细胞刺激因子，起初命名为淋巴细胞生长素（lymphopoietin-1，LP-1），或小鼠前B细胞生长因子（murine pre-B cell growth factor)，1988年统一命名为IL-7。

1.IL-7的产生　由骨髓基质细胞和胸腺基质细胞产生，以IL-7 cDNA为探针，在小鼠胸腺、脾、肾、肝等细胞中均测得有IL-7mRNA存在，但大小不一。

2.IL-7的分子结构和基因　天然IL-7分子量约为25kDa，在69和90位氨基酸残基有N糖基化点，分子内有6个半胱氨酸，可能参与链内二硫键的形成，对IL-7的生物学活性起重要作用。1988年Namen等用IXN/A6细胞株建立cDNA文库，筛选出IL-7的cDNA，经克隆后COS-7细胞中表达出有活性IL-7。小鼠IL-7前体有154氨基酸残基，25氨基酸残基的信号肽，成熟的IL-7由129氨基酸残基组成，推算裸肽分子量为14.9kDa，小于天然IL-7，但活性类似。1989年Goodwin以小鼠IL-7cDNA为探针，从人肝癌细胞系cDNA文中，获得与小鼠IL-7 cDNA高度同源的人IL-7cDNA克隆，并在COS细胞中得到表达。人IL-7基因定位于第8号染色体。rHuIL-7分子有177个氨基酸，包括25个氨基酸先导序列，成熟IL-7分子有152个氨基酸，裸肽分子量17.4kDa，与小鼠IL-7有60%同源性。IL-7对pH改变（pH2.1～8)、SDS、热等理化因素均有一定的抵抗。

3.IL-7受体　IL-7依赖的小鼠IXN/2b基质细胞表面存在高亲和力（Kd～1×10^-10M）和低亲和力（Kd～4×10^-8M)两种类型受体。每个细胞约有2000～2500个受体，其中15～20%为高亲和力型。在Pre-B、胸腺细胞、部分T细胞株上和某些巨噬细胞肿瘤细胞株上有IL-7R，成熟B细胞上无IL-7R表达。不成熟B细胞前体所表达的IL-7R与酪氨酸激酶信号转导途径密切相关，酪氨酸磷酸化是IL-7R介导的跨膜信号产生和传递过程中必不可少的步骤。现已发现一种由于mRNA的不同剪接所产生的可溶性IL-7R，可有效地结合IL-7，可能是IL-7是一种抑制物。最近研究表明，IL-7R属于红细胞生成素受本超家族成员，并有1个Ⅲ型纤维粘连蛋白结构域。

4.IL-7的生物学活性　人IL-7可作用于小鼠的前B细胞，小鼠IL-7对人前B细胞则无刺激作用。目前所知IL-7的主要生物学活性有以下几方面。

（1）B细胞：刺激Pre～B细胞（B220+）的生长，TGF-β对此有抑制作用，但不被抗IL-4、抗IL-6McAb以及抗IL-2R、IL-3R和IL-5R的McAbs所抑制。对骨髓中淋巴干细胞的分化可能也有刺激作用。纯化IL-7在10^-13M即可刺激IXN/2b细胞增殖。

（2）胸腺细胞：促进胸腺中CD4-CD8-和CD4+CD8+细胞亚群的增殖。

（3）T细胞：促进混合淋巴细胞培养（MLC）或PMA刺激T细胞的增殖，协同ConA刺激T细胞产生IL-2以及IL-2R和ICAM-1的表达。IL-7诱导T细胞增殖可通过IL-2依赖和不依赖两种途径。

（4）诱导人PBMC产生LAK活性，加入IL-2抗血清对LAK活性无显著变化，表明IL-7这种诱导LAK活性作用不依赖IL-2，IL-7诱导LAK的前体细胞主要来血PBMC中的NK。IL-4对这种诱导作用有抑制效应，抗IL-4抗血清可使IL-7诱导LAK活性提高4～10倍。

（八）IL-8

见本节趋化因子。

（九）IL-9

1988年Uyttenhove等报道了一种来自小鼠T细胞的细胞因子，能支持某些Th细胞克隆的生长，分子量在30～40kDa，又称T细胞生长因子-Ⅲ（t cellgrowth factor Ⅲ,TCGF-Ⅲ)或P40。人IL-9最初是从HTLV-Ⅰ感染的T细胞系培养上清中发现的，能刺激人巨核细胞白血病细胞株Mo7e的增殖。1990年命名为IL-9。

1 .IL-9的产生　IL-9由活化T细胞（主要是CD4+T细胞）产生，PHA或抗CD3McAb、Ca²⁺载体可诱导T细胞分泌IL-9，PMA有协同作用。PMA和Ca²⁺载体刺激人PBMC可转录大量IL-9mRNA。此外，HTLV-I转化的T细胞株C5MJ2细胞、肥大细胞也可产生IL-9。目前还没有检测到静止T细胞或活化B细胞中有IL-9mRNA的表达。

2.IL-9的分子结构和基因　人和小鼠IL-9基因结构相似，在DNA水平上有67%同源性。人IL-9基因由5个外显子和4个内含子组成，基因长约4kb，与IL-3、IL-4、IL-5、M-CSF、GM-CSF、c-fms、PDGFR基因位于第5号染色体中，在小鼠位于13号染色体。IL-9基因5′非翻译区（UTR）含有TATA盒以及活化蛋白（activator protein,AP)1、2和3，NF-κB,specificity protein-1（SP-1）位点和糖皮质激素反应元件（GRE）等识别位点。小鼠IL-9分子的前体由144个氨基酸残基组成，含18个氨基酸残基的信号肽。人成熟IL-9由126个氨基酸残基组成，分子量为14.2kDa。人和小鼠IL-9在氨基酸水平的56%同源性。均含有10个保守的半胱氨酸，在生理情况下可能形成复杂的二硫键。IL-9为碱性蛋白，有多个N糖基化点。

3.IL-9受体　IL-9R结构上属于红细胞生成素受体超家族（ERS），与配体结合为高亲和力。小鼠IL-9R含468个氨基酸，人IL-9R为553个氨基酸，两者有53%同源性。在小鼠已发现有缺乏空膜区和胞浆区的可溶性IL-9受体（sIL-9R)。

4.IL-9的生物学功能　与其他的细胞因子不同，小鼠IL-9可作用于人的细胞，而人的IL-9却对小鼠细胞无刺激活性。

（1）维持T细胞生长，为一种自分泌生长因子，因此又称为T细胞生长因子-Ⅲ（TCGF-Ⅲ）。由于抗CD3McAb能诱导IL-9产生，故推测IL-9对T细胞抗原刺激后启动的免疫应答有重要调节作用。

（2）IL-9对于IL-4诱导PBL中正常B细胞IgG、IgE和IgM的产生有促进作用。

（3）小鼠IL-9协同IL-3或IL-4刺激骨髓来源肥大细胞的增殖，并诱导其产生IL-6。

（4）刺激巨核母细胞白血病细胞的生长。此外，人和鼠IL-9均可与EPO协同，支持体外骨髓细胞红细胞系的爆发形成单位（erythroid burst forming units,BFU-E）的产生。IL-9单独能支持BFU-E的短期存活。

IL-9可能与Hodgkin氏病的发生有关。原代或传代培养的Hodgkin氏瘤和Reed-Sternberg细胞表达IL-9和IL-9R。

（十）IL-10

1989年美国DNAX研究所Fiorentino等发现小鼠Th2细胞株D10.G4.1产生一种新的细胞因子，能抑制Th1细胞株细胞因子mRNA的转录，称为细胞因子合成抑制因子（cytokine synthesis inhibitory factor,CSIF）,同年命名为白细胞介素10（interlenkin 10,IL-10）。

1.IL-10的产生　抗原或丝裂原刺激小鼠Th2细胞株D10.G4.1以及CDC25、CDC35、D9、MB2-1等细胞可分泌IL-10。在小鼠，活化胸腺细胞、巨噬细胞、角朊细胞、Ly1+（CD5+）和正常B细胞也可产生IL-10；在人类，某些CD4+T细胞克隆、来自AIDS病人B细胞系、EBV感染的淋巴母细胞、Burkitt氏淋巴瘤、活化单核细胞、外周血T细胞（包括CD8+细胞，CD4+CD45RA+naive T细胞、CD4+CD45RO+记忆T细胞）均可产生IL-10。

2.IL-10的分子结构和基因　小鼠和人IL-10基因都定位于第1号染色体，其基因组包括5个外显子和4个内含子，并可能有NF-κB和AP-1的结合位置。人和小鼠IL-10在DNA和氨基酸水平上分别有81%和73%的同源性。DNA序列分析表明，IL-10与EB病毒基因组中开放读框区I（BCRF-I）有70%左右的同源性。有人把BCRF-I的基因产物称为病毒IL-10（vIL-10），提示EBV可能摄取了哺乳动物IL-10的基因，以求自身的生存。如EBV感染过程中通过产生vIL-10抑制宿主细胞IFN-γ产生，保持EBV在宿主细胞内生存和繁殖。Moore等已克隆成功IL-10cDNA，并在COS7细胞中得到表达。人和小鼠IL-10均含178个氨基酸残基，内有18氨基酸信号肽系列，裸肽分子量18.7kDa,PI8.1。成熟IL-10分子为160氨基酸残基，小鼠和人IL-10分子中分别含5个和4个半胱氨酸残基，由于不同糖基化可使分子量有所差别，在35～40kDa之间，酸性条件下不稳定，在溶液中呈非共价连接的同源双体。人IL-10可作用于小鼠源性细胞，而小鼠IL-10对人的细胞则无作用。

3.IL-10的生物学功能

(1)抑制小鼠Th1细胞的增殖以及IL-2、IL-3、IFN-γ、TNF以及GM-CSF等细胞因子合成。其作用机理可能是IL-10作用于APC细胞，降低其MHCⅡ类抗原的表达，或诱导APC细胞产生另一种细胞因子，改变细胞内信号的传递途径，从而选择性抑制某些细胞因子mRNA转录。IL-10可抑制人TH0、TH-1、TH-2样T细胞克隆的增殖。

（2）促进肥大细胞和胸腺细胞增殖，IL-10也是淋巴结、脾脏细胞生长的复合因子（cofac-tor)。

（3）协同IL-2诱导ConA活化脾细胞中CTL前体细胞（CTLp)分化为成熟的CTL。

（4）提高B细胞的存活率，促进B细胞的增殖、MHCⅡ类抗原表达以及Ig的分泌，并与Th2所产生的IL-4、IL-5有协同作用。

（5）抑制NK细胞因子的产生。

IL-10的拮抗剂可能具有抗EB病毒的作用；而IL-10通过促进单核细胞表达IL-1ra而可能成为抗炎症的治疗手段，动物实验表明，IL-10可有效地避免LPS诱导小鼠休克而造成的死亡。

（十一）IL-11

IL-11最初由Paul等在灵长类动物骨髓基质细胞株Pu-34培养上清发现的。这种生长因子可刺激IL-6依赖的小鼠浆细胞瘤细胞系T1165.85.2.1的生长，即使在有中和活性抗IL-6McAb的存在，仍有这种刺激作用，以后证实这种因子与脂肪形成抑制因子（adipogenesisinhibitory factor,AGIF)是同一物质。1990年命名为白细胞介素11（interleukin 11,IL-11)。

1.IL-11的产生　主要由间充质来源的粘附细胞（mesenchymal-derived adherent cell)产生，如骨髓基质细胞、基质成纤维细胞、人胚肺成纤维细胞和滋养层细胞。IL-1刺激Pu-34细胞后IL-11明显升高。

2.IL-11的分子结构和基因　杨育中等首先发现并克隆人IL-11基因，至今小鼠IL-11基因尚未克隆成功。人IL-11基因定位于19号染色体，含有5个外显子和4个内含子。在5′UTR含有与RNA多聚酶Ⅱ结合的TATA盒；3′UTR含有多个ATTTA重复序列，可能与降低mRNA的稳定性有关；此外，还有一些序列可能与干扰素诱导元件（或因子）（interferon-inducible elements或interferon-induciblefactors)如SP-1（specificityprotein 1 或promotor-specific factor)和AP-1（activator protein 1)相结合。成熟的人IL-11分子含178个氨基酸残基，分子量23kDa，不含半胱氨酸残基，亦无潜在的糖基化位点。

3.IL-11受体　迄今为至特异性结合IL-11的人IL-11受体α链尚未基因克隆成功。PU34细胞每个细胞有138个IL-11结合位点，亲和力Kd为1.2×10^-10M。目前已经证实，gp130是IL-11受体的信号转导亚单位，gp130是IL-11R以及IL-6R、LIFR、OSMR、CNTFR所共有的。IL-11可诱导靶细胞的酷氨酸磷酸化，gp130中和活性抗体可抑制IL-11诱导的酷氨酸磷酸化。有关gp130的基因的分子的结构参见本节IL-6受体和本章第三节。1994年Hilton等从成年小鼠肝cDNA文库中克隆成功小鼠IL-11Rα链cDNA，与IL-6Rα链有24%同源，属于造血因子受体家族。

4.IL-11的生物学活性　IL-11的功能与IL-1、IL-6、G-CSF和SCF的功能相近。

（1）促进B细胞抗体的生成，这一作用依赖于CD4T细胞的存在。体内实验证明，IL-11可使小鼠脾脏抗原特异性PFC水平和血清中特异性抗体升高。

（2）促进某些IL-6依赖细胞株如TF-1的生长，IL-11与IL-6可诱导靶细胞产生相似的蛋白酪氨酸磷酸化以及原癌基因jun-B的表达。

（3）与IL-3、IL-4协同作用于骨髓造血干细胞，缩短干细胞Go期。

（4）与IL-3等协同促进骨髓巨核细胞体外集落形成、生长和成熟，并增加细胞体积，增加外周血血小板的数量。

（5）IL-11对小鼠骨髓和胎儿肝脏来源的不同分化阶段红系祖细胞具有刺激作用，在早期阶段需要与IL-3或SCF协同，而在分化晚期，IL-11单独可促进CFU-E的成熟。

（6）诱导肝细胞急性期蛋白合成。

（7）抑制脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase,LPL)活性和脂肪细胞的分化，因此，又称为脂肪形成抑制因子（AGIF）。

小鼠体内应用IL-11可诱导抗体产生细胞的产生，血小板升高，增加骨髓来源CFU-GM、BFU-E、CFU-GEMM祖细胞细胞周期的速率。在骨髓抑制的小鼠中，IL-11可促进外周血中血小板、红细胞和粒细胞的数量。在骨髓移植小鼠中，IL-11可明显促进外周血中性粒细胞和血小板水平的恢复。

（十二）IL-12

1982年Wagner等发现在丝裂原刺激小鼠淋巴细胞的条件培养液中存在一种不同于IL-2的细胞因子，这种细胞因子在体外能与IL-2协同促进鼠CTL应答。1986年在人混合淋巴细胞培养（MLC）或PHA活化的PBMC培养上清中也发现了与此类似的因子，称为CTL成熟因子（cytotoxic lymphocyte maturationfactor,CLMF;或Tc maturation factor TcMF)。1991年Gubler等将CLMfcDNA克隆并表达成功，表明是一种新的细胞因子，遂将CLMF命名为白细胞介素12（interleukin 12,IL-12)。

1.IL-12的产生　主要由B淋巴细胞产生。

（1）MLC或丝裂原活化的PBMC培养上清。

（2）PMA与钙离子载体A23187联合刺激EBV转化的B淋巴样母细胞RPMI8866可产生较高水平的IL-12。

2.IL-12的分子结构和基因　IL-12是由二硫键联接的异源双体，两个亚单位的分子量分别为35kDa和40kDa，等电点在pH4.5～5.5。从高产IL-12的人B淋巴样母细胞亚克隆NC37.98基因文库中克隆了IL-12cDNA，转染COS细胞获得高表达。人IL-12P35亚单位有197个氨基酸残基，含7个半胱氨酸和3个N糖基化位点，P40亚单位306个氨基酸残基，有10个半胱氨酸，4个N-糖基化位点。小鼠IL-12P35有193个氨基酸残基，与人IL-12P35有66%同源性，P40有313个氨基酸残基与人P40有70%同源性。在生理情况下，亚单位中的半胱氨酸残基之间可能形成复杂的分子间二硫键结构。两个亚单位是由不同的基因所编码，基因转染试验结果表明，只有将编码两个亚单位cDNA同时转染才能获得有生物学活性的IL-12。P35与IL-6和G-CSF有同源性，P40与IL-6受体、睫状神经营养因子（CNTF）受体、G-CSF受体有同源性，具有细胞因子受体家族的特征。提示IL-12分子可能是一种细胞因子/可溶性细胞因子受体复合物。在RPMI8866细胞系中纯化到的自然杀伤细胞刺激因子（natural killer cell stimulating factor,NKSF)的结构和功能与IL-12相同。

3.IL-12受体　IL-12R亚单位的基因最近克隆成功，推算有662个氨基酸，裸肽分子量70kDa，糖基化后约为100kDa。IL-12R亚单位为Ⅰ型穿膜蛋白，胞膜外区含516个氨基酸残基，与gp130、G-CSFR、LIFR高度同源。单体IL-12R不结合IL-12，双体或寡聚体IL-12R亚单位与IL-12（p40亚单位为与受体结合部位）结合为低亲和力，Kd为2～6nM，PBMC表面有IL-12高亲和力受体，Kd约100pM，目前与IL-12R亚单位组成高亲和力的另一个亚单位尚未确定。IL-12P35亚单位、P40亚单位和IL-12R亚单位分别与IL-6、IL-6R和gp130有很高的同源性，而且相互结合的模式也十分相似，即IL-12P35同P40形成异源双体后可同双体或寡聚体的IL-12R亚单位结合，而IL-6同IL-6R受体结合后可同gp130二聚体结合。IL-12受体分布于PHA活化的CD4+、CD8+T细胞亚群以及IL-2活化的CD56+NK细胞，1000～9000IL-12结合点/细胞。

4.IL-12的生物学功能　人IL-12作用有种属特异性，人IL-12对小鼠细胞作用甚微。

（1）与IL-2协同诱导CTL的分化，促进同种异体CTL反应。

（2）刺激PHA活化CD3+T细胞（包括CD4+和CD8+）增殖。IL-12诱导T细胞最大增殖水平低于IL-2的增殖刺激作用，但刺激50%最大增殖所需细胞因子浓度远低于IL-2。IL-12这种增殖作用所经途径与IL-2、IL-4和IL-7的刺激作用不同，因为针对IL-2、IL-2R、IL-4和IL-7的单克隆抗体不能阻断IL-12的增殖作用；IL-12单克隆抗体对IL-2、IL-4和IL-7诱导增殖亦无阻断作用。IL-12对静止PBMC不具有增殖作用，这一性质与IL-4相似。但IL-12与亚适剂量IL-2可协同诱导静止PBMC增殖。其机理可能是：①IL-12促进IL-2诱导T细胞IL-2r P55的表达，提高PBMC对IL-2的反应性；②IL-2促进PBMC某些亚群IL-12R表达；③在IL-2存在的条件下，IL-12可提高IFN-γmRNA转录水平，增加其稳定性，促进分泌IFN-γ，如小鼠IL-12可诱导Th1细胞产生IFN-γ。此外，IL-12通过诱导产生的IFN-γ激活巨噬细胞，诱导其TNF-α的分泌。IL-12可诱导Th1亚群的形成，此作用可能通过两种途径：①IL-12直接作用于Th1亚群；②IL-12刺激T细胞、NK细胞产生IFN-γ诱导Th1亚群形成。

（3）协同IL-2诱导CD56+NK细胞增殖以及LAK细胞产生，促进ADCC功能，NKSF释放，诱导CD56、CD2、CD11a、IL-2R、TNFR（CD120b）、LFA-1和ICAM-1等分子的表达。

（4）促进B细胞Ig产生和Ig类型转换，由IgM转为IgG，抑制IL-4诱导B细胞IgE合成。这种抑制作用是T细胞依赖的，其作用机理与IFN-γ、TGF-β和IL-8抑制IgE产生的机理可能有所不同。

IL-12发挥生物学效应所需的细胞因子浓度很低（≤pM），与亚适剂量IL-2联合应用可降低IL-2用量，同时提高CTL、NK、LAK的杀伤活性，因此IL-12可能成为一种新的抗肿瘤生物制剂。

（十三）IL-13

1993年Minty等报道了白细胞介素12（interleukin 13，IL-13）cDNA克隆获得成功。IL-13主要由活化T细胞产生，抗CD28抗体可诱导IL-13mRNA表达；在小鼠IL-13由Th2亚群产生。

1.IL-13的分子结构和基因　人IL-13基因定位于5号染色体，由4个外显子和3个内含子组成。人和小鼠IL-13在基因水平上有66%同源性。人IL-13分子有132个氨基酸，切除18个氨基酸的信号肽后，成熟IL-13分子为114个氨基酸，非糖基化IL-13分子量为12.4kDa，糖基化后为17kDa，与小鼠IL-13有58%同源性。IL-13基因与IL-4基因连锁，在氨基酸水平上有20%～25%同源性。

2.IL-13的生物学活性

（1）趋化单核细胞，延长单核细胞在体外存活时间，抑制LPS诱导单核细胞、巨噬细胞IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α等炎症因子产生。

（2）协同抗IgM活化B细胞的增殖，诱导和上调B细胞MHCⅡ类抗原、CD23和CD72的表达，诱导B细胞产生IgM、IgG和IgE。

（3）诱导大颗粒淋巴细胞（LGL）产生IFN-γ，并可与IL-2协同刺激LGL产生IFN-γ，因而在诱导LAK活性以及Th1型细胞免疫中可能有重要作用。

（十四）IL-14

白细胞介素14（interleukin 14，IL-14）又称高分子量B细胞生长因子（high molecular-weight B cell growthfactor,HMW-BCGF)。成熟IL-14有468个氨基酸，单体形式，主要由T细胞产生，可诱导活化B细胞的增殖，但对静止B细胞无刺激作用，抑制有丝分裂原刺激的B细胞Ig的分泌。

（十五）IL-15

Grabstein等首先在猴肾表皮细胞系CV-1/EBVA上清中发现一种能维持CTLL增殖的因子，随后基因克隆获得成功并命名为白细胞介素15（interleukin 15,IL-15)。以猴IL-15 cDNA为探针克隆人IL-15 cDNA获得成功，人和猴IL-15基因编码区序列有97%同源。人体多种组织和细胞表达IL-15mRNA，如心、肺、肝、肾，尤以胎盘和骨骼肌以及PBMC最为丰富，但活化的外周血T细胞却检测不到IL-15mRNA。IL-15前体分子由162氨基酸组成，先导序列较长为48个氨基酸残基，成熟分子114个氨基酸残基，分子量14～15kDa。IL-15具有类似IL-2的结构和功能，刺激CTLL细胞和PHA活化T细胞（CD4+CD8+亚群）的增殖，诱导CTL和LAK细胞的产生。IL-15的刺激作用需要有靶细胞的IL-2受体β和γ链的参与，但不需要IL-2受体的α链。

表4-3　白细胞介素（IL）种类和主要生物学活性

IL	主要产生细胞	氨基酸数目	分子量（kDa)	主要生物学活性
IL-1	单核细胞	IL-1α159	17.5	（1）促进胸腺细胞、T细胞活化、增殖和分化
	巨噬细胞	IL-1β153	17.5	（2）增强CTL和NK杀伤活性
				（3）协同IL-4刺激B细胞增殖、分化和Ig产生
				（4）协同CSF促进造血功能
				（5）刺激干细胞产生SCF
IL-2	活化T细胞	133	15.5	（1）促进活化 T细胞增殖、分化和细胞因子产生
				（2）增强CTL、NK和LAK杀伤活性
				（3）促进B细胞增殖、分化和抗体分泌
				（4）活化巨噬细胞
IL-3	活化T细胞	133	15	（1）促进多能干细胞、定向祖细胞、髓样、红样、巨核、前单、单核、中性、嗜酸、肥大细胞增殖和分化
				（2）促进T细胞增殖
				（3）增强外周血PMN、Mo、Eo的数量，促进Eo的ADCC
IL-4	活化T细胞（Th2)	129	20	（1）促进活化B细胞增殖、Ig产生和类别转换为IgE和IgG1
				（2）T细胞生长因子
				（3）促进肥大细胞增殖
				（4）增强巨噬细胞功能
				（5）协同CSF刺激造血细胞
IL-5	活化T细胞	115×2	45	（1）诱导B细胞分化为抗体分泌细胞、IgA合成
	（Th2)			（2）协同IL-2促进CTL分化
				（3）促进人Eo激活、增殖和分化
IL-6	单核细胞巨噬细胞	184	26	（1）刺激T细胞、B细胞、杂交瘤细胞和干细胞增殖
	成纤维细胞			（2）促进B细胞Ig产生
				（3）促进CTL、NK干细胞和巨核细胞分化
IL-7	骨髓和胸腺	152	25	（1）刺激B细胞前体、前B细胞的增殖
	中基质细胞			（2）促进前T细胞、胸腺细胞和T细胞增殖
				（3）诱导LAK活性
IL-8	单核细胞	69,72,77,	8-10	趋化中性、嗜碱性粒细胞和T细胞
	内皮细胞	79
IL-9	活化T细胞		14.2	（1）T细胞生长因子
		126		（2）协同IL-3刺激肥大细胞
IL-10	活化T细胞	2×160	35～40	（1）抑制Th1细胞分泌细胞因子
	（Th2)			（2）促进胸腺细胞和肥大细胞增殖
				（3）协同IL-2促进CTL分化
IL-11	基质纤维样	178	23	（1）促进B细胞抗体分泌
	细胞			（2）促进浆细胞瘤生长
				（3）协同IL-3等刺激骨髓干细胞和巨核细胞生长
IL-12	B细胞	197/306	35/40	（1）协同IL-2促进CTL、NK、LAK分化
				（2）促进PHA活化T细胞增殖
				（3）促进B细胞Ig产生和类型转换
IL-13	活化T细胞	132	17	（1）刺激B细胞增殖和CD23表达
				（2）抑制单核-巨噬细胞炎症性细胞因子产生
IL-14	活化T细胞	468	-	（1）刺激活化B细胞增殖
				（2）抑制丝裂原诱导的B细胞Ig的分泌

二、集落刺激因子（CSF)

骨髓造血干细胞体外半固体培养技术的建立和重组集落刺激因子（colony-stimulating factor,CSF)的问世给集落刺激因子的研究提供了前提。根据细胞因子刺激不同造血细胞系或不同分化阶段的细胞在半固体培养基中形成不同细胞集落，分别命名为粒细胞CSF（G-CSF）、巨噬细胞CSF（M-CSF）、粒细胞和巨噬细胞CSF（GM-CSF）、多重集落刺激因子（multi-CSF,又称IL-3）、干细胞因子（SCF）、红细胞生成素（EPO）。有人将IL-5称为嗜酸性粒细胞集落刺激因子（Eo-CSF)。此外，IL-1、IL-6和IL-11在骨髓多能干细胞早期的分化中也有重要的作用。

（一）IL-3

1981年Ihle等发现ConA刺激小鼠脾细胞的培养上清中含有一种因子，能提高裸鼠脾脏淋巴细胞成熟淋巴细胞标志20-α-羟固醇脱氢酸（20-α-hydroxysterioddehydrogenase,20αSDH）的阳性率，命名为白细胞介素3（interleukin-3,IL-3)。由于IL-3可刺激多能干细胞和多种祖细胞的增殖与分化，又称为多重集落刺激因子（multi-colony stimulating　factor,multi-CSF)。

1.IL-3的产生　主要由活化T细胞或T细胞克隆产生。小鼠髓样单核细系（myelomonocytic cell line) WEHI-3B细胞系可自发产生一定水平的IL-3。此外，胸腺上皮细胞、活化小鼠肥大细胞等也可表达IL-3。

2.IL-3的分子结构和基因　1984年美国和澳大利亚分别从ConA刺激小鼠T细胞和WEHI-3B细胞中提取高活性部分mRNA，逆转录成cDNA，进行克隆化和DNA序列分析。编码小鼠IL-3和GM-CSF的基因都定位于第11号染色体。IL-3的基因组由5个外显子和4个内含子组成。cDNA编码166氨基酸残基，N端26氨基酸残基为信号肽，此外N端另有数个氨基酸残基可能被血清蛋白酶所切除。成熟小鼠IL-3由131氨基酸残基组成，含有糖基，分子量为25～28kDa。

1986年美籍华人杨育中从长臂猿T白血病细胞株MLA144中提取IL-3mRNA，成功地获得长臂猿IL-3cDNA(gIL-3cDNA),后又用gIL-3cDNA作为探针筛选人IL-3基因组DNA，并克隆成功。人IL-3基因结构与小鼠相似，由5个显子和4个内含子组成，人与鼠IL-3DNA约有45%同源性，氨基酸有29%同源性，但人鼠间IL-3生物学作用无交叉反应。人和长臂猿IL-3有高度同源性，成熟的IL-3分子都由133个氨基酸残基组成，仅11个氨基酸残基不同，在第16位和84位上2个半胱氨酸残基在分子内形成二硫键，此外还有2个N糖基化点。在体外糖基不影响IL-3的生物学活性。hIL-3启动子上游调控区含有多个转录调控子同源位点，其中AP-1（TGAGTCA）位于-301处，CREB（TTACGTCT）位于-147处，NFAT-1（GATGAATAAT）位于-156处，CK-1（GAAGGTTCCA）位于-126处，CK-2（TCAGATAA）位于-115处。hIL-3转录调控主要受上游两个顺式调控区的调控。第一个位于-121到-161之间，它对于hIL-3转录激活最为重要，其间除含有CREB、NFAT-1外，新发现了对hIL-3表达起决定作用的转录调控蛋白结合位点，该位点被命名为NF-IL-3-A（ATGAATAA）。第二个调控区位于-301处的AP-1位点，AP-1位点能强有力地增强hIL-3基因的转录。此外，最近还发现了hIL-3转录抑制调控区，位于-250和-271之间，称为NIP位点。目前认为位于其上游-301处AP-1对hIL-3的转录增强作用是通过消除NIP对hIL-3基因转录的抑制来实现的。

人IL-3以及IL-4、IL-5、IL-13、GM-CSF、M-CSF、M-CSF受体（c-fms编码产物）、PDGFR（血小板衍生的生长因子受体）、β₂-肾上腺素能受体（β₂AR）、内皮细胞生长因子（ECGF）和CD14的基因都定位于第5号染色体。这种在一定区域内连锁的现象可能与协同调节造血过程有关，并可能与骨髓发育异常综合征（myelodysplastic syndrome,MDS)、原发性急性非淋巴细胞白血病（acutenonlymphocytic leukemia,ANLL)、顽固性巨幼红细胞贫血等疾病的发病有关。

3.IL-3受体　分子量为140kDa，属于红细胞生成素受体超家族成员，而且具有2个该家族的结构域，IL-3R胞浆区是酪氨酸激酶的底物。有关IL-3Rβ链参见本节GM-CSF受体和本章第三节。

4.IL-3的生物学活性　IL-3与其它集落刺激因子的生物学作用见表4-4。除具有多重集落刺激作用外，最近发现IL-3可刺激皮肤上皮细胞、CD4-CD8-TCRαβ细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞的增殖，阻止肥大细胞发生程序性细胞死亡。

（二）GM-CSF

1977年Burgess等从小鼠肺条件培养液中发现一种能刺激粒细胞和巨噬细胞形成集落的因子，命名为粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colonystimulating factor,GM-CSF)。1984年和1985年小鼠和人GM-CSF的cDNA分别克隆成功。

1.GM-CSF的产生　T细胞、B细胞、巨噬细胞、肥大细胞、内皮细胞、成纤维细胞等均可产生GM-CSF。其中T细胞和巨噬细胞一般在免疫应答或炎症介质刺激过程中直接产生；而内皮细胞、成纤维细胞可能通过IL-1和TNF的诱导而产生。

表4-4　CSF的生物学功能及临床应用

CSF	分子量（kDa)鼠　人	主要产生细胞	主要集落刺激作用	促进吞噬细胞功能	临床治疗疾病	使用情况	基因定位	外显子/内含子	人与鼠同源性（%）	人与鼠活性交叉	糖基化
G-CSF（CSF-β）	25　30	Mo,En,Fb	髓样、中性粒细胞集落增殖、分化成熟	PMN的吞噬和杀伤功能，ADCC	增加化疗作用，艾滋病，白血病，再生障碍性贫血、癌症，骨髓移植	FDA已批准	17q11～q13	5/4	73	+	0-
M-CSF（CSF-1）	70　45（同源二聚体）	Mo、En、Fb	前单核、单核	Mφ吞噬和细胞毒功能，ADCC，促进IL-1、TNF-α的产生	增加化疗作用，艾滋病，白血病，再生障碍性贫血、癌症，骨髓移植	Ⅰ期临床试验	5q23～q31		80	+	N-
GM-CSF（CSF-α，CSF-2）	23　22	Tact、Fb、En、Mo	多能干细胞、髓样干细胞、单核、嗜酸、中性粒细胞增殖	增加Mφ、Mo、PMN、Eo的数量，提高吞噬功能	二次化疗所致中性粒细胞减少症，异体和自体骨髓移植，再生障碍性贫血，烫伤骨髓功能衰竭，血小板减小	FDA已批准	5q23～q31	4/3	54	-	N-
IL-3（multi-CSF)	25　18	Tact	多能干细胞、多种定向祖细胞、前髓、髓样、红样、巨核、前单、单核、中性、嗜酸、肥大细胞	体内注射IL-3增加外周血中PMN、Mo、Eo的数量，促进Eo ADCC	二次化疗所致中性粒细胞减少症，异体和自体骨髓移植，再生障碍性贫血，烫伤骨髓功能衰竭，血小板减小	Ⅰ、Ⅱ期临床试验	5q23～q31	5/4	29	_	N-
EPO	30　30-34	肾基质细胞	红细胞系	促进BFU-E、CFU-E以及红系的增殖和分化	贫血	FDA已批准	7q11～q22	5/4	80	+	N-/0-
SCF	31×2（同源二聚体）	肝细胞	干细胞、造血祖细胞、髓系、红系、巨核细胞系	干细胞增殖和分化，与IL-3、G-CSF、GM-CSF和EPO有协同作用	癌症	Ⅰ期临床试验			80

Mo:单核细胞；Mφ：巨噬细胞；Eo：嗜酸性粒细胞；En：内皮细胞；Fb：成纤维细胞；Tact:活化T细胞

表4-5　产生GM-CSF的细胞和刺激物

细胞种类	刺激物
生理性GM-CSF主要来源
T淋巴细胞	抗原、外源凝集素、CD28McAb、IL-1、HTLV
B淋巴细胞	LPS、TPA
巨噬细胞	LPS、FCS、吞噬作用、粘附作用
成纤维细胞	TNF、IL-1、TPA
内皮细胞	TNF、IL-1、TPA、修饰的LDL
间皮细胞	EGF+TNF
成骨细胞	PTH、LPS
病理性GM-CSF主要来源
AML	TNF、粘附、IL-1
类风湿性关节炎滑膜
实体瘤

注：PTH：甲状旁腺激素

2.GM-CSF的分子结构和基因　人和鼠GM-CSF基因DNA序列有高度同源性，基因组约2.5kb长，包括4个外显子和3个内含子。小鼠GM-CSF基因位于11号染色体。在人则位于第5号染色体长臂，在IL-3基因下游9kb处，此外，人的IL-4、IL-5、M-CSF、M-CSF受体（C-fms)和早期生长应答基因-1（early growth response gene-1,EGR-1)也位于第5号染色体的长臂（表4-6）。

表4-6　人第5号染色体上某些生长因子、受体和CD抗原的基因

细胞因子	IL-3、IL-4、IL-5、IL-13
细胞因子	M-CSF、GM-CSF、ECGF
受　体	M-CSFR（C-fms)
受　体	PDGFR、β₂AR
CD抗原	CD14、CD49a、CD49b
其　它	EGR-1

人和小鼠GM-CSF基因以及其它某些淋巴因子基因上游区TATA盒上游330bp有较高的同源性，包括一个富含GC的区域和一个10个核苷酸同一的序列（decanucleotideconsensus sequence)，这一序列也见于人或小鼠IL-2和IL-3基因的promoter中。此外，CK-1（cytokine consensus-1)或称保守的淋巴因子元件1（conserved lymphokine element 1,CLE-1)在小鼠或人G-CSF、GM-CSF、IL-2和IL-3的基因组中均可见到；而CK-2仅见于人或小鼠GM-CSF和IL-3的基因组中。

人和小鼠GM-CSF分别由144和141氨基酸残基组成，均包含17氨基酸的先导序列。成熟的人和小鼠GM-CSF分子分别由127和124个氨基酸残基组成，在氨基酸水平上有54%同源性，但生物学作用具有种属特异性。GM-CSF含有高度保守结构的2个链内二硫键，其中51个与93位之间形成的二硫键对该因子的生物学活性有重要作用。人GM-CSF分子中第21～31和78～94氨基酸残基对刺激造血功能极为重要，而糖基无论在体内或体外对GM-CSF的生物效应似乎无影响。

用GM-CSF转基因小鼠造血细胞为研究模型，发现这类小鼠有高水平的GM-CSF，同时伴有许多细胞组织的损伤。自分泌GM-CSF的造血细胞同时转录IL-1α、TNF和FGF（成纤维细胞生长因子）mRNA。

13.GM-CSF的生物学活性　GM-CSF有多种生物学活性（表4-4和4-7）。

表4-7　GM-CSF的生物学活性

体外实验
刺激细胞增殖	骨髓细胞，粒细胞，巨噬细胞祖细胞，红样，巨核细胞祖细胞，AML，白血病细胞系，BFU-E，内皮细胞，单核-巨噬细胞，淋巴细胞，骨髓来源树突状细胞祖细胞，成骨肉瘤细胞，腺癌细胞
促进功能
中性粒细胞	存活和蛋白合成，移动抑制，氧化代谢，脱颗粒，细胞因子分泌，再循环，IgA介导吞噬作用，ADCC吞噬和杀死病原体，表面受体调变，花生四烯酸释放，白三烯和PAF合成
嗜酸性粒细胞	存活，细胞毒，白三烯合成
嗜碱性粒细胞	组胺释放
巨噬细胞	细胞因子合成（如IL-1、TNF-α），杀灭寄生虫，表面受体、抗原表达，杀灭肿瘤，粘附，氧化代谢
朗罕氏细胞	成熟，存活力和功能
体内
促进造血，嗜酸细胞增多
降低血清胆固醇
髓样细胞增殖综合征
失明和肌肉炎细胞浸润（转基因动物）

有报导GM-CSF和IL-3的融合蛋白可明显增强造血功能，如融合蛋白PIXY321与同时表达GM-CSFR和IL-3R细胞株结合，亲和力增加5～10倍，促进细胞增殖作用是GM-CSF加IL-3作用的10倍，刺激BFU-E、CFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM造血细胞集落作用比单独使用IL-3、GM-CSF或两者联合应用要高10～20倍。

4.GM-CSF受体　人和小鼠 GM-CSFR均由α、β两条链组成，单独α链与配体的结合为低亲合力，β链单独不结合配体，但与α链共同组成高亲和力受体，在信号转导中起主要作用。GM-CSFR。α、β两条链胞膜外结构均属于造血因子受体超家族（或称红细胞生成素受体超家族）成员。已证实GM-CSFRβ链为IL-3、IL-5受体所共用，但在人和小鼠β链的共同情况有所差异。

（1）小鼠GM-CSFR：α链又称STH分子，由包括信号肽在内的396个氨基酸组成，成熟分子约70kDa，与IL-3结合为低亲和力，Kd值4×10^-8M。小鼠GM-CSFr β链有AIC2A和AIC2B两种分子，其中AIC2A为GM-CSFR所特有，AIC2B则为GM-CSFR、IL-3R、IL-5R所共有。β链与GM-CSFRα链组成高亲和力受体，Kd为3×10^-10M。AIC2A由包括信号肽在内878个氨基酸组成，成熟分子120kDa，糖蛋白，胞浆部分413个氨基酸，不含激酶结构，但可被酪氨酸激酶磷酸化，在信号转导过程中发挥重要作用。

（2）人GM-CSFR：α链为低亲和力受体。人β链又称KH97分子，与小鼠GM-CSFr β链AIC2B有56%同源性，人GM-CSFR β链cDNA编码897个氨基酸，成熟分子120kDa，有16个氨基酸的先导序列，胞膜外区422个氨基酸，穿膜区26个氨基酸，胞浆区433个氨基酸，β链为IL-3、IL-5、GM-CSF受体所共用，其信号转导与酪氨酸磷酸化有关，有关信号转导机理参见本章第三节。

（3）GM-CSFR的分布：GM-CSFR主要分布于髓系细胞，但分布的方式有所不同。在中性粒细胞表面仅有GM-CSFR的α和β链，而无IL-5R和IL-3R的α链，因而IL-3、IL-5对GM-CSF与中性粒细胞表面GM-CSFR结合不发生竞争，由于α链数目少于或等于β链的数目，所以中性粒细胞表面仅有高亲和力GM-CSFR，而无低亲和力受体。IL-3、GM-CSF两种细胞因子均可作用于单核细胞，而且可以相互竞争结合。单核细胞可同时表达IL-3、GM-CSF的高亲和力受体，也表达这两种低亲和力受体，提示在单核细胞表面这两种细胞因子受体α链表达的数目多于β链。在嗜酸性粒细胞表面同时表达IL-3、IL-5和GM-CSF三种受体，而且IL-3、IL-5和GM-CSF三种配体均可相互竞争抑制。嗜碱性粒细胞亦具有这三种受体，但结合相应配体的能力依次是GM-CSF>IL-3>IL-5。

（三）G-CSF

1.G-CSF的产生　内毒素、TNF-α和IFN-γ可活化单核细胞和巨噬细胞产生粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)。此外，成纤维细胞、内皮细胞、星状细胞和骨髓基质细胞等在LPS、IL-1或TNF-α刺激活化后也可分泌G-CSF。某些白血病细胞以及CHu-2人口腔癌细胞、5637人膀胱癌细胞、MIAPa Ca-2胰腺癌细胞可组成性地表达G-CSF。

2.G-CSF的分子结构和基因　1986年G-CSF cDNA克隆成功，G-CSF基因全长2.5kb，包括5个外显子和4个内含子，人G-CSF基因位于17号染色体，与小鼠G-CSF基因约有73%同源性，与IL-6无论在基因水平以及氨基酸水平上都有很高同源性，包括外显子、内含子组成，Cys数目，两对二硫键位置以及分子的三级结构等。小鼠G-CSF分子共含有208个氨基酸，30个氨基酸先导序列，成熟蛋白为178个氨基酸。人类有两种不同的G-CSf cDNA，分别编码含207和204氨基酸的前体蛋白，均有30个氨基酸的先导序列，成熟蛋白分子分别为177和174个氨基酸，前者除了在成熟分子N端35位处插入了3个氨基酸外，其余的序列与174氨基酸分子相同。人G-CSF分子量为19.6kDa，PI6.1，O-糖基化，对酸碱（pH2～10）、热以及变性剂等相对较稳定。G-CSF有5个半胱氨酸，Cys 36与Cys42，Cys74与Cys64之间形成两对二硫健，Cys17为不配对半胱氨酸，二硫键对于维持G-CSF生物学功能是必须的因素。人和小鼠G-CSF在氨基酸水平有73%同源性，并具有相互交叉的生物学活性。

3.G-CSF受体　1990年G-CSF受体cDNA克隆成功，基因组16.5kb长，有17个外显子。G-CSFR为高亲和力受体，表达在造血祖细胞和中性粒细胞、胎盘细胞、内皮细胞和髓样白血病细胞株如HL-60细胞等，每个中性粒细胞有300～1000个G-CSFR，Kd为100pM。小鼠G-CSFR是高度糖基化的，含812个氨基酸。膜型G-CSFR包括胞膜外区、穿膜区和胞浆区。胞膜外区含有3个区域：（1）N端1个Ig样区；（2）1个红细胞生成素受体超家族结构域，这是识别G-CSF配体的部位；（3）三个串连的Ⅲ型纤维粘连素（fibronectin)结构区。人G-CSF R含813氨基酸，与小鼠G-CSFR有62%同源性。此外，人G-CSFR还有一种759氨基酸的异型（isoform)，这种异型G-CSFR除C端序列不同外，其它部分与前者相同。G-CSFR还可以可溶性形式（sG-CSFR）存在于体液中。

4.G-CSF的生物学作用　G-CSF主要作用于中性粒细胞系（lineage）造血细胞的增殖、分化和活化。在体外G-CSF刺激骨髓造血祖细胞中中性粒细胞集落的形成，延长成熟中性粒细胞的存活时间，活化中性粒细胞，促进其ADCC，超氧阴离子的产生和碱性磷酸酶的合成。最近研究表明，单独G-CSF或与SCF协同可促进多能造血干细胞的增殖、干细胞母细胞集落形成以及体内CFU-S的形成。G-CSF还具有对人粒细胞、单核细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞以及成肌纤维细胞的趋化作用。肿瘤患者注射G-CSF后可提高血循环中中性粒细胞的水平，这种作用可能与缩短某些骨髓细胞进入S期的时间以及增加生成粒细胞的祖细胞数量有关。

（四）M-CSF

巨噬细胞集落刺激因子（macrophagecolony stimulating factor,M-CSF)又称CSF-1，最初发现其存在于血清、尿或其它体液中，能刺激骨髓造血祖细胞巨噬细胞集落的形成。

1.M-CSF的产生　多种细胞均可产生M-CSF，包括：成纤维细胞、子宫内膜中分泌型上皮细胞、骨髓基质细胞、脑星状细胞、成骨细胞；LPS等激活的巨噬细胞、B细胞、T细胞和内皮细胞等；此外，多种肿瘤细胞如原粒细胞性白血病、淋巴母细胞性白血病、肺腺癌细胞、乳腺癌和卵巢癌等。

2.M-CSF分子的结构和基因　人和小鼠天然M-CSF为糖蛋白，由二硫键连接的同源双体，分子量40～90kDa。人M-CSF前体长度554～256个氨基酸不等，均有32个氨基酸的信号肽和23个氨基酸的穿膜部分。膜结合型M-CSF表达在单层培养的成纤维细胞，可刺激表达M-CSF受体的巨噬细胞的粘附和增殖。成熟M-CSF分子靠近N端150氨基酸在与M-CSF受体结合中起关键作用，人和小鼠M-CSF分子这个区域结构高度保守，其同源性达80%。

3.M-CSF受体　M-CSFR由c-fms原癌基因所编码。人和小鼠M-CSF和M-CSF受体基因分别定位于第5和第11对染色体，与GM-CSF、IL-3、IL-4、IL-5、IL-13和酸性FGF基因密切连锁。M-CSF受体为高亲和力，表达于循环的单核细胞和组织巨噬细胞以及胎盘滋养层细胞。人M-CSFR为穿膜糖蛋白，胞膜外区512个氨基酸，组成5个免疫球蛋白样区，穿膜区25个氨基酸，胞浆区435个氨基酸，并具有蛋白酪氨酸激酶区。通常M-CSFR是以同源二聚体形式存在。

4.M-CSF的生物学作用　M-CSF主要的生物学作用是促进单核-吞噬细胞包括破骨细胞在内的存活、增殖和活化。妊娠妇女尿中M-CSF水平明显增加，可能与胎盘的形成有关。M-CSF是炎症反应中的介质，并可提高巨噬细胞杀伤肿瘤细胞和微生物的能力。人M-CSF可作用于小鼠，而小鼠的M-CSF生物学作用则具有种属的特异性。

图4-3　细胞因子与造血细胞分化

合理应用重组人M-CSF有助于提高机体免疫应答水平，现已用于治疗某些肿瘤，提高化疗后总白细胞和粒细胞水平，还可治疗小儿慢性中性粒细胞减少症。

M-CSF可能与某些癌症、全身性红斑狼疮和骨质疏松症等疾病发生有关。白血病、淋巴细胞恶性增生、骨髓及外骨髓增殖性疾病、卵巢癌、子宫内膜癌、全身性红斑狼疮以及免疫性血小板减少性紫瘢病人血清或血浆中M-CSF的水平可升高。

（五）SCF

干细胞因子（stem cellfactor,SCF)又称肥大细胞生长因子（mast cell growth factor,MGF)，最初是从Buffalo大鼠肝细胞系中cDNA克隆成功，在小鼠MGF基因位于第10号染色体SL基因，是C-kit的配体（C-kit ligand,KL)，因此也称之造血生长因子KL。

1.SCF的产生　主要由肝细胞产生。

2.SCF的分子结构　人和小鼠SCF分别由248和220个氨基酸组成，约有80%同源性。SCF可以可溶性和膜结合两种形式存在，可能与SCf mRNA剪接或蛋白酶切割位点不同有关。在体内SCF以非共价相连同源二聚体形式存在，单体分子量约31kDa，单体中含有4个半胱氨酸残基，形成分子内二硫键。糖基对SCF生物学活性并非必需。

3.SCF受体　SCF受体即是C-kit，成熟SCF受体分子由953个氨基酸组成，其中胞膜外区497个氨基酸，属免疫球蛋白超家族成员，组成5个Ig样的结构域，与M-CSFR、PDGFR有较高的同源性；穿膜区由23个疏水性氨酸组成；胞浆区433个氨基酸，含有酪氨酸激酶和自身磷酸化的结构域。SCFR表达于多种干细胞、集落形成细胞和肥大细胞等。

4.SCF的生物学作用

（1）促进IL-3依赖的早期造血前体细胞的增殖和分化，可以IL-3、G-CSF、GM-CSF和EPO等细胞因子协同促进髓样、淋巴样和红细胞样细胞的产生。

（2）促进肥大细胞增殖。

（3）促进黑素母细胞（melanoblasts)的增殖。

SCF在骨髓移植、造血功能障碍以及干细胞基因治疗中有潜在的应用价值。目前SCF已进入临床Ⅰ期试验，主要治疗乳腺癌和淋巴瘤病人。

（六）EPO

红细胞生成素（erythropoietin,EPO)是一种刺激红细胞产生的糖蛋白。

1.EPO的产生

（1）肾脏是EPO产生的主要来源，产生EPO细胞为肾小管基底膜外侧的肾小管周围间质细胞（peritubular interstitial cell)，由于这些细胞释放第Ⅷ因子，因此这种EPO产生细胞可能是一种肾小管周围毛细血管的内皮细胞。组织氧利用率下降所引起组织缺氧是诱导EPO产生的主要刺激因素。

（2）肝脏中枯否氏细胞

（3）骨髓中巨噬细胞

2.EPO的分子结构和基因　人和小鼠EPO基因分别定位于第7和第5号染色体。人EPO基因组为单拷贝，5.4kb长，有5个外显子和4个内含子。EPO基因上游有TATA盒，5′UTR处有AP-1、SP-1、NF-IL-6、GRE和NF-κB的结合序列。EPo cDNA编码193个氨基酸，包括27个氨基酸先导序列，成熟EPO分子由166个氨基酸组成，分子量为18kDa，在CHO细胞中表达rEPO为30kDa ，糖占39%，在人尿中的EPO为34kDa糖蛋白。

3.EPO受体　1989年从MEL细胞745表达文库中EPORcDNA克隆成功。人EPOR基因位于19号染色体，裸肽分子量为55kDa，糖基化后为66kDa，由508个氨基酸残基组成，包括24氨基酸残基的先导序列，成熟EPOR为484个氨基酸残基，其中，胞膜外区226，穿膜区22，胞浆区236个氨基酸残基，胞膜外结构属红细胞生成素/细胞因子受体超家族。还可能存在着66kDa与其它膜分子的复合物。EPOR有高亲和力和低亲和力两种，至今对EPOR组成的确切结构和信号转导还不清楚。目前至少已发现3种在自然状态下由于膜受体裂解脱落的可溶性EPO受体（sEPOR)。

4.EPO的生物学作用　EPO特异地作用于红细胞样前体，对其它细胞系几乎没有作用。EPO刺激骨髓中红细胞样前体细胞产生红细胞样集落形成单位（colony-formingunit-erthroid,CFU-E)和红细胞样爆发形成单位（burst-formingunit-erythroid,BFU-E)。CFU-E为迅速分裂的红细胞样前体细胞，对低浓度EPO即有反应；BFU-E则为更不成熟的红细胞样前体细胞，对EPO反应后，其分裂速度较慢。

EPO水平过高见于：（1）原发性红细胞增多症；（2）继发性红细胞增多症，如高原居住者，慢性阻塞性肺疾患，紫绀性心脏病，高亲和力血红蛋白病，吸烟，局限性肾脏缺氧，恶性或良性肾脏肿瘤，肝细胞瘤，肝癌，肾上腺肿瘤等。EPO水平过低主要见于肾功衰竭或晚期肾病引起的贫血，慢性感染、类风湿性关节炎、AIDS、肿瘤引起的贫血，其他原因引起的贫血等。患上述疾病机体可能产生IL-1、TNF-α，这些细胞因子是EPO活性的抑制剂。再生障碍性贫血、缺铁性贫血、地中海性贫血、巨幼细胞性贫血等病人EPO水平反而升高，表明上述贫血症原因并非由EPO缺乏所引起。

EPO主要用于肾功衰竭引起的贫血，还可用于类风湿性关节炎、多分性骨髓瘤、非Hodg-kin氏淋巴瘤、AIDS、化疗等原因引起的贫血。1989年美国FDA批准Amgen公司首先将rEPO投放市场。

（七）CSF的临床应用

如前所述，多种CSF已广泛应用于临床治疗多种疾病，体内应用CSF可提高循环血液中的血细胞，纠正贫血，减少感染等并发症，可明显改善症状，降低病死率。其主要适应症是下列原因引起的血液细胞减少（参见表4-15和表4-16）。

（1）肿瘤化疗引起的血液细胞减少；

（2）肿瘤放疗引起的血液细胞减少；

（3）骨髓移植后重建造血功能；

（4）再生障碍性贫血以及慢性肾衰、肿瘤及血引起的贫血；

（5）艾滋病、骨髓发育异常综合征（MDS）患者血细胞减少；

（6）烧伤等。

三、肿瘤坏死因子

1975年Carswell等发现接种BCG的小鼠注射LPS后，血清中含有一种能杀伤某些肿瘤细胞或使体内肿瘤组织发生血坏死的因子，称为肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF)。1985年Shalaby把巨噬细胞产生的TNF命名为TNF-α，把T淋巴细胞产生的淋巴毒素（lymphotoxin,LT)命名为TNF-β。TNF-α又称恶质素。

1.TNF的产生

（1）TNF-α是一种单核因子，主要由单核细胞和巨噬细胞产生，LPS是较强的刺激剂。IFN-γ、M-CSF、GM-CSF对单核细胞/巨噬细胞产生TNF-α有刺激作用，而PGE则有抑制作用。前单核细胞系U937、前髓细胞系HL-60在PMA刺激下可产生较高水平的TNF-α。T淋巴细胞、T细胞杂交瘤、T淋巴样细胞系以NK细胞等在PMA刺激下也可分泌TNF-α。SAC、PMA、抗IgM可刺激正常B细胞产生TNF-α。此外，中性粒细胞、LAK、星状细胞、内皮细胞、平滑肌细胞亦可产生TNF-α。

（2）TNF-β是一种淋巴因子，抗原和丝裂原均可刺激T淋巴细胞分泌TNF-β。PMA刺激RPMI1788B淋巴母细胞可分泌高水平TNF-β。

2.TNF的分子结构和基因

（1）人的TNF-α基因长约2.76kb，小鼠为2.78kb，结构非常相似，均由4个外显子和3个内含子组成，与MHC基因群密切连锁，分别定位于第6对和第17对染色体上。1984年从HL-60、U937等细胞中克隆成功rHuTNF-α cDNA，并在大肠杆菌中获得高表达。人TNF-α前体由233个氨基酸残基组成，含76个氨基酸残基的信号肽，切除信号肽后成熟型TNF-α为157氨基酸残基，非糖基化，第69位和101位两个半胱氨酸形成分子内二硫键。rHu TNF-α分子量为17kDa。小鼠TNF-α前体为235氨基酸残基，信号肽79氨基酸残基，成熟的小鼠TNF-α（rMuTNF-α）分子量为17kDa，由156个氨基酸残基组成，第69位和100位两个半胱氨酸形成分子内二硫键，有一个糖基化点，但糖基化不影响其生物学功能。rHu TNF-α与rMu TNF-α有79%氨基酸组成同源性，TNF-α的生物学作用似无明显的种属特异性。最近有人报道通过基因工程技术表达了N端少2个氨基酸（Val、Arg）的155氨基酸人TNF-α，具有更好的生物学活性和抗肿瘤效应。此外，还有用基因工程方法，将TNF-α分子氨基端7个氨基酸残基缺失，再将8Pro、9Ser和10Asp改为8Arg、9Lys和10Arg，或者再同时将157Leu改为157Phe，改构后的TNF-α比天比天然TNF体外杀伤L929细胞的活性增加1000倍左右，在体内肿瘤出血坏死效应也明显增加。TNF-α和β发挥生物学效应的天然形式是同源的三聚体。

（2）人和小鼠TNF-β基因分别定位于第6和第17号染色体。HuTNF-β分子由205个氨基酸残基组成，含34氨基酸残基的信号肽，成熟型Hu TNF-β分子为171个氨基酸残基，分子量25kDa。rHuTNF-β分子由202氨基酸残基组成，包括33个氨基酸残基的信号肽，成熟分子169个氨基酸残基，与Hu TNF-β有79%的同源性。Hu TNF-β与Hu TNF-αDNA同源序列达56%，氨基酸水平上同源性为36%。

3.TNF的受体

（1）TNF-R的分型：TNF-R可分为两型：Ⅰ型TNF-R，55kDa，CD120a，439氨基酸残基，此型受体可能在溶细胞活性上起主要作用；Ⅱ型TNF-R，75kDa CD120b，426氨基酸残基，此型受体可能与信号传递和T细胞增殖有关。两型TNF-R均包括胞膜外区、穿膜区和胞浆区三个部分，胞膜外区有28%的同源，但在有包浆区无同源性，可能与介导不同的信号转导途径有关。TNF-R属于神经生长因子受体（NGFR）超家族。TNF-α和TNF-β的受体可能是同一的。TNF-R存在于多种正常及肿瘤细胞表面，一般每个细胞受体数目有10³～10⁴，如ME-180肿瘤细胞系TNF-αR约2000/个细胞，Kd为2*10^-10M。不同细胞表面TNF-αR的数目和亲和力似乎与细胞对TNF-α的敏感性并不平行。TNF-α与相应受体结合后信号传递的机理尚不清楚，可能与活化蛋白激酶C（PKC），催化受体蛋白磷酸化有关。

（2）可溶性TNFR：TNF结合蛋白（TNF-BP）是TNFR的可溶性形式，有sTNf RⅠ（TNF-BPI）和sTNFRⅡ（TNF-BPⅡ）两种。一般认为sTNFR具有局限TNF活性，或稳定TNF的作用，在细胞因子网络中有重要的调节作用。Seckiner 1988年发现发热患者尿中有TNF抑制物，分子量为33kDa。Olsson 1989年在慢性肾功不全患者血和尿中也发现有TNF-BP。TNF-BP可与TNF特异结合，抑制TNF活性，如抑制其细胞毒活性和诱导IL-1产生，可促进皮下接种Meth A肉毒的生长，可见于正常妊娠尿中。炎症、内毒素血症、脑膜炎双球菌感染、SLE、HIV感染、肾功不全时以及肿瘤时可升高。可溶性TNFR可有效地减轻佐剂性关节炎的病理改变以及败血症休克。

4.TNF的生物学活性　TNF-α与TNF-β的生物学作用极为相似，这可能与分子结构的相似性和受体的同一性有关。但有某些生物学作用方面也有不同之处。

（1）杀伤或抑制肿瘤细胞：TNF在体内、体外均能杀死某些肿瘤细胞（cytolytic action)，或抑制增殖作用（cytostatic action）。肿瘤细胞株对TNF-α敏感性有很大的差异，TNF-α对极少数肿瘤细胞甚至有刺激作用。用放线菌素D、丝裂霉素C、放线菌酮等处理肿瘤细胞（如小鼠成纤维细胞株L929）可明显增强TNF-α杀伤肿瘤细胞活性。体内肿瘤对TNF-α的反应也有很大的差异，与其体外细胞株对TNF-α的敏感性并不平行。同一细胞系可能有敏感株和抵抗株如L929-S和L929-R。此外，靶细胞内源性TNF的表达可能会使细胞抵抗外源性TNF的细胞毒作用，因此，通过诱导或抑制内源性TNF的表达可改变细胞对外源性TNF的敏感性。巨噬细胞膜结合型TNF可能参与对靶细胞的杀伤作用。

TNF杀伤肿瘤的机理还不十分清楚，与补体或穿孔素（perforin)杀伤细胞相比，TNF杀伤细胞没有穿孔现象，而且杀伤过程相对比较缓慢。TNF杀伤肿瘤组织细胞可能与以下机理有关。

①直接杀伤或抑制作用：TNF与相应受体结合后向细胞内移，被靶细胞溶酶体摄取导致溶酶体稳定性降低，各种酶外泄，引起细胞溶解。也有认为TNFN激活磷脂酶A2，释放超氧化物而引起DNA断裂，磷脂酶A2抑制剂可降低TNF的抗病效应。TNF可或改变靶细胞糖代谢，使细胞内pH降低，导致细胞死亡。

②通过TNF对机体免疫功能的调节作用，促进T细胞及其它杀伤细胞对肿瘤细胞的杀伤。

③TNF作用于血管内皮细胞，损伤内皮细胞或导致血管功能紊乱，使血管损伤和血栓形成，造成肿瘤组织的局部血流阻断而发生出血、缺氧坏死。

（2）提高中性粒细胞的吞噬能力，增加过氧化物阴离子产生，增强ADCC功能，刺激细胞脱颗粒和分泌髓过氧化物酶。TNF预先与内皮细胞培养可使其增加MHCⅠ类抗原、ICAM-1的表达，IL-1、GM-CSF和IL-8的分泌，并促进中性粒细胞粘附到内皮细胞上，从而刺激机体局部炎症反应，TNF-α的这种诱导作用要比TNF-β为强。TNF刺激单核细胞和巨噬细胞分泌IL-1，并调节NHCⅡ类抗原的表达。

（3）抗感染：如抑制疟原虫生长，抑制病毒复制（如腺病毒Ⅱ型、疱疹病毒Ⅱ型），抑制病毒蛋白合成、病毒颗粒的产生和感染性，并可杀伤病毒感染细胞。TNF抗病毒机理不十分清楚。

（4）TNF是一种内源性热原质，引起发热，并诱导肝细胞急性期蛋白的合成。TNF引起发热可能是通过直接刺激下丘脑体温调节中枢和刺激巨噬细胞释放IL-1而引起，还可通过IL-1、TNF-α刺激其它细胞产生IL-6。

（5）促进髓样白血病细胞向巨噬细胞分化，如促进髓样白血病细胞ML-1、单核细胞白血病细胞U937、早幼粒白血病细胞HL60的分化，机理不清楚。TGF-β可抑制TNF-α多种生物学活性，但不抑制TNF-α对髓样白血病细胞分化的诱导作用，甚至还有协同效应。

（6）促进细胞增殖和分化：TNF促进T细胞NHCⅠ类抗原表达，增强IL-2依赖的胸腺细胞、T细胞增殖能力，促进IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子产生，增强有丝分裂原或外来抗原刺激B细胞的增殖和Ig分泌。TNF-α对某些肿瘤细胞具有生长因子样作用，并协同EGF、PDGF和胰岛素的促增殖作用，促进EGF受体表达。TNF也可促进c-myc和c-fos等与细胞增殖密切相关原癌基因的表达，引起细胞周期由Go期向G1期转变。最近报道INF-β（LT）是EB病毒转化淋巴母细胞的自分泌生长因子，抗LT抗体、sTNf R以及TNF-α能抑制EB病毒转化淋巴细胞的增殖。

IL-1、IFN-γ和GM-CSF对TNF的生物学作用有明显的增强作用，可能与增加细胞TNF受体的表达有关。已报道一种抗TNF-α单克隆抗体，可模拟TNF-α的某些生物学作用，这种现象在其它因子中还尚未见到。

5.TNF与临床

应用TNF在治疗肿瘤等方面开始临床Ⅱ期试验，也可与IL-2联人事治疗肿瘤，目前认为全身用药的疗效不及局部用药，后者如病灶内注射，局部浓度高且副作用也较轻。近年来已采用TNF基因治疗开始对黑素瘤等肿瘤进行临床验证。值得重视的TNF又与临床某些疾病的发生有关。

TNF与IL-1和IL-6的生物学性质有许多相似之处（表4-8）。

表4-8　IL-1、IL-6和TNF的生物学性质比较

生物学性质	IL-1	TNF	IL-6
内源性热原质引起发热	+	+	+
肝急性期蛋白	+	+	+
T细胞活化	+	+	+
B细胞活化	+	+	+
B细胞免疫球蛋白合成	+	-	+
成纤维细胞增殖	+	+	-
干细胞活化	+	-	+
非特异性抗感染	+	+	+
抗放射	+	+	-
滑膜细胞活化	+	+	-
内皮细胞活化	+	+	-
休克综合征	+	+	-
诱导IL-1、TNF、IL-6和IL-8	+	+	-

（1）感染性休克：目前认为革兰氏阴性杆菌或脑膜炎球菌引起的弥漫性血管内凝血、中毒性休克是由于细菌内毒素刺激机体产生过量TNF-α，引起发热，心脏、肾上腺严重损害，呼吸循环衰竭，甚至引起死亡，其TNF水平与病死率正相关。其发病机理可能是TNF刺激内皮细胞，导致炎症、组织损伤和凝血。TNF也是急性肝坏死的重要因素。病毒性暴发型肝衰竭外周血细胞诱生TNF，IL-1活性升高，且与病情程度相关。目前有关TNF介导内毒素性休克的机理还不很清楚。有认为TNF能促进前凝血酶原活性物质生成，抑制内皮细胞凝血酶调节毒素休克。TNF抗体（抗血清或单克隆抗体）在小鼠、家兔和狒狒体内均有效地阻止致死性内毒素体克的发生。应用抗TNf McAb治疗脓毒症和化脓性休克已进入Ⅲ期临床试验，抗TNF嵌合抗体治疗细菌性感染也已开始Ⅰ期临床试验。

（2）恶液质：TNF-α又称恶液素（cachectin)，可诱发机体发生恶液质。

（3）TNF与病毒复制的关系：TNF还具有类似IFN抗病毒作用，阻止病毒早期蛋白质的合成，从而抑制病毒的复制，并与TNF-α和TNF-γ协同抗病毒作用。另一方面，TNF诱导HIV-Ⅰ基因在T细胞中表达。TNF和HIV感染的CD4+细胞中活化或诱导NF-κB，NF-κB结合于HIV的长末端重复序列（LTR）的增强子部位，活化HIV基因，可能与艾滋病发病有关。艾滋病患者单核细胞TNF-α产生增加，血清中TNF-α水平升高。

四、干扰素（IFN）

1957年Isaacs和Lindenmann首先发现了病毒干扰现象，即病毒感染的细胞能产生一种因子，作用于其他细胞干扰病毒的复制，因而命名为干扰素。目前已知干扰素并不能直接杀伤病毒，而是诱导宿主细胞产生数种酶，干扰病毒的基因转录或病毒蛋白组分的翻译。根据产生干扰素细胞来源不同、理化性质和生物学活性的差异，可分为α-干扰素（interferon α,IFN-α)、β-干扰素（interferon β,IFN-β)和γ-干扰素（interferon γ,IFN-γ)。

（一）IFN-α和IFN-β

IFN-α和IFN-β有许多相似之处，如：（1）两种IFN基因来自同一个祖先基因（common ancester gene)；（2）由相同的细胞在相同的刺激物诱导下产生；（3）结合相同的受体，并发挥相似的生物学效应。

1.IFN-α/β的产生　IFN-α/β以往称为Ⅰ型IFN，主要由白细胞、成纤维细胞等在细菌、DNA或RNA病毒、多聚肌苷酸多聚胞苷酸（Poly I-C)、多核苷酸等刺激物诱导下产生。IFN-α/β在pH2或pH11以及热（56℃）条件下仍稳定，而IFN-γ则很易丧失活性。

2.IFN-α/β的分子结构和基因　IFN-α和IFN-β基因均位于人9号染色体和小鼠4号染色体，并连锁在一起。IFN-α基因至少有20个，成串排列在一个区域，无内含子，同一种属IFN-α不同基因产物其氨基酸同原性≥80%。人和小鼠IFN-β基因只有一个，无内含子，与IFN-α基因连锁在一起。IFN-β与IFN-α氨基酸组成有26～30%同源性。IFN-α由2个亚族（subfamily)组成，分别称为IFN-α1和IFN-α2，其中IFN-α1至少由20个有功能的基因组成，彼此间有90%左右的同源性；IFN-α2亚族有5～6个基因成员，目前只发现1个有功能的基因，其余是假基因。

IFN-α分子不同亚型由166/165个的氨基酸组成，无糖基，分子量约19kDa左右，不同种属之间同源性70%左右。IFN-α分子含有4个Cys1-99,Cys29-139之间形成两个分子内二硫键。IFN-α的生物学作用有一定的种属特异性。

人IFN-β分子含166个氨基酸，有糖基，分子量为23kDa，含有3个半胱氨酸，分别在17、31和141位氨基酸。31与141位半胱氨酸之间形成的分子内二硫键对于IFN-β生物学活性非常很重，141Cys被Tyr替代后则完全丧失抗病毒作用，而Cys17被Ser替代后不仅不影响生物学活性，反而是使IFN-β分子稳定性更好。糖基对生物学活性无影响。小鼠IFN-β分子只有一个Cys17，分子内无二硫键。IFN-β的生物学作用有较强的种属特异性。

3.IFN-α/β体受　一般认为，IFN-α和IFN-β结合相同的受体，IFT-α/βR基因定位于21号染色体，受体的亲和力Kd在10-9～10-10M之间，受体胞膜外结构属细胞因子受体中干扰素受体家族。IFN-α/β受体分布相当广泛，包括单核细胞、巨噬细胞、多形核白细胞、B细胞、T细胞、血小板、上皮细胞、内皮细胞和肿瘤细胞等。

4.IFN-α/β的生物学作用

（1）抗病毒作用：IFN-α/β具有广谱的抗病毒作用，其作用机理是：①通过抑制某些病毒的吸附（如VSV）、脱衣壳和最初的病毒核酸转录（如SV-40、HSV-1、流感病毒和VSV）、病毒蛋白合成（如SVS、SV-40）以及成熟病毒的释放（如逆转录病毒、HSV-1）等不同环节；②通过NK、巨噬细胞和CTL杀伤病毒感染靶细胞。

（2）抑制某些细胞的生长(cytostatic)，如抑制成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞和造血细胞的增殖，其机理可能通过使细胞停留在Go/G1期，降低DNA合成，下调c-myc、c-fos等细胞原癌基因转录水平，下调某些生长因子受体表达，如EGf R、胰岛素-I R和M-CSFR等。

（3）免疫调节作用：促进大多数细胞MHCⅠ类抗原的表达，活化NK细胞和CTL。

（4）抑制和杀伤肿瘤细胞：IFN-α/β杀伤肿瘤细胞主要是通过促进机体免疫功能，提高巨噬细胞、NK和CTL的杀伤水平。

不同的INF-α亚型的诱生、抗病毒和免疫调节活性可有所不同，例如①同一病毒在不同细胞中诱生IFN-α亚型种类有很大差别，如仙台病毒在人白细胞中以诱生IFN-α1为主，其次为IFN-α2，少量IFN-α14；而在类淋巴母细胞中却以诱生IFN-α2为主，IFN-α1为次，无IFN-α14；在单核细胞中则主要诱导IFN-α8。②INF-α的不同亚型对于不同靶细胞表现出不同的抗病毒活性，如Hu IFN-α1在MDBK细胞上的抗病毒活性比Wish细胞高20～30倍，而HuIFN-α2a在这两种细胞中抗病毒活性无明显差别。③不同IFN-α亚型对不同病毒的抗病毒作用有很大差异，如HuIFN-α1抑制肾综合征出血热病毒的繁殖能力比IFN-α2a高15倍。④不同IFN-α亚型对MHC抗原表达、NK活性以及细胞因子产生的调节作用也有较大的差异，如Hu IFN-α1可促进单核细胞MHCⅡ类抗原的表达，而Hu IFN-α2则无这种诱导作用。

（二）IFN-γ

1965年Wheelock等首先在PHA刺激的白细胞培养上清中发现具有IFN样抗病毒物质，但在pH2条件下即失去抗病毒的活性。1973年Youngert和Salvin发现来自淋巴细胞培养上清中存在一种IFN，但抗原性不同于以往发现的IFN，遂命名为Ⅱ型IFN，1980年统一命名为IFN-γ。1981年Goeddle等将IFN-γ基因克隆成功。

1.IFN-γ的产生　主要由活化T细胞产生，在小鼠，由Th1亚群产生。当抗原、PHA或ConA刺激后T细胞分泌IFN-γ，通常与IL-2的产生相一致。目前认为巨噬细胞活化因子（MAF）的主要活性存在于IFN-γ中。此外，活化NK细胞也可产生IFN-γ。

2.IFN的分子结构和基因　人和小鼠IFN-γ基因分别定位于12号和10号染色体，在DNA水平上IFN-γ基因与IFN-α/β基因无同源性。人和小鼠IFN-γ在DNA水平上有65%左右同源性，在氨基酸水平的同源性只有40%左右。小鼠成熟IFN-γ分子由133个氨基酸残基组成。人IFN-γ成熟分子由143个氨基酸组成，糖蛋白，以同源双体形式存在，分子量为40kDa，其生物学作用有严格的种属特异性。

3.IFN-γ受体　人IFN-γR基因定位于第6号染色体，小鼠在第10号染色体。IFN-γ受体分布广泛，受体阳性细胞每个细胞约表达100～1000个受体，亲和力kD10-9～5*10-11M。裸肽分子量50kDa，糖基化后90kDa，其N末端与IFNα/β受体有一定的同源性，具有种属特异性。目前认为人IFN-γR可能存在着第二条链。

IFN-γR为穿膜糖蛋白，胞膜外区、穿膜外区、穿膜区和胞浆区分别有228、21和223个氨基酸残基，从胞膜外区结构特征来看，属于细胞因子受体干扰素受体家族，最近命名为CDw119。

IFN-γ配体诱导IFN-γR二聚体化在信号转导中可能起重要作用，并与受人本的磷酸化有关。IFN-γ与受体结合后可活化多种IFN-γ调节的基因。目前已知，IFN-γ刺激后至少有20种蛋白被表达，其中12种是IFN刺激后所特有的。这种表达是由于活化特异的DNA结合蛋白使其从胞浆移位到胞核，如干扰素刺激的基因因子2（interferon-stimulated gene fac-tor 2,ISGF2)和γ-干扰素激活因子（gamma-interferon activation factor,GAF或STAT91）结合到IFN基因启动子中两个称之为γ干扰素活化点（gamma-interferon activation site,GAS)和干扰素刺激的反应元件（interferon-stimulated response element,ISRE)的位置上。IFN-γ可促进HLA-B、HLA-DR、IP-10、P1激酶和2-5A合成酶的全成，其中P1激酶可抑制病毒蛋白的翻译，而2-5A合成酶则可裂解病毒RNA。

4.IFN-γ的生物学活性　IFN-γ生物学作用有较严格的种属特异性，人IFN-γ只作用于人或灵长类动物的细胞。

（1）诱导单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、皮肤成纤维细胞、血管内皮细胞、星状细胞等MHCⅡ类抗原的表达，使其参与抗原提呈和特异性免疫的识别过程。此外，IFN-γ可上调内皮细胞ICAM-1（CD54）表达，促进巨噬细胞FcγR表达，协同诱导TNF并促进巨噬细胞杀伤病原微生物。

（2）促进LPS体外刺激小鼠B细胞分泌和IgG2a，降低IgG1、IgG2b、IgG3和IgE的产生；抑制由IL-4诱导小鼠B细胞增殖，IgG1和IgE产生以及FcεRⅡ表达；促进SAC诱导的人B细胞的增殖。

（3）协同IL-2诱导LAK活性，促进T细胞IL-2R表达。

（4）诱导急性期蛋白合成，诱导髓样细胞分化。

（三）IFN的临床应用

IFN是第一个应用于临床的基因工程产品，目前IFN-α、IFN-β、IFN-γ都有基因工程产物，40多个国家使用干扰素制剂，治疗30多种疾病，但主要用于临床肿瘤、病毒性感染等治疗（表4-9）。

（1）治疗病毒性感染：IFN对慢性活动性乙型肝炎、慢性活动性丙型肝炎、单纯疱疹病毒性角膜炎、带状疱疹、慢性宫颈炎、新生儿巨细胞病毒性脑炎以及鼻病毒和冠状毒引起的普通感冒有一定疗效。

（2）抗肿瘤：IFN对多种肿瘤近期有良好疗效，如毛细胞白血病（hairy cell leukemia)、慢性髓样白血病、淋巴瘤、Kaposi氏肉瘤、黑素瘤、皮肤瘤、肾肉瘤、神经胶质瘤和骨髓瘤等。IFN抗肿瘤的机理是：①抑制肿瘤细胞增殖；②诱导NK、CTL等杀伤细胞，并协同IL-2增强LAK活性；③诱导肿瘤细胞表达NHCⅠ类抗原，增加对杀伤细胞的敏感性。

表4-9 干扰素治疗肿瘤、病毒性感染及其他疾病的疗效（1992）

疾　病	病　原	疗　效
肿瘤
毛细胞白血病		60%～90%缓解
慢性白血病		50%部分缓解
淋巴瘤		37%部分或完全缓解
Kaposi氏肉瘤		26%部分缓解
急性白血病		24%部分缓解
多发性骨髓瘤		20%部分或完全缓解
神经胶质瘤		17%部分或完全缓解
肾细胞癌		16%部分或完全缓解，较差
恶性黑素细胞癌		10%以上部分或完全缓解，局部应用疗效较好
卵巢癌		10%以上部分缓解（IFN-α腹腔注射）
乳腺癌		10%以上部分缓解，较差
恶性胰腺肿瘤		部分改善
星期直肠癌		部分改善
食道癌		部分改善
非小细胞性肺癌		部分改善
小细胞性肺癌		部分改善
病毒性感染
慢性活动性乙型肝炎	VBV	约40%患者HBe阴转，与激素联用可以提高疗效
丙型肝炎	HCV	约25%～50%患者ALT下降或正常
艾滋病	HIV	抑制艾滋病患者HIV的复制，延长HIV带毒无症状者发病的潜伏期，缩小Koposi氏肉瘤，增加血清β2m水平，与AZT联合应用可以改善症状
唇和生殖器官复发性疱疹	HSV-1，HSV-2	缩短病和程，减轻疼痛
带状疱疹	VZV	缩短病程，阻止扩散，减轻疼痛
肿瘤患者水痘	VZV	降低致命性的内脏合并症
病毒性角膜炎	HSV-1，腺病毒	缩短病程，减少复发，痊愈率>90%
红眼病	肠道病毒70	缩短病程
慢性宫颈炎（包括宫颈湿疣）	HPV，HSV，HCMV	局部应用60%显效，95%有效

续表1

疾　病	病　原	疗　效
肛门－生殖器扁平湿疣	HPV	治愈率40～50%
青年喉乳头状瘤	HVP-11	肿瘤消失或缩小，但易复发
寻常疣	HVP	改善
巨细胞病毒	HCMV	尿毒症消失，降低发病率
普通感冒	HRV	缩短病程，痱毒减少
外阴前庭炎	50%与HPV有关	改善临床症状
呼吸道合胞病毒感染	RSV	志愿者试验表明，攻击前后均给药，可以明显减轻症状，但仅在病毒攻击后给药则无效
尖锐湿疣	HPV	疗效较好
其它疾病
Behect氏病（征）（生殖器溃疡、口疮及眼色素层炎）	不明	γ干扰素治疗后，口、生殖器溃疡、结节性红斑、血栓性静脉炎、复发性关节炎等均可减轻症状或完合消除，但眼色素层炎、视神经乳头炎无改善，停药后易复发
类风湿性关节炎	不明	γ干扰素治疗后疼痛明显减轻，40～50%缓解
慢性肉芽肿		HFN-γ治疗有一定疗效
多发性硬化症	不明	延长缓解期
精神分裂症	不明	部分改善

注：HBV hepatitisB virus,乙型肝炎病毒

HCV hepatitis C virus丙型肝炎病毒

HIV human immunodeficiency virus,人类免疫缺陷病毒

HSV herpes simplex virus,单纯疱疹病毒

VZV varicella-zoster virus,水痘-带状疱疹病毒

HPV human papilloma virus,人乳头状瘤病毒

HCMV human cytomegalouirus,人巨细胞病毒

HRV human rhinovirus,人鼻病毒

RSV respiratory syncytial virus,呼吸道合胞体病毒

IFN治疗一般无严重毒副反应，少数病例可有发热、疲劳不适、食欲不佳、白细胞减少以及血压波动等，停药后很快消失，IFN-a1b的副作用要明显低于IFN-a2a和a2b。重组IFN-a在治疗过程中有时可产生抗体，如发现抗体产生，应改用其他亚型的IFN-a。据报道，使用INF-a2a约有20.9%患者产生抗体，而使用IFN-a2b仅有6.9%使用者产生

五、转化生长因子-β（TGF-β）

转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β)是属于一组新近发现的调节细胞生长和分化的TGF-β超家族。这一家族除TGF-β外，还有活化素（activins)、抑制素（inhibins)、缪勒氏管抑制质（Mullerian inhibitor substance,MIS)和骨形成蛋白（bonemorpho-genetic proteins,BMPs）。TGF-β的命名是根据这种细胞因子能使正常的成纤维细胞的表型发生转化，即在表皮生长因子（EGF）同时存在的条件下，改变成纤维细胞巾壁生长特性而获得在琼脂中生长的能力，并失去生长中密度信赖的抑制作用。TGF-β与早先报道的从非洲绿猴肾上皮细胞BSC-1所分泌的生长抑制因子是同一物。

1.TGF-β的产生

（1）机体多种细胞均可分泌非活性状态的TGF-β。在体外，非活性状态的TGF-β又称为latency associated peptide（LAP），通过酸外一时可被活化。在体内，酸性环境可存在于骨折附近和正在愈合的伤口。蛋白本科的裂解作用可使TGF-β复合体变为活化TGF-β。一般在细胞分化活跃的组织常含有较高水平的TGF-β，如成骨细胞、肾脏、骨髓和胎肝的造血细胞。TGF-β1在人血小板和哺乳动物骨中含量最高；TGF-β2在猪血小板和哺乳动物骨中含量最高；TGF-β3以间充质起源的细胞产生为主。

（2）活化后T细胞或B细胞产生TGF-β水平比静止细胞明显为高。

（3）几科所有肿瘤细胞内可检测到TGF-βmRNA。神经胶质细胞瘤在体内可分泌较高水平的TGF-β。

2.TGF-β的分子结构和基因1985年TGF-β的基因克隆成功，并在大肠杆菌内得到表达。在哺乳动物至少发现有TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2四个亚型。在鸟类和两栖类动物还分别存在着TGF-β4和TGF-β5，对后两者的生物学作用所知甚少。

TGF-β是由两个结构相同或相近的、分子量的12.5kDa亚单位借二硫键连接的双体。人TGF-βcDNA序列研究表明，单体的TGF-β112氨基酸残基是由含400氨基酸残基的前体份子（per-pro-TGF-β)从羧基端裂解而来。pre-pro-TGF-βN端含有一个信号肽，在分泌前被裂解掉，成为非活性状态的多肽链前体（pro-TGF-β)，通过改变离子强度、酸化或蛋白酶水解切除掉，成为非活性状态的多肽链前体（pro-TGF-β)，通过改变离子强度、酸化或蛋白酶水解切除N端部分氨基酸残基，所剩余的羧基端部分形成有活性的TGF-β。TGF-β1与TGF-β2有71%氨基酸同源性，TGF-β1与TGF-β3有77%同源性，TGF-β2与TGF-β3有80%同源性。TGF-β与TGF-β超家族其化成员有30～40%同源性。

人TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3的基因分别定位于染色体19q3、1q41和14q24，均含有7个外显子，核苷酸序列有高度同源性，所编码的前体分子C端者有9个保守的Cys，提示TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3基因可能来自一个共同的祖先基因。人和小鼠TGF-β1的同源性高达99%，表明在不同种属中TGF-β都具有重要的生物学功能。对其人TGF-β1基因调控区进行了研究，发现该基因5`端序列包含5个明显的调控区：一个类增强子（enhancer-like)活性区，二个负调控区和二个启动子区。

3.TGF-β受体许多细胞表面都有TGF-β受体。大鼠成纤维细胞系NRK-49F和BALB/c 3T3细胞表面TGF-β受体亲和力Kd值为5.6～14*10^-11M，每个细胞TGF-β结合点约1.6～1.9*104。在淋巴细胞表面，TGF-βRKd值1～5.1*10-12M。T细胞、B细胞每个细胞TGF-βR数约250，活化后受体数量可增加5～6倍，但Kd值无明显变化。造血细胞表面TGF-βR对TGF-β1亲和力要比TGF-β2明显为高，这可能解释了造血细胞对TGF-β1反应要比TGF-β2更为敏感。TGF-β1、β2和β3结合细胞表面相同的受体。

最近发现TGF-βR存在着Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三种形式，分子量分别为53kDa、70～85kDa和250～350kDa，。Ⅰ、Ⅱ型TGF-βR均为糖蛋白，它们和TGF-β1的亲和力要比和TGF-β2的亲和力大10～80倍；Ⅲ型受体是一种蛋白聚糖（proteoglycan)，它与TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3的亲和力近似，是为TGF-β主要的受体，可能在TGF-β发挥生物学功能中起着主要作用。TGF-βRⅢ又名Endoglin，CD105，TGF-β1和TGF-β3为其主要配体。

Ⅱ型TGF-βR胞浆区具有丝氨酸/苏氨酸激酶区。这种结构也见于活化受体Ⅱ（ActRⅡ）和ActRⅡB。Ⅲ型TGF-β受体本身缺乏蛋白激酶活性，对于其如何参与信号的传递还不清楚。当TGF-β诱导增殖时G蛋白可能参与诱导过程，此外，TGF-β促进Ca2+内流和胞内IP3水平的升高，激活PKC。

4.TGF-β的生物学作用起初对TGF-β的生物学功能研究主要在炎症、组织修复和胚胎发育等方面，近年来发现TGF-β对细胞的生长、分化和免疫功能都有重要的调节作用。TGF-β1、β2和β3功能相似，一般来说，TGF-β对间充质起源的细胞超刺激作用，而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用。

（1）抑制免疫活性细胞的增殖：①抑制IL-3、GM-CSF、M-CSF所诱导小鼠造血前体细胞和LTBMC的集落形成，并降低巨核细胞对IL-3T和CSF的反应性。②抑制ConA诱导或ConA与IL-2、IL-6联合诱导的胸腺细胞增殖。③抑制丝裂原、同种异体抗原刺激的T细胞增殖或IL-2依赖的T细胞生长。④抑制SAC刺激后IL-2依赖的B细胞增殖。

（2）对细胞表型的调节：①抑制IL-2诱导的T细胞IL-2R、TfR和TLiSA1活化抗原的表达，对CD3表达未见有影响。②抑制IFN-γ诱导黑素瘤细胞MHCⅡ类抗原表达。

（3）抑制淋巴细胞的分化：①抑制IL-2和BCDF依赖的B细胞分泌IgM，促进B细胞分泌Ig类型转换为IgA和IgE。②抑制混合淋巴细胞培养（MLC）中CTL、NK和LAK功能，这种抑制作用可被TNF-α（小鼠MIC）或IL-2（人MLC）所逆转。③抑制PBMC中NK活性以及NK细胞对TNF-α的的以应性。④抑制ConA和IL-2、IL-6协同诱导小鼠胸腺MHC非限制杀伤性细胞的活性。

（4）抑制细胞因子产生：如抑制PBMC中IFN-γ和TNF-α的产生。

（5）其它调节作用：①促进成纤维细胞、成骨细胞和雪旺氏细胞的生长。TGF-β1、TGF-β2促进人成纤维细胞IL-6的产生，其机理可能是通过对IL-6基因转录的调节。②抑制上皮细胞、破骨细胞、内皮细胞生长和脂肪、心肌、骨骼肌的形成。TGF-β可拮抗EGF的某些生物学功能。③促进细胞外基质（ECM）如胶原蛋白、纤粘连蛋白的表达和抑制ECM的降解，对细胞的形态发生、增殖和分化过程起着重要作用，有利于胚胎发育和细胞修复。动物体内实验表明，局部注射TGF-β可以促进伤口愈合和典型肉芽组织形成。④单核细胞和成纤维细胞的趋化剂，但不引起胶颗粒和氧化物的产生。⑤抑制淋巴细胞与内皮细胞的粘附。⑥促进嗜碱性粒细胞释放组织胺。

（6）TGF-β1与原癌基因表达：TGF-β1能诱导c-sis的表达，但抑制c-myc的表达，这种诱导或抑制作用与作用细胞种类及TGF-β的不同功能有关。如TGF-β诱导成纤维细胞中c-sis基因表达，与促进其在软琼脂中生长有关；而对上皮角朊细胞生长的抑制则与抑制c-myc基因表达有关。TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3在大多数生物学作用方面非常相似，但在有些作用方面可有很大差异，如TGF-β2对血管内皮细胞和造血祖细胞的生长抑制作用仅为TGF-β1和TGF-β3的1%。

TGF-β在治疗伤口愈合，促进软骨和骨修复以及通过免疫抑制治疗自身免疫性疾病和移植排斥等方面有潜在的应用前景。

[α2-巨球蛋白的细胞因子载体效应]α2-巨球蛋白（α2M）是由4个相同多肽亚单位靠链同二硫键和非共价键结合形成具有交叉结构的四聚体。每个亚单位内由半胱氨酸的巯基与邻近的谷氨酰胺残基的羧基形成硫酸键。这种硫酯键易受蛋白水解酶裂解从而使α2M构型变化增加其电泳迁移率，称为快型α2M（Fα2M）硫酯键裂解可与含有巯基的细胞因子结合成复合物，出现细胞因子载体效应。

（1）IL-1β：IL-1β与α2M结合的最佳条件为pH9.0～9.3，这种结合是可逆的，与α2M结合的IL-1β呈“隐蔽”状态，如果IL-1β从复合物中释放出来，仍恢复自然的IL-1β活性。

（2）IL-6：α2M与IL-6结合可保护IL-6，不易被胰蛋白酶、糜蛋白酶以及组织蛋白酶G的作用，从而处长血浆中IL-6的半衰期。呈结合状态的IL-6并不改变基生物学活性。

（3）THF-β：α2M可降低血浆中THF-β的生物学活性，其机理除抑制THF-β与其相应受体结合外，α2M与THF-β复合物可能被具有α2M受体的吞噬细胞所清除。

(4)其它：α2M还可作为巨噬细胞活化因子（MAF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF)的载体，对它们的生物学活性产生不同的影响。

胎牛血清中含有较高水平的α₂M，因此体外培养测定条件培养液中某引起细胞因子时应加注意。

表4-10　α₂M对所结合细胞因子活性的影响

所结合的细胞因子	细胞因子活性变化	影响机理
IL-1β	部分降低	使IL-1β活性部位呈隐蔽状态
IL-6	不　变	抑制多种酶裂解IL-6，从而延长IL-6在血浆中的半衰期
TGF-β	降　低	抑制TGF-β与相应受体结合，加速TGF-β的清除
MAF	不　变	保护作用
PDGF	降　低	加快PDGF的清除
bFGF	失　活	促进b-FGF的酶解，加速从血循环中排出

六、趋化因子

由组织细胞和微生物产生的趋化剂（chemoattractants)对白细胞的趋化作用（chemotaxis)是炎症发生过程中重要的起始步骤，也是机体防御和清除入侵病原体等异物先天性免疫功能的一个重要方面。1986年以前，“经典”的（classical)白细胞趋化物质主要有补体片段C5a、白三烯B4（leukotrinin B4,LTB4)、血小板激活因子（platelet-activating factor,PAF)和fMLP（N-formylmethionyl-leucyl-phenyl-alanine,N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸），这些趋化物质的受体同属于G蛋白偶联受体（Gprotein-coupled receptor)。

（一）趋化因子的种类

1.趋化因子的命名　1986年以来，陆续发一现了一类主要由免疫细胞产生的、具有趋化白细胞作用的细胞因子（chemoattractant cytokines或chemotacticcytokines)。在1992年第3届国际趋化因子研讨会上，绝大多数学者建议把chemoattractant(chemotactic)cytokine简称为chemokines,本书暂译名为趋化因子。趋化因子又称可诱导的小分子蛋白（small-inducible protein,SIP）、间分泌（intercrine)、细胞因子PE-4超家族（PF-4superfamily of common an-cestralcytokines)或PF-4样细胞因子（PF-4 likecytokine)等。

2.趋化因子亚族及其成员通过基因克隆和cDNA、氨基酸序列分析，人的趋化因子超家族目前至少发现有19个成员，它们具有以下共同的特点。（1）来自同一个祖先基因（com-mon ancestral gene)。（2）成熟分子为分子量8～10kDa的小分子多肽。（3）可诱导性（inducible)。（4）不同成员在氨基酸水平上有21%～90%的同源性，其中不同亚族成员间同源性，其中不同亚族成员间同源性为21%～31%，同一亚族不同成员间同源性为25%～90%。所有趋化因子均含有4个Cys的保守基序（motif)，组成特征性的两个二硫键。第一个Cys前的N端肽段较短，约4～12氨基酸，第4个Cys后C端肽段较长，为18～24氨基酸。（5）其相应的受体属于G蛋白偶联受体，这类受体有7个跨膜区（seven predicated transmembranedomains,STR)，在胞浆内与三个亚单位所组成的G-蛋白（heterotrimeric G protein)相偶联。

根据多肽键一级结构中第1、2两上Cys排列的方式，可将趋化因子超家族分为两个亚族（subfamily)：（1）C-X-C亚族（或α亚族），除NAP-4以外，这个亚族其余成员分子中N端两个Cys之间被另一个氨基酸残基所分隔；（2）C-C亚族（或β亚族），第1、2两个Cys是相连的。两个亚族所包括的成员见表4-11。

表4-11　两个趋化因子亚族所包括的成员

C-X-C亚族（α亚族）

IL-8/NAP-1（interleukin-8/neutrophil-activating protein 1,　白细胞介素8/中性粒细胞激活蛋白1）

NAP2/CTAPⅢ/βTG（neutrophile-activating protein 2/connective　tissue-activating peptide Ⅲ/β-thromboglobulin，中性粒细胞激活蛋白2/结缔组织激活肽Ⅲ/β-凝血球蛋白）

NAP-4（neutrophil-activating protein 4,中性粒细胞激活蛋白4）

GROα/NGSA（growth related gene α/melanoma growth-stimulating　activity,生长相关基因α/黑素瘤生长刺激活性）

GROβ（growth related gene β,生长相关基因β）

GROγ（growth related gene α/melanoma growth-stimulating　activity,生长相关基因α/黑素瘤生长刺激活性）

PF-4（platelet factor-4,血小板因子-4）

ENA-78（a 78-residue epithelial cell-derived　neutrophil-activator,78氨基酸上皮细胞来源的中性粒细胞活化剂）

γIP-10（interferonγ-inducible protein-10,γ干扰素诱生蛋白-10）

Mig（monokine inducible by γ-interferon,γ干扰素诱生的单核因子）

GCP-2（granulocyte chemoattractant protein-1/monocyte　chemotactic and activating factor,单核细胞趋化蛋白-1/单核细胞趋化和激活因子）

续表1

NCP-2/HC14（monocyte chemoatractant protein-2,单核细胞趋化蛋白-2）

MCP-3/NC28（monocyte chemoattractant　protein-3,单核细胞趋化蛋白-3）

MIP-1α/LD78（macrophage inflammatory protein-1α,巨噬细胞炎症蛋白-1α）

MIP-1β/Act-2（macrophage inflammatory protein-1β,巨噬细胞炎症蛋白-1β）

RANTES（reduced upon activation,normal Texpressed and　secreted,正常T细胞表达和分泌，活化时表达下降的因子）

1309(活化人T细胞-种基因产物，cDNA克隆并表达成功）

注：（1）NAP-2/CTAPⅢ/βTG是由血小板碱性蛋白（platelet basicprotein,PBP)N端加工后形成。

（2）LD78和Act-2分别是人的MIP-1α和NIP-1β，与小鼠源性MIP-1α和NIP-1β有很高同源性。

（3）GROα、GROβ和GROγ指基因产物。

3.趋化因子作用特点　趋化因子C-X-C和C-C亚族的生物学活性有明显的差别。C-X-C亚族中，除γIP-10、Nig和PF-4外，其余成员均具有趋化和激活中性粒细胞的活性。编码这个亚族成员的基因定位于第4号染色体长臂，氨基酸水平上的同源性在25%～90%。γIP-10主要趋化单核细胞和T细胞。C-C亚族主要趋化和激活单核细胞和某些T细胞亚群，基因定位于第17号染色体长臂，而且各成员的基因密切连锁，氨基酸水平上同源性在25%～70%。两个亚族之间同源性为21%～31%。

趋化因子除趋化和激活中性粒细胞、单核细胞或某些T细胞亚群外，有些成员还可趋化嗜酸性粒细胞，或趋化嗜碱性粒细胞并刺激其释放组织胺。某些趋化因子还具有刺激造血细胞、成纤维细胞、角化细胞或黑素瘤细胞的生长。趋化因子除了以游离形式发挥作用外，还可结合到细胞外基质(ECM)或内皮细胞表面，从而趋化白细胞到相应的组成或血管内皮处，聚集并激活中性粒细胞或单核细胞。下面仅就C-X-C亚族中的IL-8和GRO以及C-C亚族中MCP-1/MCAF、MIP-1α、MIP-1β和RANTES作一介绍。

（二）IL-8

1986年Kownatzki等首先证实了单核细胞可产生一种中性粒细胞趋化因子。嗣后，不同实验室根据这种因子不同的生物学活性有不同的命名，如中性粒细胞激活蛋白-1（neu-trophil-activating protein-1,NAP-1），单核细胞来源的中性粒细胞趋化因子（monocyte-derived neutrophil chemotactic factor,MDNCF)，单核细胞来源的中性粒细胞激活肽（monocyte-derived neutrophil-activating peptide,MDNAP),中性粒细胞激活因子（neu-trophil-ac-tivating factor,NAF),中收粒细胞激活肽（neutrophil-activating peptide,NAP)，T淋巴细胞趋化因子（t lymphocyte chemotactic factor,TCF)和内皮细胞来源的中性粒细胞激活肽（endothelial-derived neutrophil-activating peptide,EDNAP)。1988年基因克隆成功，属于C-X-C亚族（α亚族）成员，目前文献中多采用名称是IL-8（interleukin-8)/NAP-1。

1.IL-8的产生

（1）IL-1、TNF、LPS和PMA均能诱导单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和表皮细胞等合成分泌IL-8。

（2）PHA等丝裂原活的T细胞也可产生IL-8。

（3）人类多种肿瘤细胞均可高表达 IL-8。其中甲状腺癌、鳞状细胞癌、黑素瘤等可组成性产生IL-8，而星状细胞瘤、肝癌、肾细胞癌等则需要IL-1β或TNF-α等刺激下才合成和分泌IL-8。

2.IL-8的分子结构　IL-8分子量8.3kDa，不成熟的IL-8为99个氨基酸，单核细胞产生的成熟IL-8分子主要形式为72个氨基酸，而内皮细胞产生的成熟IL-8分子主要为77个氨基酸。在α亚族中，α与GROα、GROβ、GROγ、ENA-78和NAP-2相对有较高源性。IL-8分子含4个Cys，无N糖基化位上噗，IP8.0～8.5，耐热、耐碱，但对巯基化合物敏感。1988年Matsushima首次获得IL-8cDNA克隆，并在大肠杆菌和中国仓鼠卵母细胞中表达成功。人IL-8基因定位于第4号染色体，基因组有7个外显子和3个内含子。5`端上游有典型的“CAT”和“TATA”盒以及AP-1结合序列和糖皮质反应元件（GRE）等结构。IL-8基因与CXC亚族中PF-4、GROα、γIP-10基因相连锁成熟的IL-8分子的N端，是由蛋白酶水解的不同所致。在体外，凝血酶或血纤维蛋白溶酶可将77氨基酸形式裂解为72氨基酸形式的IL-8，后者较前者的生物学活性要高2～10倍。

3.IL-8受体　IL-8受体有两型：IL-8R A型（或IL-8RⅠ）和IL-8r B型（或IL-8RⅡ），两型受体在氨基酸水平上有77%同源性，最近命名为CDw128。IL-8rA特异性结合IL-8，为高亲和力，受体主要分布于中性粒细胞（每个细胞20000受体，Dd为8*10^-10M）、单核细胞、T细胞和黑素瘤细胞。IL-8B除IL-8结合外，还可结合GROβ、GROγ和NAP-2，与IL-8、GROα、GROβ和GROγ结合为高亲和力。与IL-8r B结合的这5种配体分子近N端均具有一个Glu-Leu-Arg(ELR)序列，可能是与IL-8r B结合的一个重要结构。此型受体主要分布于中性粒细胞和髓样细胞前体细胞系，如HL60细胞系。IL-8R属于G蛋白偶联受体，与fMLP受体和C5a受体有29%～34%同源性。IL-8与相应受体结合后可使细胞内Ca²⁺浓度短暂升高，百日咳杆菌毒素（IAP）可抑制IL-8的这种刺激作用，表明IAP敏感的G蛋白与IL-8受体的信号转导有关。此外，细胞膜磷酸肌醇脂代谢和PKC也与IL-8R的信号转导有关。最近证实人红细胞膜表面Duffy抗原（gpD）可结合包括IL-8在内的多种趋化因子，这种受体还分布在肾脏和大脑，可能具有清除循环中IL-8等趋化因子的功能，在炎症发生过程中具有重要的调节作用。

4.IL-8的生物学活性

（1）趋化和激活中性粒细胞：IL-8的这种效应无明显种属特性。动物腹腔或静脉注射IL-8可引起外周血中性粒细胞数量的增加。IL-8可使中性粒细胞外形改变，促进其脱颗粒，激活中性粒细胞并使其产生呼吸爆发（respiratoryburst)、释放超氧化物（O2-、H2O2）和溶酶体酶。局部注射IL-8可趋化中性粒细胞，并刺激中性粒细胞产生白三烯B4（LTB4）而使皮下血浆渗出，IL-8还能诱导中性粒细胞上调Macl抗原（CD11b/CD18)的表达，促进中性粒细胞粘附到内皮细胞和内皮细胞下的基质蛋白。

（2）趋化嗜碱性粒细胞，并刺激其释放组织胺，可能与速发型超敏反应的发生有关。此外，还可刺激GM-CSF或IL-5预先处理的嗜酸性粒细胞的脱颗粒作用。

（3）趋化T淋巴细胞：可趋化部分静止的CD4+或CD8+T细胞，这种趋化作用需要单核细胞的同时存在。局部注射IL-8可使局部和引流区淋巴结T细胞明显增多。IL-8还可明显趋化IL-2活化和NK细胞。

（4）IL-8是角化细胞的复合促有丝分裂原（co-mitogen)，也是黑素瘤细胞的自分泌生长因子。

5.IL-8与临床　目前关于IL-8与疾病的关系的研究仅仅开始。已发现牛皮癣皮屑中和类风湿性关节炎关节滑液中含有IL-8，IL-8可诱导中性粒细胞产生软骨降解酶，引起关节组织损伤，皮质激素能抑制非特异性炎症可能与抑制IL-8的产生有关。此外，某些与中性粒细胞积聚有关的炎症和呼吸系统疾病局部或血清中IL-8水平往往升高，如胃炎、炎症性结肠炎、肺纤维化或成人呼吸窘迫综合征、支气管肺泡灌洗液、慢性支气管炎、支气管扩张、败血症休克、急性脑膜炎球菌感染、酒精性肝炎等。IL-8水平升高往往与局部浸润的单核细胞和中性粒细胞数量相平行。

IL-8与 IL-1、TNF-α、G-CSF、GM-CSF或IFN等联合应用有可能治疗中性粒细胞减少症以及HIV所致的免疫缺陷症等。肿瘤局部注射IL-8可趋化中性粒细胞、T细胞和NK细胞，在治疗肿瘤中可能有应用前景。

（三）GRO

GRO（growth related gene,生长相关基因）可分为GROα、GROβ和GROγ三种，此处指基因产物，属于C-X-C亚族。GROα又称为黑素瘤生长刺激活性（melanoma growth-stimulating activity,MGSA),常以GROα/MGSA表示。GROα与GROβ和GROγ分别有90%和86%的同源性。GROα、GROβ和GROγ与ENA-78和NAP-2也有较高的同源性。此外，在DNA和氨基酸水平上人GRO与细胞因子诱导的大鼠中性粒细胞趋化剂（CINC)、小鼠巨噬细胞炎症蛋白-2（murinemacrophage inflammatory protein 2,MIP-2)也有较高的同源性。

GPOα前体长107氨基酸，切除N端34氨基酸先导序列后形成73氨基酸的成熟分子。单核细胞、成纤维细胞、黑素瘤细胞、上皮细胞和脐带静脉内皮细胞等经血清、PDGF或IL-1、TNF等炎症介质刺激下均可表达GPOα，在某些肿瘤细胞GPOα的表达是组成性的（con-stitutive）。GPOα趋化人中性粒细胞的能力约为IL-8的10倍，但在激活中性粒细胞并刺激其脱颗粒的作用则弱于IL-8。体内试验表明，GPOα与急性炎症的发生密切相关，使炎症局部有大量中性粒细胞浸润。GPOα对单核细胞则无趋化作用。GPOα对人Hs294T黑素瘤细胞的生长有一定的刺激活性，对滑膜来源的成纤维细胞Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白的表达有下调作用。GPOα与IL-8RB有高亲和力的结合，还可与人红细胞膜Duffy抗原（gpD)结合。

（四）MCP-1/MCAF

单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)又称单核细胞趋化和激活因子（monoctye chemotactic and activating factor,MCAF)，属于C-C亚族（β亚族）成员。MCP-1/MCAF起初是从人髓样单核细胞系THP-1、神经胶质瘤细胞系以及LPS或PHA刺激的人PBMC培养上清中发现。目前已知，单核细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞、B细胞、平滑肌细胞等在PHA、LPS、Poly I-C、IL-1、IFN-γ、PDGF、EGF或某些病毒刺激下均可被诱导分泌MCP-1。某些肿瘤细胞系则可组成性产MCP-1。

人MCP-1/MCAF基因定位于第17对染色体。人MCP-1前体长99个氨基酸，切除23个氨基酸先导序列后形成76氨基酸的成熟分子，为碱性蛋白。非糖基化的MCP-1分子量8.7kDa，经不同糖基化后MCP-1分子量有13kDa两种。MCP-1分子中11与36Cys和12与52Cys之间所形成两个链内二硫键以及Try28和Arg30，对于MCP-1的生物学活性是必需的。在氨基酸水平上，MCP-1与另外两种单核细胞趋化蛋白MCP-2（HC14）和MCP-3（NC28）分别有62%和72%同源性，与C-X-C亚族中IL-8有24%同源性。

体内和体外实验均证实了MCP-1对单核细胞具有趋化活性，激活单核细胞和巨噬细胞，使其胞浆内Ca2+浓度升高，超氧阴离子的产生和释放，并释放溶菌酶，上调单核细胞和巨噬细胞粘附分子如integrin家族β2组和α4分子的表达和细胞因子IL-1、IL-6的产生，活化的巨噬细胞可抑制肿瘤细胞的生长。MCP是嗜碱性粒细胞的趋化剂和激活剂，尤其是刺激嗜碱性粒细胞脱颗粒和组胺释放的作用较为强烈。MCP-1与MCP-1R发生特异性的结合，此受体主要分布于单核细胞、髓样前体细胞系和嗜碱性粒细胞，属于IL-8R家族。分布于人红细胞表面的Duffy抗原也可结合MCP-1。

风湿性关节炎病人的滑液和血清中MCP-1水平明显升高，滑液组织巨噬细胞组成性地产生MCP-1，提示MCP-1与风湿性关节炎的病理损伤有关。高胆固醇血症时，动脉内侧平滑肌细胞产生高水平MCP-1，单核细胞粘附于血管壁并浸润动脉壁。肾脏炎症时，IL-1诱导肾小球细胞产生MCP-1。高血脂症时，LDL与肾小球细胞结合，刺激其产生MCP-1，趋化单核细胞在局部浸润。

（五）MIP-1α和MIP-1β

巨噬细胞炎症蛋白1（macrophage inflammatory protein 1,MIP-1)最初从LPS刺激小鼠巨噬细胞上清中发现。根据MIP-1分子结构的差异，可分为小鼠MIP-1α和MIP-1β，人的MIP-1α又称LD78，人的MIP-1β又称Act-2。在同一种属中，MIP-1α和MIP-1β间约有70%同源性。不同种属MIP-1之间也有较高的同源性，如人和小鼠MIP-1β有间约有70%同源性。不同和中属MIP-1之间也有较高的同源性，如人和小鼠MIP-1β有77%同源性，并且人和小鼠MIP-1α和MIP-1β均有种属交叉反应性。成熟的人和小鼠MIP-1β分子均为69个氨基酸，MIP属于C-C亚族（β亚族）的成员。

表4-12　MIP-1α和MIP-1β生和的学活性比较

生物学活性	MIP-1α	MIP-1β^（a)
趋化单核细胞	+	+
趋化嗜酸性粒细胞并刺激其脱颗粒	+
趋化嗜碱性粒细胞	+	-
刺激肥大细胞、嗜碱性粒细胞释放组织胺	+
趋化T细胞	CD4+、CTL	“naive”T
趋化B细胞	+
急性炎症性肉芽肿介质	⁺
保进CD8+T细胞与内皮细胞的粘附^（b）	±	+

注：（a）MIP-1β对某些生物学功能的调节作用尚未见有报道。

（b）T细胞需MIP-1预处理；内皮细胞需经MIP-1等因子的刺激，使之表达VCAM-1分子。

活化后的T细胞、B细胞、单核细胞和肥大细胞均表达MIP-1α和MIP-1β。MIP-1α和MIP-1β均可趋化单核细胞，但对其它细胞的调节作用则有所差别（表4-14）。

MIP-1α与MIP-1α/RANTES受体结合，MIP-1α/RANTES受体正如命名所示，除与MIP-1α配体结合外，还可与RANTES结合，此型受体主要分布于单核细胞、T细胞、髓样细胞前体细胞系、B细胞以及嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等。

（六）RANTES

RANTES是reduced upon activation,nornal T cell expressed andsecreted的略写词，国内尚未见翻译的专业术语，从产生条件角度一为试译，似为此种趋化因子在正常T细胞表达和分泌，活化时其产生水平则降低。RANTES最初认为是只是T细胞产生的，以后发现，RANTES与凝血酶刺激人血小板所释放的嗜酸性粒细胞趋化物质是同一种分子。除T细胞（CD4+和CD8+）和血小板外，肾小和官上皮细胞、肾小球膜细胞、肾脏、肝脏等也可表达RANTES。人RANTES的前体是高度碱性的蛋白，91个氨基酸，切除23个氨基酸先导序列后成熟分子含68氨基酸，与MIP-1α和MIP-1β有较高同源性。作小鼠RANTES在氨基酸水平上同源性有90%以上。RANTES属于C-C亚族（β亚族）成员。

RANTES对多种白细胞具有趋化或/和刺激作用：（1）趋化单核细胞；（2）趋化未刺激的CD4+CD45RO+记忆T细胞以及活化后的CD4+和CD8+T细胞；（3）趋化嗜酸性粒细胞并刺激其脱颗粒和呼吸爆发；（4）是嗜碱性粒细胞较强的趋化剂，但刺激其组织胺等介质释放的作用较弱；（5）RANTES预外理T细胞可增加其与IL-1α刺激内皮细胞的粘附能力。

百日咳杆菌外毒素可抑制RANTES的生和的学活性，提示其受体跨膜信号的转导与IL-8R相似。RANTES与MIP-1α/RANTES受体相结合，些型受体主要分布于单核细胞、T细胞、髓样细胞前体细胞系、B细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等，如人单核细胞性白血病细胞系THP-1上与MIP-1α/RANTES结合位点每个细胞约700个，Kd值700pM。

七、其它细胞因子

（一）LIF

60年代末人们就发现一种能诱导M1白血病细胞系分化为正常细胞的因子，后称之为白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor,LIF)。小鼠和LIF cDNA分别于1987年和1988年克隆成功。

1.LIF的产生　已在活化的T细胞、单核细胞、神经胶质细胞、肝成纤维细胞、骨髓基质细胞、胚胎干细胞、胸腺上皮细胞等多种细胞中发现有LIF的表达。

2.LIF的分子结构和基因人和小鼠LIF基因分别定位于第22号和第11号染色体，基因长度分别人6.0kb和6.3kb，均含有3个外显子和2个内含子，基因编码区域具有高度的保守序列，其同源性在78～94%。ILF为180个氨基酸，核心蛋白分子量为20kDa，有7个糖基化位点，6个Cys，分子内部二硫键对于维持LIF分子的结构和生物学活性可能起重要作用。由于糖基化程度的不同，LIF分子量和电荷有所差别，分子量38～64kDa，IP8.6～9.2。LIF体外生物学功能似乎与糖基化程度无关，但糖基化是否影响LIF在体内稳定性和功能尚待确定。人和小鼠LIF在氨基酸水平上有78%同源性，人LIF对鼠源性细胞有相似的活性，而小鼠LIF对人的细胞则作用很弱。在氨基酸水平上，LIF与抑瘤素-M（oncostatin M，OSM）和睫状神经营养因子（CNTF)有一事实上的同源性，而且在蛋白质分子二级结构上也有相似之处。

3.LIF的受体　ILF受体α链为低亲和力受体，其结构属于红细胞生成素受体家族成员，含有2个该家族特征性结构域。gp130是LIF受体的另一个亚单位，与LIF受体α链共同组成高亲和力受体。LIF受体分布较广泛，如脂肪细胞、成骨细胞、神经细胞、胚胎癌细胞、胚胎干细胞、M1白血病细胞以及活化的巨噬细胞等。

4.LIF的生物学活性

（1）调节细胞的增殖、分化和表型：LIF抑制小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell,ES)的分化。对于造血系统中的肿瘤细胞，LIF常显示出抑制效应，同时诱导这些肿瘤细胞的分化，例如LIF可抑制小鼠白血病M1细胞的增殖，诱导其转变为巨噬细胞表型，如表达Fc受体，并获得吞噬能力等。对单核细胞的分化也超诱导作用。LIF与GM-CSF、G-CSF或IL-6协同抑制HL-60和U937细胞的生长，并诱导其分化。LIF增强IL-3对巨核细胞前体的造血干细胞的致有丝分裂作用，提高体内巨核细胞和血小板的数量。LIF还可促进成肌细胞的增殖。在一定条件下，LIF可促进新生大鼠背根神经节中的神经元表型从肾上腺素能型转变为胆碱能型，因此LIF又称为胆硷能神经元分化因子（cholinergic neuronaldifferentia-tion factor,CNF)。此外，LIF还可促进移植神经嵴分化的胚胎性神经元的存活。

（2）抑制脂蛋白脂酶活性，降低3T3-L1脂肪细胞对游离脂肪酸的摄取。

（3）促进骨的重吸收，这种作用可能是通过LIF刺激成骨细胞合成前列腺素所介导的。

（4）诱导肝脏急性期蛋白的产生。

（二）OSM

1.OSM的产生　1986年Zarling等首次从PMA活化U937细胞培养上清中分离纯化到一种因子，这种因子有明显抑制A375人黑素瘤细胞生长而命名为抑瘤素-M（oncostatin M,OSM)。以后从PHA活化的T细胞、单核细胞或HTLV-Ⅱ感染的人T细胞培养上清中也发现OSM。

2.OSM的分子结构和基因　人OSM基因定位于22号染色体，基因组由3个外显子和2个内含子组成，与LIF基因结构相似。OSM前体有252个氨基酸，切除25个氨基酸的先导序列后称之原OSM，含227个氨基酸，在类胰蛋酶作用位点（RSRR）切除原OSm C端31个氨基酸后，形成196个氨基酸成熟分子，含有N-和O-糖基化位点，为28kDa糖蛋白。OSM分子中有5个Cys,Cys31-Cys152和Cys74-Cys192形成两个分子内二硫键，其中Cys74-Cys192二硫键对于维持OSM生物学活性非常重要。OSM对热和酸稳定。OSM与LIF、G-CSF、IL-6及CNTF分子之间有一定的同源性和相似的二级结构。

3.OSM的受体　gp130是OSM受体的一个亚单位，是识别OSM的低亲和力受体，在组成OSM高亲和力受体中，除gp130亚单位外，还有LIFR的参与。此外，另一个特异性的组成高亲和力受体的亚单位（OSMR）还有待证实。OSM受体广泛分布于多种肿瘤细胞、内皮细胞和上皮细胞。

4.OSM的生物学活性

（1）调节细胞的生长和分化：这方面的活性与LIF相似。OSM可抑制多种肿瘤细胞的生长，如低剂量OSM即可抑制大多数肺癌及乳腺癌细胞的生长。诱导某些肿瘤细胞的分化，如诱导小鼠髓样白血病细胞系M1分化为巨噬细胞样细胞，协同GM-CSF促进人U937细胞的分化。抑制骨髓干细胞的分化。促进Kaposi氏肉瘤的生长并分泌IL-6。诱导多种成纤维细胞和人红白血病细胞株TF-1的增殖。

（2）诱导肝癌HepG2细胞等产生急性期蛋白，增加LDL受体，增加肝脏对胆固醇的摄取。

细胞因子种类繁多，作用复杂，新的细胞因子不断涌现。除前述的细胞因子外，还有核糖核酸酶超家族中血管生成素，表皮生长因子家族中表皮生长因子、转化生长因子-α、肝素结合EGF样生长因子，成纤维细胞生长因子家族的碱性成纤维细胞生长因了和酸性成纤维细胞胞生长因子，胰岛素样生长因子家族中胰钪素样生长因子，血小板衍生的生长因子家族中血小板衍生的生长因子和血管内皮细胞生长因子，以及肝细胞生长因子、神经生长因子和多效素等，现归纳为“部分细胞因子-览表”供参考。

表4-13　部分细胞因子-览表

细胞因子	细胞因子	分子组成	来　源	受　体	功　能
细胞因子	家族归类	分子组成	来　源	受　体	功　能
血管生成素（angiogenin,ANG)	核糖核酸酶超家族	单链13aa(14.2kDa）	HT-29人腺癌细胞、WI-38成纤维细胞、外周血淋巴细胞、正常克隆上皮细胞、A549人肺癌细胞	肌动蛋白	（1）与TGF-β、aFGF、bFGF有协同作用　（2）结合ECM，支持内皮或成纤维细胞的粘附和移动，有新生血管作用（3）引起细胞表面肌动蛋白的聚合和释放
表皮生长因子（epidermal　growth factor,EGF)　(又名尿抑胃素，urogastrone)	表皮生长因子家族	1.膜结合形式发挥近分泌作用（juxta-crine)2.可溶性形式53aa（6kDa)	1.存在于众多体液和汗腺　2.在血小板中有EGF样活性	EGFR170kDa有PTK结构	（1）促进间质及上皮细胞增殖和分化　（2）促进成纤维细胞和内皮细胞增殖（3）在体内介导上皮生长，促进血管形成，抑制胃酸分泌（4）加速伤口愈合
转化生长因子-α（transforming growth factor,-α，TGF-α）	表皮生长因子家族	1.膜结合形式　2.可溶性形式50aa(6kDa)	垂体、脑、皮肤角化细胞、巨噬细胞	EGFR	（1）正常和异常细胞的分化　（2）促进成纤维细胞和上皮的生长（3）体内的血管生成因子和角化细胞游走刺激物
肝素结合EGF样生长因子　（heparin-binding EGF-like growth factor,HB-EGF)	表皮生长因子家族	1.膜结合形式　2.可溶性形式　86aa	肺、骨骼肌、脑、心脏、创伤部位	EGFR	促进成纤维细胞和平滑肌细胞的增殖

续表1

细胞因子	细胞因子	分子组成	来　源	受　体	功　能
细胞因子	家族归类	分子组成	来　源	受　体	功　能
成纤维细胞生长因子（fibroblast　growth factor,FGF)	成纤维细胞生长因子于家族	碱性FGF 155，157，163aa （18～kDa）酸性FGF　155aa （16～18kDa)	碱性FGF；神经组织、垂体、肾上腺皮质、黄体和胎盘酸性FGF：脑、视网膜、骨基璺和骨肉瘤	FGFR1　FGFR2 FGFR3 FGFR4	（1）刺激所有中胚层来源的细胞，以及许多神经外胚层、外胚层和内胚层来源的细胞的增殖（2）体内对内皮细胞有趋化和促有丝分裂作用，促进血管形成（3）碱性FGF介导神经元的分化、存活和再生，刺激神经胶质细胞的移行（4）参与由细胞过度增殖和血管过度形成所引起的多种病理损害
肝细胞生长因子　（hepatocyte　growth factor,HGF)	(与其它细胞因子无相似性）	又链α44aa　β234aa 674aa 　(82kDa)	枯否氏细胞/巨噬细胞、内皮细胞、胚胎肺成纤维细胞、Ito或肝脂肪贮存细胞、血管平滑肌	c-mot原癌基因产物	（1）促进各种上皮及中胚层和外胚层来源的细胞的增殖（2）对上皮和内皮细胞有促游走作用　（3）参与最初的形态发生（4）抑制人燕麦细胞癌、HcpG2肝细胞癌、B6/F1黑素细胞和KB鳞状细胞癌的生长
胰岛素样生长因子（insulin-like　growth factor,IGF)	胰岛素样生长因子家族	IGF-Ⅰ单单链，70aa 　IGF-Ⅱ单链，67aa	肝脏等多种组织	IGF-ⅠR IGF-ⅡR	（1）参与神经组织的生长和维持　（2）IGF-Ⅱ是胎儿生长发育和成人胸腺组织中主要的IGF
神经生长因子　（never　growth factor,NGF)	(与其它细胞因子无相似性）	同源双体单链，120aa（26kDa）	（鼠）下颌下管上皮、神经元、雪旺氏细胞成纤维细胞、平滑肌细胞、甲状腺滤泡旁细胞	p140^TRK（TRK原癌基因产物）；p75^LNGFR	（1）维持感觉、交感神经元的存活（2）趋化中性粒细胞和提高其存活和吞噬水平，诱导单核细胞分化
血小板衍生的生长因子（platclet-derived　factor,PDGF)	血小板衍生的生长因子家族	同源或异源双体A：125或110aaB：160或109aa	动脉内皮细胞、激活的单核/巨噬细胞、新生鼠动脉平滑肌细胞、刺激的成纤维细胞、细胞滋养层及多种肿	PDGF-Rα PDGF-Rβ	（1）促进皮肤成纤维细胞、神经胶质细胞、平滑肌细胞、上皮及内皮细胞的增殖（2）趋化成纤维细胞、平滑肌细胞、中性粒细胞和单个核细胞

续表2

细胞因子	细胞因子	分子组成	来　源	受　体	功　能
细胞因子	家族归类	分子组成	来　源	受　体	功　能
			瘤细胞		（3）抑制NK细胞的活性（4）刺激中性粒细胞、单核细胞释放颗粒及中性粒细胞的吞噬作用　（5）刺激胶原蛋白的合成　（6）调节血栓海绵蛋白的表达和分泌（7）刺激胶原酶的活性和分泌　（8）调节神经再生、神经胶质细胞增殖和分化
血管内皮细胞生长因子（vascular　endothelial growth factor,VEGF)	血小板衍生的生长因子家族	同源双体 121aa　165aa 188aa 206aa (34～42kDa)	大多数肿瘤细胞、伤口中角化细胞和巨噬细胞	Flt　KDR	(1)体内重要的和因管生成因子之一，促进内皮细胞的有丝分裂和对蛋白质及其它分子通透性的升高，刺激单核细胞移行穿过内皮细胞层　（2）在实体瘤和伤口愈合中发挥促有丝分裂和提高通透性
多效素（pleiotrophin,PTN)	(与其它细胞因子无相似性）	136aa (18kDa)	成骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、雪旺氏细胞、神经元、垂体后叶细胞、睪丸间质细胞、基质层角化细胞、肿瘤细胞	PTNR	（1）刺激轴突的生出和神经元的分化　（2）与肿瘤的发生有关

八、细胞因子的临床应用

目前，细胞因子已广泛应用于临床多种疾病的治疗，其中以干扰素、各种集落刺激因子最为常用。部分细胞因子已获美国FDA批准投放市场，有的细胞因子已进行不同阶段的临床试验或正在申请获准准投放市场。有关细胞因子临床应用的情况参见表4-14和表4-15。

表4-14　美国FDA批准投放市场的重组细胞因子

细胞因子	商品名	公　司　名	适　应　症	FDA批准日期
IFN-α2a	Roferon-A	Hoffmann-La Roche	毛细胞性白血病	1986.6
			艾滋病相关的Kaposi氏肉瘤	1988.11
INF-α2b	IntronA	Schering-Plough	毛细胞性白血病	1986.6
			生殖器疣	1988.6
			艾滋病相关的Kaposi氏肉瘤	1988.11
			非甲非乙肝炎（丙型肝炎）	1991.2
IFNαn3	Alferon A	Interferon Sciences	生殖器疣	1989.10
IFN-γ1b	Actimmune	Genentech	慢性肉芽肿	1989.10
α-EPO	Eopgen	Amgen	慢性肾功衰竭合并贫血，	1989.6
			AZT
			治疗HIV感染的贫血
	PROCRIT	Ortho Biotech	同上	1990.12
G-CSF	Neupogen	Amgen	化疗后中性粒细胞减少症	1991.2
	filgrastim
GM-CSF	Prokine	Hoechst-Roussel	自身骨髓移植	1991.3
	Sargramostim
	Leukine	Immunex	自身骨髓移植	1991.3
	Sargramostim

表4-15 美国尚未投入市场的重组细胞因子开发状况（1991 年）

细胞因子	商品名	公司名	适应症	开发现状
IL-1α		Immunex	预防化疗和放疗所致的骨髓	Ⅰ/Ⅱ期临床
			抑制，肿瘤
IL-1β		Immunex	预防化疗和放疗所致的骨髓	Ⅰ/Ⅱ期临床
		Syntex	抑制，肿瘤
		Immunex	伤口愈合	Ⅱ期临床
IL-2		Amgen	肿瘤	Ⅲ期临床
		Hoffmann-La Roche	与IFN-α联合用于肿瘤治疗	期临床
	Proleukine	Cetus	肾细胞癌	已申请
	aldesleukin		肿瘤	Ⅰ/Ⅲ期临床
		Cetus	与AZT联合治疗Kaposi氏肉瘤	Ⅰ期临床
PEG-IL-2			与AZT联合治疗AIDS	Ⅰ期临床
IL-3		Hoechst-Roussel	骨髓功能衰竭、血小板减少	Ⅰ/Ⅱ期临床
			自身骨髓移植、化疗佐剂

续表1

细胞因子	商品名	公司名	适应症	开发现状
		Immunex	外周干细胞移植	Ⅰ期临床
IL-4		Schering-Plough	免疫缺陷病、肿瘤、疫苗佐剂	Ⅰ/Ⅱ期临床
		Sterling Drug	肿瘤	Ⅱ期临床
G-CSF	Neupogen	Amgen	艾滋病、白血病、再生障碍性贫血	已申请
	filgrastim		贫血
M-CSF	Macrolin	Cetus	肿瘤、真菌病	Ⅰ期临床
		Genetics Institute	肿瘤、白血病、骨髓移植	Ⅰ期临床
GM-CSF	Leukine	Immunex	同种骨髓移植，化疗佐剂	Ⅲ期临床
	Sargramostim
			艾滋病	Ⅱ期临床
	Prokine	Hoechst-Roussel	再次化疗所致中性粒细胞减少	Ⅲ期临床
	sargramostin
		Amgen	化疗佐剂	Ⅰ/Ⅱ期临床
	Leucomax	Sazdoz	血细胞减少	已申请
		Schering-Plough	血细胞减少	已申请
		Genetics Institute	血细胞减少	正申请
αEPO	PROCRIT	Ortho Biotech	肿瘤或肿瘤化疗所致贫血	Ⅲ期临床
			防止手术失血所致贫血
		Genetics Institute	自体输血佐剂
βEPO	Marcogen		肾病继发贫血	已申请
	Sterile
		Chugai-Upjohn	自体输血，取代输血	Ⅱ/Ⅲ期临床
SCF		Amgen	乳腺癌和淋巴瘤	Ⅰ期临床
IFN-α2a	Roferon A	Hoffmann-La Roche	与5-氟尿嘧啶联合治疗直肠癌，乙型肝炎、非甲非乙肝炎、慢性髓性白血病、胃癌，与AZT联合治疗HIV阳性、ARC和艾滋病	Ⅱ期临床
IL-α2b	Intron A	Schering-Ploough	浅表膀胱癌、基底细胞癌、慢性乙肝炎、丁型肝炎、丙型肝炎	已申请
	`		丙型肝炎
			急性乙型肝炎、慢性髓样	Ⅲ期临床
			白血病
			与AZT联合治疗HIV感染	Ⅰ期临床
IFN-αn3	Alferon LDO	Interferon Sciences	ARC、爱滋病	Ⅰ/Ⅱ期临床
IFN-β	R-Prone	Serono Sciences	肿瘤	Ⅰ期临床
	Belaseron	Berlex Lab.	多发性硬化症	Ⅲ期临床
			肿瘤	Ⅰ/Ⅱ期临床
IFN-γIL	Actimmune	Genentech	小细胞肺癌、特应性皮炎	Ⅲ期临床
			肾细胞癌、外伤感染	Ⅱ期临床
			哮喘和过敏	Ⅰ期临床
	Immuneron	Biogen	类风湿性关节炎	Ⅰ/Ⅲ期临床
			生殖器疣	Ⅱ期临床
TNF		Amgen	肿瘤、传染病	Ⅱ期临床
		Biogen	肿瘤	Ⅱ期临床
		Knoll pharma.	肿瘤	Ⅱ期临床
		ceuticals
		Genentech	肿瘤	Ⅱ期临床
IL-1ra	Antril	Synergen	AML、CML、炎性肠炎、	Ⅰ/Ⅲ期临床
	anakinra		类风湿关节炎、脓毒症、
			化脓性休克
FGF		Chiron Ophthalmics	角膜与晶体手术	Ⅲ期临床
		Ethicon	伤口愈合、皮肤溃疡	Ⅱ期临床
		Chiron	伤口愈合、皮肤溃疡	Ⅱ期临床
		California	慢性软组织溃疡	Ⅱ期临床
		Biotechnolgy
bFGF		Synergen	静脉郁积、糖尿病的腿足溃疡
胰岛素样生长因		Genentech	营养支持	Ⅱ期临床
子-1(IGF-1)			Ⅱ型糖尿病	Ⅰ期临床
		Chiron	Ⅱ型糖尿病	Ⅱ期临床
PDGF	Amgen	CIBA-GEIGY	Ⅱ型糖尿病	Ⅱ期临床
		Amgen	慢性皮肤溃疡	Ⅰ/Ⅱ期临床
		Chiron	皮肤溃疡	Ⅱ期临床
		Ethicon	皮肤溃疡	Ⅱ期临床
		Zymo Genetics	糖尿病溃疡	Ⅰ期临床

第三节　细胞因子受体

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，细胞因子不仅作用于免疫系统和造血系统，还广泛作用于神经、内分泌系统，对细胞间相互作用、细胞的增殖分化和效应功能有重要的调节作用。细胞因子发挥广泛多样的生物学功能是通过与靶细胞膜表面的受体相结合并将信号传递到细胞内部。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必不可少的。随着对细胞因子受体的深入研究，发现了细胞因子受体不同亚单位中有共享链现象，这对阐明众多细胞因子生物学活性的相似性和差异性从受体水平上提供了依据。绝大多数细胞因子受体存在着可溶性形式，掌握可溶性细胞因子受体产生的规律及其生理和病理意义，必将扩展人们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的方面。

一、细胞因子受体的结构和分类

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征，可将细胞因子受体主要分为四种类型：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，还有些细胞因子受体的结构尚未完全搞清，如IL-10R、IL-12R等；有的细胞因子受体结构虽已搞清，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）样结构域，有关Ig超家族的结构特点参见第三章。目前已知，属于IGSF成员的细胞因子受体的IL-1Rt I（CD121a）、IL-1RtⅡ（CD121b）、IL-6Rα链（CD126）、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR（CD115）、SCFR（CD117）和PDGFR，并可分为几种不同的结构类型，不同IGSF结构类型的受体其信号转导途径也有差别。

（1）M-CSFR、SCFR和PDGFR：胞膜外区均含有5个Ig样结构域，其中靠近胞膜区为1个V样结构，其余4个为C2样结构。受体通常以二聚体形式与相应的同源二聚体配体结合。受体胞浆区本身含有蛋白酷氨酸激酶（protein tyrosine kinase,PTK）结构。

（2）IL-1Rt I和IL-1RtⅡ：胞膜外区均含有3个C2样结构，受体胞浆区丝氨酸/苏氨酸磷酸化可能与受体介导的信号转导有关。

（3）IL-6Rα链、gp130以及G-CSFR：胞膜外区N端均含1个C2样区，在靠近胞膜侧各有1个红细胞生成素受体超家族结构域，此外在胞有胞膜外区还含有2～4个纤粘连素结构域。gp130胞浆区酷氨酸磷酸化与信号转导有关。这种结构类型的受体其相应配体IL-6、OSM、LIF和G-CSF在氨基酸序列和分子结构上也有很大的相似性。

（二）造血细胞因子受体超家族

造血细胞因子受体超家族（haemopoieticcytokine receptor superfamily）又称细胞因子受体家族（cytokinereceptor family），可分为红细胞生成素受人本超家族（erythropoietinreceptor superfamily,ERS）和干扰素受体家族（interferon receptorfamily。

1.ERSERS所有成员胞膜外区与红细胞生成素（erythropoietin,EPO）受体胞膜外区体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，故得名。

（1）ERS的成员：属于ERS的成员有EPOR、血小板生成素R、IL-2β链（CD122）、IL-2Rγ链、IL-3Rα链（CD123）、IL-3Rβ、IIL-4R（CDw124）、IL-5Rα链、IL-5βα链、IL-5Rβ链、IL-6Rα链（CD126）、gp130(CDw123)、IL-7R、IL-9R、IL-11R、IL-1240kDa亚单位、G-CSFR、GM-CSFRα链、GM=CSFRβ链、LIFR、CNTFR等，此外，某些激素如生长激素受体（GRGR）和促乳素受体（PRLR）亦属于ERS。

（2）ERS的结构特征：红细胞生成素受体超家族成员在胞膜外与配体结合部位有一个约含210氨基酸残基的牲性同源区域，主要特点①同源区靠近N端有4个高并能保守的半胱氨酸残基Cysl、Cys2、Cys3、Cys4和1个保守的钯氨酸，Cys1与Cys2之间、Cys3与Cys4之间形成两个二硫键。②同源区靠近细胞膜处，约在细胞膜外18～22氨基酸基处有一个色氨酸一丝氨酸-X-色氨酸-丝氨酸基序，所谓Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser即WSXWS基序，其生物学功能尚不明了。IL-3α链、IL-3Rβ链、GM-CSFRβ链、LIFR办有两个ERS结构域，其中GM-CSFRβ链第一个ERS结构中有一个类似WSXWS基序，即为脯氨酸一丝氨酸-赖氨酸-色氨酸-丝氨酸（PSKWS）基序。1994年Hilton等合成WSXWS基序相应的寡核苷酸为探针，从成鼠肝cDNA文库中克隆小鼠IL-11受体α链cDNA获得成功。IL-6Rα链和gp130以及G-CSFrN端有一个IGSF结构。IL-7R靠近N端侧的部位只有Cys1和Cys3，与其它成员相比，缺乏Cys2和Cys4以及色氨酸残基。IL-1240kDa亚单位有ERS的同源结构，但为非膜结合的，而且与IL-12另一35kDa亚单位通过二硫键开成异源双体。GM-CSFr N端在ERS中可以看作由2个Ⅲ型纤维粘连素组成，每个Ⅲ型纤维粘连素结构域由7股反平行β折叠股形成一个桶状结构，两个桶状结构之间的槽是配体膜外保守区域有明显的进化同源性，这种同源性的程度与IGSF成员间相似。EPo R似科与其它家族成员有更高的同源性，在进化上可能处于主导的地位。ERS的胞浆区长度不一，从54个氨基酸残基到568个氨基酸残基，除IL-2Rβ链与EPOR之间胞浆区有一定同源性外，其它成员在胞浆区未见明显的同源性。ERS成员胞浆区本身均不具备PTK结构，其信号传递的途径和机理也有所不同。IL-2Rβ链胞浆区的本双重性区与胞浆中酪氨酸激酶相关联，富含丝氨酸区与非激酶信赖途径有关。IL-2Rγ链胞浆区具有SH2结构，参与信号传递。细胞浆中的PTK和PKC可能参与IL-4R介导的信号传递。gp130胞浆区丝氨酸富含区以及酷氨酸磷酸化与gp130介导的信号转导有关。此外，酪氨酸磷酸化与IL-7R、GM-CSFRβ链、IL-3Rβ链、IL-5Rβ链介导的信号转导有关。

注：根据ERS胞膜外结构特点，可分为以下四种类型：

（a）1个ERS结构域的穿膜受体，包括IL-2Rβ、IL-2Rγ、IL-4R、IL-5R、IL-7R、IL-9R、GM-CSFR、EPOR；

（b）2个ERS结构域的穿膜受体，包括LIFR、KH97、AIC2A、AIC2B；

（c）N端有1个IGSF结构域和1个ERS结构域的穿膜受体，包括IL-6R、IL-11R（？）、G-CSFR和gp130；

（d）N端1个IGSF结构域和1个ERS结构域GPI连接的受体，如CNTFR。

2.干扰素受体家族属于这一家族的成员有IFN-α/βR、IFN-γR和组织因子（TF）（为凝固白酶因子Ⅶ的细胞膜受体），其结构与红细胞生成素受体家族相似，但N端只含有两个保守性的Cys，两个Cys之间有7个氨基酸。近膜处也有两个保守的Cys，两个Cys之间间隔有20～22个氨基酸。IFN-α/βR由两个上述的结构域所组成。

（三）神经生长因子受体超家族

1.NGFR超家族的成员属于该家族成员除神经生长因子受体（nerve growth factor receptor,NGFR）外，不有 TNF-RⅠ（CD120a）、TNF-RⅡ（CD120b）、CD40、CD27、T细胞cDNA-41BB编码产物、大鼠T细胞抗原OX40和人髓样细胞表面活化抗原Fas（CD95）。各成员的主要功能参见表4-16。

表4-16NGFR超家族成员的功能

成　员	结构域数目	主　要　功　能
NGFR	4	介导神经细胞生长
TNF-RⅠ（CD120a）	4	介导溶解靶细胞活性
TNF-RⅡ（CD120b）	4	信号传递和T细胞增殖
CD27	4	CD70的配体
CD40	4	B细胞生长和记忆细胞产生
4-1BB	4	表达在小鼠活化T细胞表面
OX-40	4	大鼠T细胞标记
Fas(CD95)	3	参与程序性细胞死亡
CD30	6	Hodgkin氏肿瘤特征性抗原，与淋巴细胞存活、增殖有关

2.NGFR超家族的结构特点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，如NGFR、TNF-RⅠ、TNF-RⅡ有4个结构域，CD95有3个结构域，CD30有6个结构域。所有成员N端第一个区域中均含6个保守的Cys以及Tyr、Gly、Thr残基各一个，其它区域亦含4～6个Cys。TNF-RⅠ、CD95、CD40分子之间胞浆区约有40～50%同源性。

（四）趋化因子受体

1988年IL-8基因克隆成功以来，已形成了称之为趋化因子（chemokine）的一个家族。到目前为止，趋化因子家族的成员至少有19个。部分趋化因子的受体已基本搞清，它们都性属于G蛋白偶联受体（GTP-binding protein coupled receptor）,由于此类受体有7个穿膜区，又称7个穿膜区受体超家族（sevenpredicated transmembrane domain receptor superfamily,STR superfamily）。G蛋白偶联受体（或STR）包括的范围很广，除了趋化因子受体外，如某些氨基酸、乙酰胆硷、单胺受体，经典的趋化剂（C5a、fMLP、PAF）受体等都属于G蛋白偶联受体/STR。

图7-6

注：TNF-RⅠ和TNF-RⅡ胞膜外均有4个结构域，N端第一个区域均有6个Cys，TMF-RⅠ其它3个区域均含6个Cys，TNF-RⅡ第二个区域含6个Cys，第3、4区域各含4个Cys。

1.趋化因子受体的种类和结构

（1）趋化因子受体的种类：已发现的趋化因子受体种类有IL-8RA、IL-8RB、MIP-1α/RANTEsR、NCP-1R和细胞趋化因子受体（red bloodcell chemokine receptor,RBCCKR）。有人将能与IL-8结合的IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR（Duffy抗原）归为IL-8受体家族。趋化因子受体的种类和分布见表4-17。

表4-17 趋化因子受体的种类和分布

趋化因子受体种类	受体基因^{（a）、（c）}染色体定位	受体长度（氨基酸）	受体分布^（b）	相应配体
IL-8RA	2q34-q35	350	中性粒细胞、内皮细胞、单核细胞、T细胞、黑素瘤细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞	IL-8
IL-8RB	2q34-q35	355	中性粒细胞、髓样细胞前体、成纤维细胞、嗜碱性粒细胞	IL-8
				GROα
				GROβ
				GROγ
				NAP-2
MCP-1R	3q21	355	单核细胞、T细胞、髓样细胞前体细胞、B细胞、嗜碱性粒细胞、嗜碱性粒细胞单核细胞、髓样细胞前体、嗜碱性粒细胞	MIP-1α
RANTES
MCP-1
RBCCKR	1q21-q25	339	红细胞、肾脏大脑	IL-8
				GROα
				NAP-2
				MCP-1
				RANTES

注：（a）趋化因子受体有功能基因目前已克隆成功4种。MCP-1R cDNA最近已分离成功，但尚未见有基因染色体定位的报道。

（b）受体分布主要根据功能试验和/或配体结合试验。

（c）α亚族中γIP-10、NAP-4、PE-4和ENA-78以及β亚族中CPP-2、MCP-3、MIP-1β和I-309相应受体尚未鉴定出。

（2）趋化因子受体的结构：所有趋化因子受体都属于G蛋白偶联受体/STR，N端在胞膜外，C端位于胞浆内。7个穿膜区（transmembranedomain,TMD）为α螺旋，在TMDⅡ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ由α螺旋内保守的肺腑氨酸所扭结（kinked）,胞膜外和胞浆内各有由亲水氨基酸所组成的三个一不，分别简称为e1～e3(e:extracellular connecting loops)和il～i3（i:intracellular connecting loops）。e1和e2之间由两个保守的Cys形成一个二硫键，有些受体在胞外N端和e3之间也形成二硫键，如IL-8Ra30Cys与277ys形成二硫键。在STR超家族中，趋化因子受体以及经典的趋化剂受体具有以下特点：（1）其长度在STR超家族中最短，约为350氨基酸，其主要原因是N端、C端较短，i3环只含16～22个氨基酸；（2）在氨基酸水平上同源性大于20%;（3）i3富含碱性氨基酸，带正电；（4）N端仿酸，带负是电；（5）胞浆区含有多个丝氨酸和苏氨酸，可能是磷酸化位点；（6）mRNAs多表达于白细胞。

图4-7 趋化因子受体结构模式图

2.IL-8受体家族IL-8R家族是趋化因子受体中能与IL-8结合的不同受体的总称，包括IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR。

（1）IL-8RA：IL-8RA cDNA1991年基因克隆成功，是Holmes等从中性粒细胞cDNA表达文库中分离得到，人IL-8RA基因定位于染色体2q35，与IL-8RB基因密切连锁和高度同源，可能是从同一祖先基因经复制而来。从cDNA推算出IL-8RA由350氨基酸组成，有5个N连接的糖基化位点。裸肽分子量为40kDa，糖基化后55～69kDa，在氨基酸水平上与IL-8RB的同源性为77%。IL-8RA只与配体IL-8（碱性，PI8.0～8.5）结合，这与IL-8RA的结构有关，IL-8Ra N端酸性氨基酸是与IL-8结合的位置，N端Asp11和e3中Gly275和Arg280对于与配体结合至关重要，由于Cys30与Cys277之间形成二硫键，Asp11、Glu275和Arg 280在空间置上十分接近，共同参与同配体的结合。IL-8RA基因表达的细胞种类较为广泛，如中性粒细胞、单核细胞、PGA活化的T细胞、单核细胞样细胞系、黑素瘤细胞、滑液成纤维细胞、HL60细胞和前髓样细胞系THP-1等。

（2）IL-8RB：IL-8RB cDNA是首先从HL60细胞中克隆成功，推断的氨基酸残基数为335，有一个潜在的N连接糖基化位点。IL-8RB可与CXC亚族中IL-8、GROα、GROβ、GROγ和NAP-2结合。人IL-8RB主要表达于髓样细胞，如中性粒细胞、HL60、THP-1和AML193细胞。

（3）RBCCKR：这种受体结合配体的特异性较宽，又称multi-specificreceptor,可结合CXC亚族中的IL-8、NAP-2、GROα和CC亚族中的MCP-1和RANTES。人RBCCKRcDNA1993年克隆成功，基因定位于1q21-q25，成熟受体分子由338个氨基酸组成，分子量为39kDa，与IL-8RB和MIP-1α/RANTESR分别有27%和23%同源性。胞膜外区为66个氨基酸，含有2个潜在的N连接糖基化点，酸性。C端胞浆区长24个氨基酸残基，RBC-CKR似乎不G蛋白调节，可能是一种G蛋白的非偶联受体。最近研究表明，RBCCKR是人红细胞Duffy抗原（gpD），也是微小间日疟原虫（Plasmodium vivax）受体。Duffy血型阴性个体尽管存在着该血型的原因，但不表达Duffy抗原/RBCCKR。RBCCKR作为一种清除受体（clearance receptor)清除血液中趋化因子。这种受体与配体结合的亲和力Kd为5nM，正常血清中IL-8水平在pM水平。在成人呼吸窘迫综合征（ARDS）、脓毒症时，血清IL-8水平可升高至8nM，过高水平的IL-8结合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趋化因子结合到红细胞上后即失去了对靶细胞作用。红细胞的这种清除作用的意义还在于维持一个合适的趋化因子浓度，保证中性粒细胞等敏感地从血液中向趋化因子浓度高的炎症部位动。RBCCKR除表达在红细胞上外，还表达在肾脏、大脑，基因表在这还见于脾、肺和胸腺等。

表4-18 IL-8R家族三个成员的特性比较

	IL-8RA	IL-IRB	RBCCKR
分子量（kDa）	60	60	39
糖基化	有	有	有
G蛋白连接	有	有	可能无
信号转导中Ca²⁺	有	有
受体特异性	IL-8特异性	CXC亚族中几种配体共同	更宽，结合CXC和CC亚族中多种配体（微小间日疟受体）
配体结合亲和力	IL-8（lnM）	IL-8(lnM)	IL-8、NAP-2、RANTES、MCP-1（5nM）
	NAP-2(450nM)	NAP-2(1～2nM)

3.受体的信号转导 IL-8RA和IL-8RB中紧接第三个穿膜区（TMDⅢ）的第二个胞内环（i2）有一段高度保守的DRYLAIVHA序列，与受体信号的转导密切相关，其中DRY对于受体有效地偶联G蛋白是必要的，如用突变方法改变此序列，虽然不影响受体与配体的结合，但几乎完全丧失了配体刺激的生物学活性。IL-8R与配体结合后使与受体结合的异源三体G蛋白分解为α亚单位和βγ亚单位，α亚单位活化磷脂酶C（phospholipase C,PLC），导致胞浆内三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG）增加，分别诱导胞浆内Ca库释放Ca²⁺和PKC的活化。

此外，IL-8RA和IL-8RB C端丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化可能与信号的转导有关。

4.趋化因子受体与病毒最近发现某些感染人或灵长类病毒的开放读框产物与某些趋化因子受体有较高的同源性，这可能与病毒的致病以及病毒所具有的某些生物学特性有关。

（1）人巨细胞病毒（human cytomegalovirus,HCMV）:是一种可感染人上皮细胞、髓样和淋巴样细胞的β疱疹病毒（βHerpesvirus)。HCMV3个开放读框US27、US28和UL33所推断的氨基酸序列在分子结构上均可模拟STR，其中US28产物与人MIP-1α/RANTEsR约有30%同源性，与该受体N端的同源性高达56%。US28产物可与趋化因子β亚族中MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES相结合，但不能结合α亚族中的趋化因子。

（2）Saimiri疱疹病毒（Herpesvirus saimiri,HVS）:是一种感染灵长类动物嗜T细胞的γ疱疹病毒（γHerpesvirus)。HVS开放读框ECRF3产物与IL-8R有近30%的同源性，与IL-8Rb N端的同源性为44%。ECRF3产物与IL-8、GROα和NAP-2均可发生一定程度的结合。

HCMV-US28和HVS-ECRF3探针不能与人基因组DNA杂交，提示疱疹病毒不仅从宿主体内获得了趋化因子受体基因拷贝，而且进行了修饰。类似的现象见于嗜人B淋巴细胞的γ疱疹病毒-EB病毒(EBV),EBV开放读框BCRF1是从宿主体内获得的IL-10基因,BCRF1产物又称为病毒IL-10(vIL-10),可模拟哺乳动物IL-10的抗炎症和抗增殖效应。

二、细胞因子受体中的共享链

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。应用配体竟争结合试验、功能相似性分析以及分子克隆技术发现在细胞因子受体中存在着不同细胞因子受体共享同一种链的现象。

（一）细胞因子受体共享链的种类

在众多的细胞因子中，某些细胞因子的作用十分相似，如IL-3、IL-5、GM-CSF都作用于造血系统，促进造血干细胞或定向干细胞的增殖。IL-6、IL-11、LIF、OSM都能作用于肝细胞、巨核细胞、浆细胞瘤，发挥相似的生物学作用。IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-13均具有刺激T细胞或和B细胞增殖的作用。上述细胞因子功能的相似性已部分在受体水平得到解释，在很大程度上是由细胞因子受体共享链所决定的。目前已知，细胞因子共享链主要有gp310、GM-CSFRβ链和IL-2Rγ链。

1.gp130/LIFR 为IL-6R、单抗MT18在骨髓瘤细胞系U266共沉淀中得到一种130kDa的糖蛋白，命名为gp130。1990年Hibi克隆成功，gp130，属于造血因子受体家族。IL-6、IL-11均能刺激IL-6信赖的小鼠浆细胞瘤系T1165的增殖，能在IL-3、GM-CSF的作用下缩短骨髓多能干细胞的Go期，增强IL-3依赖的人和小鼠的巨核细胞集落的形成，促进体内、体外的特异性抗体反应，诱导肝细胞急性期蛋白的产生。抗gp130能阴断IL-6、IL-11两种细胞因子分别诱导的TF1细胞的增殖，而抗IL-5R只能阴断IL-6诱导的TF1的增殖，表明IL-6、IL-11受体共用一个信号转导链。OSM受体存在着低亲和力及高亲和力两种受体，低亲和力受体即gp130，gp130与LIFR构成高亲和力受体。与在IL-6R、IL-11R中不同，gp130在OSMR中只形成低亲和力受体且不能单独转导细胞因子信号。高亲和力的LIF受体由LIFR和gp130组成，OSM与LIF能竞争结合高亲和力LIF受体，但不竞争结合低亲和力的LIF受体。

表4-19 gp130/LIFR共用链与高亲和力受体组成的关系

配体	低亲和力、特异性结合配体受体			高亲和力受体
配体	多肽链	结构特征	亲和力（kd≈）	组成	亲和力（kd≈）
IL-6	IL-6Rα链	1个ICSF结构域1个HCSF结构域	1～2nM	IL6-Rα/gp130、gp130(二聚化)	40～50pM
		1个ICSF结构域1个HCSF结构域	1～2nM	IL6-Rα/gp130、gp130(二聚化)	40～50pM
IL-11	IL-11Rα链	1个ICSF结构域 2个HCRF结构域	10nM	IL011Rα/gp130	40～800pM
LIF	LIFR	2个HCRF结构域		LIFR/gp130	20～30pM
OSM	gp130	1个HCSF结构域	500pM	gp130/LIFR	5pM
CNTF	CNTFRα链	1个ICSF结构域	10nM	CNTFRα/gp130、LIFR	100～200pM
		1个HCSF结构域（GPI锚）

注：（1）LIF：leukaemia inhibitoryfactor;OSM:oncostatin M;CNTF:ciliary neurotrophic factor.

(2)IGSF:immunoglobulinsuperfamily;GCRF:hematopoietic cytokine receptor family.

(3)gp130转导IL-6、IL-11刺激信号，gp130与LIFR两种链转导LIF、OSM和CNTF刺激信号。

（4）IL-11Rα链（小鼠）与IL-6Rα链和CNTFRα链氨基酸同源性分别为24%和22%。

2.KH97/AIC2B为IL-3R、IL-5R、GM-CSFR所共用。在造血方面，IL-3与GM-CSF均能促进未成熟细胞、混合细胞及粒细胞-巨噬细胞集落的形成，激活单核细胞，促进嗜酸性粒细胞集落形成。IL-5除了促进B细胞分化和分泌抗体外，也具有刺激嗜酸性粒细胞分化作用。用GM-CSFRβ链分别与IL-3、IL-5、GM-CSFRα链共转染的试验证明，这三种细胞因子高亲和力受体中的β链在小鼠和人分别为AIC2B和KH97，它们有56%的同源性。

3.IL-2受体γ链除IL-2R含有γ链外，IL-4R、IL-7R、IL-9R和IL-13R复合物中也共用IL-2Rγ链（γc）。这些受体的相应配体是一组主要作用于T细胞的生长因子。以IL-2γ链异常为主要特征的X联锁严重免疫缺陷综合症患者显示出T细胞发育异常，T细胞的缺乏或数量明显减少，提示IL-2γ链在T细胞的发育中起至关重要的作用。IL-4、IL-7均在T细胞的发育中起作用，它们共用一条信号转导链IL-2Rγ链来传递T细胞增殖的信号。在IL-2受体系统中，α链构成低亲和力受体，中亲和力受体由β、γ链组成，高亲和力受体由α、β、γ三条链组成，其中，γ链相当于其它细胞因子受体的β链，参参与信号传递，而αβ链则相当于α链，主要发挥识别和结合配体的作用。

（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。在IL-2R系统中，受β、γ链的二聚作用对于信号的转导是必须的，缺乏β链胞浆区的IL-2R不能转导IL-2刺激所发生的信号。大多数的细胞因子对细胞的刺激及信号转导与酪氨酸激酶的活化及细胞内蛋白的酪氨酸磷酸化有关，细胞因子与受体结合可以引起受体成分的酪氨酸磷酸化。ERS胞浆区近膜端的60个氨基酸残基是高度保守的，这段同源序列对IL-6、G-CSF、EPO、IL-7的信号转导起着关键作用，提示这些受体可能利用相似的胞膜内信号转导机制。

1.gp130介导信号转导在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信号转导共用链gp130中，其胞浆区约277个氨基酸残基中包含丝氨酸富含区、核苷酸结合区及4个GTP结合模式区。其中的丝氨酸富含区也存在于G-CSFR、IL-2Rβ、IL-4R和EPOR，其它的ERS成员有着明显的同源性。其中一个片段在所有ERS成员中都是保守的，另一个片段存在于G-CSFR、EPOR、KH97中。这两个短的片段中，无论哪个发生突变都将使gp130不能发生酪氨酸磷酸化，丧失信号转导的能。LIFR/gp130异源双体也与酪氨酸磷gp130不能发生要酪氨酸磷酸化，丧失信号转导的功能。LIFR/gp130异源双体也与酪氨酸磷酸化有关。虽然大多数造血因子受体家族成员均不具有酪氨酸激酶结构域，但它们与酪氨酸激酶型生长因子受体相似，生长因子引起与之相关的受体酪氨酸激酶二聚体的形成和激活，而造血因子可能是诱导其受体的二聚体形成并导致相关酪氨酸激酶的活化。已发现在IL-6、IL-11刺激的TF1细胞中检测出分子量97/95kDa的蛋白发生了酪氨酸磷酸化，抗gp130的信号转导中很重要。在不同的细胞系3T3-L1、B细胞杂交瘤、髓样白血病系中发现有不同分子量蛋白的要酪氨酸磷酸化，提示在不同的细胞系中存在细胞特异的酪氨酸激酶及各自特异的底物，这可能是共用gp130的IL-6、IL-11、LIF、CNTF、OSM在不同细胞中生物学作用差异的原因一。JAK2是一种非受体型的酪氨酸激酶，可以被EPO、IL-3、G-CSF、IL-6等多种细胞因子刺激所激活，JAK2可能是这些不同的细胞因子受体信号转导途径中的一个共同因素，这种与受体相联的JAK2激酶可能因受体结构的不同而催化不同的底物，从而导致了JAK2介导了许多不同的生和的学功能。此外，gp130在IL-6、IL-11、CNTF、LIF的刺激后也发生了自身的酪氨酸磷酸抡。

2.KH97/AIC2B介导信号传导在IL-3、IL-5、GM-CSF的信号转导链KH97/AIC2B的胞浆区内也存在着两个产生不同信号所必需的区域：一个是Glu517上游近膜端的约60个氨基酸的区域，它是诱导c-myc和pim-1所必需的；另一个区域是Leu623至Ser763约140个氨基酸的胞浆区域，是Ras、Raf、MAP（丝裂原激活的蛋白激酶）的激活以c-fos、c-jun的诱导所必需的。hGM-CSFRα、β链无任何已知酶的催化区，共转染hGM-CSFα、β链的Ba/F3细胞的地冽同C-Myc、pim-1水平的延长增加相关联的。在小鼠淋巴细胞系转染GM-CSFα、β链后可以引韦胞内数种蛋白的酪氨酸磷酸化并引起增殖反应，α、β链共转染小鼠NIH3T3细胞表达GM-CSFR高亲和力受体，可引起表达的β链胞浆区和另外一个有包浆内40～45kDa蛋白的酪氨酸快速磷酸化。

三、可溶性细胞因子受体

在自然关态下，细胞因子受体（cytokinereceptor,CK-R）主要以膜结合细胞因子受体（membrane-bound cytokinereceptor,mCK-R）和存在于血清等体液中可溶性细胞因子受体（soluble cytokinereceptor,sCK-R）两种形式存在。细胞因子复杂的生物学活性主要是通过基与相应的mCK-R结合后所介导的，而sCK-R却具有独特的生物学意义。近年来，sCK-R水平变化与某些疾病的关系日益受到学者们的重视。部分重组sCK-R（rsCK-R）基因工程产品已进入临床验证，关于sCK-R的产生机理，结构特点及基免疫学功能等方面的基础研究也取得了长足的进展。

（一）sCK-R的产生机理及作用特点

人T细胞白血病病毒I型（HTLV-I）感染的HUT102B2、MT-2等细胞，髓样白血病细胞（HL-60，KG1）及某些人B细胞系（Raji）除了表达多种mCK-R外还可以通过不同方式产生sCK-R，如HUT102B2细胞培养丰清中也可检出高水平sCK-2R和sIL-6R。人PMC体外经PHA刺激培养后也产生大量sCK-2R和sCK-6R。

1.sCK-R的产生大多sCK-R主要来自膜受体的脱落，因此将膜受体阳笥细胞溶解是获得大量sCK-R的一种方法。大多数sCK-R氨基酸序列与mCK-R胞膜外区同源，只缺少跨膜区及胞浆区，但仍可与相应配体发生特异性结合所应。除了膜受体的裂解、脱落产生sCK-R形式外，另一种产生sCK-R的机理是通过受体mRNA不同剪接，产生分泌型mRNA，通过翻译后直接分泌到细胞外，已经证实，细胞内可含有同一种CK-R不同形式的cDNA。sIL-4R、sIL-5Rα链、sIL-6Rα链、sIL-7R以及sG-CSFR等可以这种形式产生（表4-20）。

表4-20 sCK-R的产生机理（举例）

sCK-R种　类	分子量（kDa）(可溶型/膜结合型)	受体胞膜外结构	sCK-R产生机理
sCK-1R	47/68（Ⅱ型受体）	IGSF	膜受体经蛋白酶水解后脱落
sCK-2R	45/55（α链）	（未分类）	膜受体脱落
sCK-4R	/140	ERS	分泌型mRNA翻译、分泌
sCK-5R	/60（α链）	ERS	膜受体脱落和分泌型mRNA翻译、分泌
sCK-6R	50/80（α链）	IGSF+ERS	膜受体脱落和分泌型mRNA翻译、分泌
sCK-7R	/65	ERS	分泌型mRNA翻译、分泌
sG-CSFR	/	IGSF+ERS	分泌型mRNA翻译、分泌
sGM-CSFR	/85	ERS	膜受体脱落
sIFN-γR	/90	干扰素受体家族	膜受体脱落
sTNF-R	33/55或75	NGFR	膜受体脱落

注：IGSF：免疫球蛋白超家族ERS；红细胞生成素受体超家族NGFR：神经生长因子受体家族

2.sCK-R的生物学作用多数sCK-R与相应细胞因子结合的亲和力较与mCK-R为低，可能与sCK-R为单链结构或缺少某些结构区域有关。也有的sCK-R如sIL-4R同天然mIL-4R与相应配体结合的亲和力是相同的，即使低剂量sIL-4R也可特异地抑制IL-4诱导的细胞增殖反应。sCK-R以其多种方式发挥其独特的免疫学功能。

（1）做为细胞因子转运蛋白，将细胞因子运至机体有关产啊位，造成局部细胞因子高浓度区以充分发挥细胞因子的生物学效应。

（2）是膜受体正常代谢途径，有利于处于活化状态细胞恢复至正常水平。

（3）竟争性地结合mCK-R相应配体，抑制mCK-R所介导的生物学作用。

（二）sCK-R与临床

1.检测sCK-R水平在临床中的应用检测某些sCK-R水平辅助临床对某些疾病的早期诊断，了解病程的发展与转归，并可对患者免疫功能状态及预后进行评估，对临床治疗也有一定指导意义。

（1）sIL-2R的检测：近年来国内外学者对sIL-2R进行了大量研究，发现其在血清及其他体不认中水平的变化与临床多种疾病如器官移植排异反应、病毒性感染、恶性肿瘤、创伤及自身免疫性疾病等的病情、病程密切相关（表4-21）。

（2）其他sCK-R的检测：最近在尿中发现一种50kDa sIL-6R分子称为IL-6R-SUP，可以促进小剂量IL-6诱导的小鼠浆细胞瘤T1165的生长。多发性骨髓瘤病人血浆中sIL-6R水平明显升高。风湿性疾病患者血清sTNFR水平异常增设，关工了腔滑液中亦可检出高水平sTNF-R，且活动期水平明显高于非活动期。政党妇女尿中仅可检测到TNF-RⅡ类型的sTNFR,而妊娠妇女尿中TNF-r I和TNF-RⅡ两种类型sTNFR均可被检出，随胎龄增加sTNFR水平逐渐升高，分娩后随之降低，这可能是使胎儿免受TNF作用的一种防护机制。肝脏感染性腹水及癌性腹水中亦可检出高水平sTNFR。此外还发现，sTNFR水平的增设与患者肾功能的减退密切相关。

2.sCK-R在临床应用前景大多数sCK-R与细胞因子结合后阴断细胞因子与膜受体结合，从而抑制细胞因子的生物学活性，应用sCK-R减轻或防止炎症性细胞因子造成的病理损害提供了新的治疗途径。动物实验结果表明，局部注射sIL-1R可抑制IL-1介导的炎症反应。sIL-1R可降低小鼠同种异体心脏移植的排异反应以及大鼠实验性关节炎和过敏性大脑炎。在体外sIL-1R可明显抑制急性髓样白血病病人骨髓细胞的增殖。最近，应用IL-1R基因工程产品开始对治疗关节炎、糖尿病以及防治器官移植排斥等进入临床验证。动物体内注射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。应用sTNFR可减轻TNF在自身免疫性疾病中所介导的病理损害，并可减轻败血症休克。

表4-21 血清sIL-2R水平升高与人类某些疾病的关系

恶性肿瘤

成人T细胞白血病（HTLV-I相关，CD4+T细胞）

毛细胞白血病（对IFN-α治疗有效者sIL-2R水平下降，复发时上升）

急性淋巴细胞白血病

慢性髓样细胞白血病blasticphase(sIL-2R升高先于临床发作)

Hodgkin氏淋巴瘤（与疗效和预后平行）

非Hodgkin氏淋巴瘤（所有T细胞淋巴瘤和大部分Ｂ细胞淋巴瘤，sIIL-2水平与判断预后密切　相关）

肝癌、乳腺癌、胃癌、食道癌、结肠癌、鼻咽癌等

自身免疫或炎症性疾病

类风湿性关工了炎（滑膜液中sIL-2R升高有助于与其他关节炎的鉴别诊断）

全身性红斑狼疮

进行性全身性硬皮病

多肌炎（sIL-2R，sCD8同时升高与急性肌肉炎症平行，常为临床复发前表现）

Kawasaki病、多发性硬化症、Ｉ型糖尿病

病毒感染与其它传染性疾病

甲型病毒性肝炎急性期

乙型病毒性肝炎急性期、慢性活动性肝炎、BHeAg阳性者（sIL-2R往往与病情发作、肝脏病　损平行）

丙型病毒性肝炎

艾滋病（与血清抗体和病期发展相关）

传染性单核细胞增多症

麻疹

呼吸道合胞病毒感染

肾综合征出血热急性期

乳头状瘤病毒引起的尖锐湿疣

麻风（与发热、皮肤组织坏死程度正相关，可的松等治疗后sIL-2R水平迅速下降）

结核病

疟疾

移植及移植排斥

肾脏移植（急性移植排斥、CD3McAb治疗后明显升高，有助于区别感染和药物中毒，环孢　霉素Ａ治疗后明显降低）

肝脏（胆汁中sIL-2R升高是早期肝脏排斥的敏感指标）

异基因骨髓移植后所发生的GVHD

其它

烧伤（往往与病情平等，可能与患者免疫抑制状态有关）

慢性肾功衰竭和肾透析

Wegener氏肉芽肿

评价对体内注射IL-2的免疫反应性

第四节　细胞因子及其受体的检测

细胞因子在机体免疫应答过程中起着十分重要的作用。在某些疾病时，体内细胞因子及其受体表达可发生异常，与机体免疫功能低下或发生病理损伤有关。因此，在临床免疫学中越来越重视对细胞因子及其受体的检测。在基础免疫研究中，常需检测不同条件培养液中细胞因子的活性，并探讨细胞因子产生水平与免疫细胞表型、增殖、杀伤及其它功能的关系。此外，原核细胞和真核细胞中表达的重组细胞因子或经过不同工艺纯化后的产品需测定其活性和含量。

从细胞因子及其受体检测的水平来说，可以分为基因组DNA、mRNA和蛋白三个不同的水平，后者又包括胞浆内、膜表面以及分泌到体液或培养上清等三种不同形式细胞因子。目前应用最多的是检测体液或培养丰清中的细胞因子以及膜表面的细胞因子受体。

一、生物活性检测法

细胞因子生物学活性检测法是根据某些细胞因子特定的生物学活性，应用相应的指示系统和标准品来反映待测标本中某种细胞因子的活性水平，一般以活性单位来表示。生物学检测法一般敏感性较高，直接表示待测标本中的活性水平。但实验周期较长，如集落形成法需10～14；易受细胞培养中某些因素的影响，如血清、pH、药物；易受生物学活性相同或相近的其它细胞因子的影响，如检测IL-2时可受IL-4的干扰，TNF-α和TNF-β（淋巴毒素）表现出极为相似的生物学作用；易受待栓样品中某些细胞因子抑制物的干扰，如IL-1活性可被IL-1受体拮抗物（IL-1ra）所抑制，TNF-α可被TNF-BP所阻断；不能区分某些细胞因子的型和亚型，如IFN-α、β和γ，以及IFN-α中不同的亚型显示相同的生物学活性；某些指示细胞长期培养易发生突变；不同指示细胞对同一种细胞因子的敏感性不同，所慕名而来结果难于标准化；此外，某些人源的细胞因子如hIL-2对小鼠细胞起作用，但鼠源性的IL-2对人的细胞则无刺激作用。

生物学检测的方法大致可分为增殖或增殖抑制、集落形成、直接杀伤靶细胞、保护靶细胞免受病毒攻击、趋化作用以及抗体形成法等几类。

（一）增殖或增殖抑制法

其基本原理是应用某一细胞因子能特异地刺激或抑制某些指示细胞的增殖，通过³H-TbR掺入或MTT法显色，反映待检细胞因子的活性水平。

（二）集落形成法

其基本原理是应用骨髓干细胞体外半固体培养系统，根据不同造血因子能诱导干细胞或定向造血祖细胞形成某一种或某些种类细胞的集落，通过对形成集落形态学、酶学鉴定，计算不同种类集落形成的数量和比例，反映待测标本中CSF的种类和活性水平。

（三）直接杀伤靶细胞

在细胞因子中TNF-α、TNF-β具有直接杀伤某些肿瘤细胞的作用，采用TNF敏感的细胞株如小鼠成纤维细胞株L929，以及WEHI164亚克隆13作为指示细胞，通过³H-TdR释放法或染料染色等可检测待检样品中TNF的活性水平。

（四）保护靶细胞免受病毒的攻击

靶细胞受某些病毒感染后可发生明显病变和死亡，干扰素可保护靶细胞免受病毒的攻击，常用的病毒是水疱性口炎病毒（vesicular stomatitis virus,VSV）,敏感的指示细胞为喉癌的上皮细胞株Hep2和羊膜的上皮细胞WISH，通过干扰素（IFN-α、IFN-β、IFN-γ）抑制病毒致病变的程度，计算出待测样品中IFN的活性单位。

（五）趋化作用

IL-8对多形核细胞、淋巴细胞具有趋化作用，可用小室法或软琼脂趋化法，PMN或淋巴细胞作为指示细胞，以细胞趋化的程度来反映样品中IL-8活性水平。

（六）抗体形成法

IL-6可在体外刺激某些B淋巴细胞系产生和分泌免疫球蛋白，常用的指示细胞有分泌IgG的ARH-77、CESS和分泌IgM的SKW6.CL-4。在一定的条件下，待检样品中IL-6水平与培养细胞上清IgG或IgM水平正相关，通过标准IL-6的对照可推算出待检样品中IL-6的活性。

表4-22　细胞因子生物学活性检测方法（举例）

被检细胞因子	实验系统		可干扰的因素
IL-1	D.10（小鼠T细胞）	增殖法（3H-TdR、MTT）	人IL-2；小鼠IL-2、IL-4、IL-7、GM-CSF、TNF等
	小鼠胸腺细胞	增殖法	TGF-β1、β2抑制作用
	IL-4（小鼠胸腺瘤）	CTLL转换法（增殖法）	小鼠IL-4
	黑素瘤细胞A352	增殖抑制法
IL-2	CTLL（小鼠杀伤性T细胞系）	增殖法	小鼠IL-4
IL-3	KG1（髓样白血病细胞）	增殖法
	TF-1（前髓样细胞）	增殖法	EPO、IL-5、IL-6、GM-CSF
	小鼠造血细胞系FDCP-1	增殖法	GM-CSF
	人巨核母细胞白血病细胞系Mo7E	增殖法	GM-CSF、IL-9
	骨髓半固体造血祖细胞集落形成	20α类固醇脱氢酶	GM-CSF
		集落种类和数量	GM-CSF、IL-1、IL-6、G-CSF、M-CSF
IL-4	小鼠B细胞	诱导CD23、MHCⅡ类	IFN-γ有抑制作用
		抗原表达
	PHA刺激的小鼠T细胞	增殖法	IL-2
	IL-4依赖细胞株	增殖法	IL-2
	人IL-4R转染CTLL	增殖法	IL-2

续表1

被检细胞因子	实验系统		可干扰的因素
IL-5	抗Ig（或SAC）刺激B细胞诱导人或小鼠骨髓半固体培养中嗜酸性粒细胞成熟	增殖法	IL-3
	抗Ig处理的小鼠B细胞	IgM分泌
	BCL-1（B淋巴瘤细胞）	增殖法	IL-4
IL-6	TF-1（前髓样细胞）	增殖法	EPO、IL-3、IL-5、GM-CSF
	B9（小鼠杂交瘤细胞）	增殖法	小鼠IL-4、IL-11
	7TD1（小鼠杂交瘤细胞）	增殖法	IL-11
	BM60	增殖法
	HepG2（肝细胞）	Fibronogen产生	LIF
	CESS（EBV转化人B细胞）		IgGβ1、TGF-β2有抑制作用
	DKW6.CL-4	IgM产生	TGFβ1、TGF-β2有抑制作用
IL-7	骨髓前B细胞	增殖法
IL-8	中性粒细胞	软琼脂趋化法	其它化学趋化物质
		小室趋化法	G-CSF、M-CSF
IL-9	Mo7E（巨核细胞白血病系）	增殖法	IL-3、GM-CSF
IL-11	7TD1（小鼠杂交瘤细胞系）	增殖法	IL-6
	B9（小鼠杂交瘤细胞系）	增殖法	小鼠IL-4、IL-6
	T1165	增殖法	IL-6
IL-12	PBMC	IFN-γ产生	IFNα/β/γ
	PHA活化T淋巴母细胞	增殖法	IL-2、IL-4
	PBL	LAK杀伤（与IL-2协同）	IL-2、IL-6
	骨髓祖细胞	GM集落形成	IL-3；TGF-β有抑制作用
	TF-1（前髓样细胞）	增殖法	EPO、IL-3、IL-5、IL-6
	小鼠造血细胞FDCP-1	增殖法	IL-3
	人巨核母细胞白血病细胞系Mo7E	增殖法	IL-3、IL-9
	AML-193	增殖法
	造血祖细胞	粒细胞集落形成	IL-3、IL-9
	中性粒细胞	活化后超氧释放	GM-CSF
	WEHI164亚克隆13或L929	杀伤作用	GM-CSF、IL-6
			TNF-α和TNF-β（LT）有相似的杀伤作用

续表2

被检细胞因子	实验系统		可干扰的因素
PDGF	成纤维细胞和SS、WHG、WI26、WI28	增殖法	FGF（1、2、5）、EGF、TGF-β、IL-1、TNF等
INF-α/β/γ	上皮细胞如Hep-2、Wish	抵抗病毒（如VSV）的致病变作用	FN-α/β/γ有相似的生物学活性
TGF-β	成纤维细胞（半固体培养）	增殖法
	成骨细胞单层培养	增殖法
	PHA刺激PBMC	增殖抑制法
	ConA/IL-1诱导胸腺细胞	增殖抑制法	IL-2、IL-4
	人黑素瘤细胞A375	增殖抵制法	IL-1、IL-2、IL-4

二、免疫学检测法

免疫学检测法的基本原理是细胞因子（或受体）与相应的特异性抗体（单克隆抗体或多克隆抗体）结合，通过同位素、荧光或酶等标记技术加以放大和显示，从而定性或定量显示细胞因子（或受体）的水平。这类方法的优点是实验周期短，少受抑制物或相似生物池功能因子的干扰，如抗体的特异性高可区分不同型或亚型的细胞因子（如IFN），一次能检测大量标本，易标准化。与生物学活性检测方法相比，免疫学检测法在许多情况下敏感性低于前者，所得结果不表示生物学活性，有的McAb只能识别重组的细胞因子，在检测天然的细胞因子中受到限制。

免疫学检测的方法多采用ELISA和RIA法，可以分为平心法、竞争法和间接法。

（一）ELISA（或RIA）平心法

根据抗体性质和特异性不同可有以下几种不同的平心法ILISA。

1.PcAb与McAb夹心法　用纯化的多克隆抗体（PcAb）包被板子，加待检细胞因子（或可溶性受体）和标准品，上层加酶标记的McAb。有时为了增加敏感性，上层加McAb后再用酶标记第二抗体显色。

2.McAb与PcAb夹心法　用McAb包被板子，加待检样品，上层加酶标记的PcAb。有时为了增加敏感性，上层加PcAb后再用钊对PcAb的酶标记抗抗体。

3.双McAb夹心法选择和应用识别同一个细胞因子（或受体）分子上不同表位的两种McAb，其中一种包被板子，另一种McAb标记酶。由于单克隆抗体亲和力识别表位地匀一，从质量控制角度来看，一般比上两种夹心法易控制。如目前已商品化检测细胞因子（或其受体）的检测盒大多采用双单克隆抗体夹心法。

4.细胞、McAb夹心法用表达IL-2R的MT-1细胞包被板子，加入待检IL-2或标准品，上层加¹²⁵I标记的McAb，根据γ计数cpm值推算出待检IL-2含量。

（二）竞争法

有报道用况争法检测IL-2水平。用免抗IL-2PcAb包袱板子，同时加入¹²⁵I标记的IL-2和待测IL-2，根据γ计数cpm值得知待检IL-2对¹²⁵I-IL-2与PcAb竞争结合的程度，从而推算出待测标本IL-2的含量。这种方法检测IL-2的敏感性可达50pg/ml。

为了增加敏感性，在上述系统中可再连接上生物素，再用链霉亲和素（streptavidin）酶标记物进行放大。此外，还可用化学发光、改进显色底物等措施提高检测方法的敏感性。

表4-23 细胞因子生物学活性与免疫学检测方法的比较

	生物学活性法	免疫学检测法
原理	细胞因子特定的	细胞因子与相应抗体
	生物学活性	特异性结合反应
结果表示	生物学活性水平	含　量
敏感性	一般较高	一般较低
	（与细胞表面高亲和力受体有关）	（加放大系统可明显升高）
特异性	低	高
（识别类型、亚型）	（不能）	（不可能）
周　期	较　长	短
受实验条件影响
培养条件	大	小
指示细胞敏感性差异	大	／
指示细胞突变	可发生	／
生物学作用相同因子干扰	大	小
样品中特异性或非特异性	大	小
抑制物干扰
重复性	较　差	较　好
标准化、大量检测	困　难	容　易

三、胞浆或胞膜细胞因子（或受体）的检测

许多细胞因子产生过程中，有一个胞浆到胞膜，再释放到体液或培养上清中的动态变化。一般可采用免疫组织化学染色技术或免疫荧光技术检测细胞或组织切片中细胞因子（或受体）定位（胞浆、胞膜），产生细胞的频数，以及胞浆、胞膜、上清中浓度改变的动态变化。目前已报道IL-2、TNF-α、IFN-γ等细胞因子以及几科所有细胞因子的受体可用这类方法进行检测。流式细胞仪（FCM）与间接免疫荧光法相结合检测细胞膜表面细胞因子受体，可获得客观正确的结果。用同位素标记配体或标记抗细胞因子受体的抗体，进行竞争结合试验，可检测细胞因子受体表达的数量以及亲和力大小。

四、　核酸标记技术检测法

通过核酸标记技术可将细胞因子cDNA作为基因探钊检测细胞内细胞因子基因组DNA或mRNA。主要有以下几种方法：

1.应用同位素（或非同位素）标记的cDNA探针，检测经Northernblot后细胞因子mRNA水平或采用打点杂交法。

2.应用标记cDNA探钊与细胞或组织切片进行原位杂交，然后进行放射自显影。

3.细胞因子mRNA经反转录为cDNA，用特异性细胞因子引物经聚合酶链反应（PCR）扩增细胞因子cDNA,Southern blot后用标记探针检测特异细胞因子DNA水平。

（金伯泉）

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第五章　补体的分子生物学

补体系统由30多种蛋白分子所组成，是迄今所知机体中最复杂的一个限制性蛋白水解系统（limited proteolysis system）,根据各成分功能不同，将它们分为三组。第一组为补体系统的固有成分共14个蛋白分子。即C1（含三个亚组分：C1q、Clr和Cls）、C4、C2、C3、C5、C6、C7、C8、C9、B因子、D因子和P因子。其中C1、C4和C2仅参与经典激活途径的活化；B因子、D因子和P因子仅参与替代途径的反应；C5-9则为上术两条激活途径共同的末端效应序列。第二组为调节与控制补体系统活化的分子，包括：C1抑制物（C1INH），C4结合蛋白（C4bp）、膜辅因子蛋白（MCP）、促衰变因子（DAF）、蛋白S（PS）、H因子、Ⅰ因子、血清羧肽酶N、S蛋白、CD59、SP40/40及同种限制因子（HAF），又称C8结合蛋白（C8bp）。第三组为补体的受体分子，有C1q受体（C1q-R）、I型补体受体（CR1）、Ⅱ型体受体（CR2）、Ⅲ型补体受体（CR3）、Ⅳ型补体受体（CR4）、Ⅴ型补受体（CR5）、H因子受体（fH-R）及C3a受体（C3a-R）和C5a受体（C5a-R）等。

在正常生理情况下，绝大多数补体固有分子均以非活化形式存在于血清中，当受到某种激活剂作用后，即出现一系列级联反应，各种补体固有分子依次活化，最终产生溶细胞性效应。补体分子在活化过程中，可不断形成具有酶活性的中间复合体（如C4b2a，C4b2a3b，C3bBb及C3（b）nBb等），裂解有关的补体分子产生多种活性肽和蛋白片段，发挥不同的生物学效应。但补体系统的级联活化反应，又受着各种调节分子的严格控制，借以限制补体活化的程度及维持体内补体水平的平衡。

补体系统的主要生理功能是促进吞噬和溶解靶细胞。因此，是机体免疫防御机制的重要组成部分，对消除外来抗原的侵害，维护机体内环境的平衡具有重要作用。但另一方面，在一些非免疫性因素的刺激下，补体系统的活化又可产生炎症反应，并影响凝血及纤溶系统，导致机体正常组织细胞的损伤。因此，补体既是生理性的防御物质，又是造成病理性损伤的介质。

80年代以来，由于分子生物学技术的进展，已对绝大多数补体分子的基因克隆成功，并揭示了它们的核苷酸和氨基酸序列，从而为研究补体系统各成分的结构及功能创造了有利的条件。本章将着重介绍各种补人本蛋白的结构及其功能。

第一节　补体固有成分的分子结构及功能

补体系统两条激活途径中，涉及到14个补体蛋白（C1-9，及B、D、P因子）的参与。近年来，由于分子遗传学和分子克隆技术的应用，已阐明许多补体分子的结构、功能、生物合成及遗传特征，从而大促进了人们对补体系统激活过程机理的认识和对各个补体分子功能的深入了解。

一、C1分子

C1是经典激活途径中的起始成分。它是由1个分子的C1q和2个分子的C1r及2个分子的Cls借Ca2+连接而成的大分子复合物。分子量约为750kDa。其中C1q为具有识别作用的亚单位，C1r和C1s为具有催化作用的亚单位。

（一）C1q

C1q为各种补体分子中分子量最大（410kDa）的γ球蛋白。其分子结构较特殊和复杂，由A、B、C三种不同类型的肽链所组成。其中A、B、C链各6条，共18条。A、B、C三种肽链的分子量不尽相同，分别为24、23和22kDa，各含有222-226个氨基酸残基，且彼此同源。每条肽链由含半胱氨酸残基的一个短的N末端区所组成，接着为一段81个氨基酸的胶原序列（即重复的三股序列Gly-X-Y,Y处通常为羟脯氨酸或赖氨酸残基）。该序列的其余部分为非胶原性的。A、B链间及两条C链间各有一个二硫键相连接。18条肽链中每三条不同的肽链组成一条三股螺旋，故共有6条这样的结构。每条螺旋的肽链均由丝状胶原样成分组成。在6条螺旋结构C端由于氨基酸序列的随机卷曲而形成6个花蕾状的球形头部，呈花朵形展开。在近N端约为1/2全长的螺旋结构呈束状并平行排列，其N末端为C1q的尾部。因此在电镜下观察，C1q分子的图像酷似一束盛开的郁金香花（图5-1）

图5-1　C1q的结构（模式图）

C1q的胶原样区有结合C1r和C1s的部位。并证实聚合的C1q刺激B细胞增强其产生Ig的作用，也是通过其尾部而完成的。C1q的关部含有能识别IgFc片段上补体结合部位的位点（C1q与C1q-R相互作用），且由于6个球形头部呈花朵形展开，更增加了其与Ig接触的机会。C1q同1个分子的IgM结合即可被活化，但至少需同两个IgG分子结合才能被活化，而且两个IgG分子在细胞膜上的距离不得少于700nm。C1q对人4种IgG亚类的结合亲和力依次为：IgG3>IgG1>IgG2>IgG4。

Reid等已对C1q分子的A、B链做了部分氨基酸分析，并完成了A、B链的cDNA克隆及序列分析。因此，C1q分子的大部分一级结构已经明确。编码C1qA、B、C三条肽链的基因均定位于人的第1号染色体的短臂34.1-36.1区。

（二）Clr和Cls

Clr和Cls均为单一多肽链分子，又都是丝氨酸蛋白酶（原）。Clr和Cls 多肽链均由接近700个氨基酸所组成。位于C末端的约250个氨基酸为丝氨酸蛋白酶区，与胰蛋白酶和糜蛋白酶同源。同大多数补体蛋白一样，它们都是镶嵌（mosaic）蛋白，即由不同氨基酸组成的固定基序组合而成，并且很可能代表独立的折叠功能区或结构功能域（module）。

电镜下观察表明，Clr和Cls的分子构型极为相似，均呈一端大一端稍小的哑铃状分子。

图5-2　Clr/Cls分子的结构

两个分子的Clr和同等分了的Cls借Ca2+连接成扭曲的“8”字形，盘架于C1q近头部的6条螺旋结构间（图5-3）。Clr和Cls的分子量条螺旋结构间（图5-3）。Clr和Cls的分子量均为85kDa。它们激活后，在分子内的精氨酸与亮氨酸残基间断裂，形成分子量分别为57kDa和28kDa的A、B两个片段，但链间仍以二硫键相连接，故整个分子并末分离。在B片段上含有丝氨酸蛋白酶活性点，为其催化英勇区（图5-2）。A片段上有Clr和Cls相互反应的的功能区。反应功能区朝向中心，催化功能区位于外侧。在一般C1INH与C1r结合着，而一旦有免疫复合物结合到Clq时，C1INH的抑制作用即行移除，并通过C1q的胶原性柄将其头部的移动传递到其核心区，并从此处再传递到与其相连接的C1r，诱导C1r构钟爱改变并裂解活化。活化的C1r（C1r），再作用于C1s使之成为活化型C1s（C1s）。

图5-3　C1分子（C1q、C1r和C1s）的结构（示意图）

目前C1r和C1s的cDNA克隆均已成功，并进行了全部序列分析。编码C1r的基因定位于人的第12号染色体短臂13-ter，与编码C1s的基因相连。

二、C4分子

C4是经典激活途径中第二个被活化的补体成分，分子量约为210kDa，由α（90kDa）、β（78kDa）及γ（33kDa）三条肽链借二硫键连接组成（图5-4）C4的分子结构较为特殊，其α链中含有一个在半胱氨酸和谷氨酸残其间形成的内硫酯键。α链的N端有C1s丝氨酸蛋白酶的作用点。当C1s将C4α链的精氨酸-丙氨酸键（76-77位）裂解后，形成大小不等的两个片段。小片段C4a（8.6kDa）释放入液相中，其为一弱的过敏毒素，具有激酞样作用，可诱导肥大细胞释放组胺，增加血管的通透性引起局部渗出性炎症，但其活性不到C3a或C5a的1%。大的片段C4b其α`链的内硫酯键被水解，并暴露出一个自由的硫氢基和一个谷氨酰胺残基的高度反应性酰基，通过转酯反应而将C4b固定到膜固相上。但C4b只能在其产生处或附近部位结合，因高度反应性的酰基能迅速与H₂O反应，生成稳定的无共价结合功能的羧基（详见图5-7）。

一个C1s丝氨酸蛋白酶可以裂解多个C4分子，但产生的C4b只有1/10能结合到膜固相上，而且其中也仅少数与C2结合。C4b的功能，除主要参与经典激活途径中C3转化酶（C4b2a）和C5转化酶（C4b2a3b）的形成进一步介导补体后续成分的级联反应外，还可通过与效应细胞膜上的CR1结合促进吞噬、调节补体活化，以及参与防止免疫复合物的沉积及中和病毒的作用。近年认为，C4可能与免疫识别及维持免疫自稳功能也有关。

编码人C4的基因定位于第6号染色体的HLA-DR和HLA-B位点间一段基因组DNA上。C4由两个基因C4A^*和C4B^*所编码，因此血清中的C4分子也有两种类型即C4A和C4B，但二者具有高度同源性（仅有少数氨基酸不同）目前C4A^*和C4B^*的cDNA克隆均已成功并进行了序列分析。C4A、C4B、B因子及C2均属于MHC的第Ⅲ类分子。

图5-4　C4分子其裂解片段（模式图）

三、C2分子

C2的序号似是补体的第2个成分，但在经典激活途径的激活顺序上却在C4以后被活化。C2分子的一级结构已全部搞清楚，它是由723个氨基酸残基组成的单肽链糖蛋白，分子量约110kDa（图5-5）。当C2与已固定于细胞膜固相上的C4b结合为复合物时，C1s丝氨酸蛋白酶可从C2肽链的精氨酸和赖氨酸（223-234）间，将C2裂解为两个片段，即C2a和C2b。C2b由N端223个氨基酸残基构成，分子量为35kDa，由细胞膜表面释放入液相中，其生物学活性至今不明。C2a由509个氨基酸残基组成，分子量为75kDa，它是构成经典激活途径中C3转化酶（C4b2a）和C5转化酶（C4b2a3b）的酶原部分。C2a的肽链上含有裂解C3和C5的蛋白酶活性点，C3转化酶与C5转化酶对C3和C5的裂解，均是由C2a的酶活性点起催化作用。

5-5 C2分子的结构（模式图）

注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为3个SCR

通过对C2的cDNA序列和氨基酸序列分析发现，C2与B因子间具有结构上的同源性。其中C2a与Bb同源，均含有裂解C3和C5的酶活性点；C2b和Ba同源，均由3个约60个氨基酸残基的短同源重复序列（shortconsensus repeat,SCR）构成。编码C2的基因定位于人的第6号染色体短臂21区（基因长度8kb）。

四、C3分子

C3处于两条激活途径的汇合点，在补体系统活化过程中起着枢纽作用，并为替代途径激活的关键分子。C3的α、β两条肽链组成，之间以二硫键相连结，分子量为195kDa，其中α链为115kDa，β链为75kDa（图5-6）。其在血清中的含量高于其它补体分子，约为0.55-1.2mg/ml。同C4分子一样，C3分子的α链在半胱氨酸和谷氨酸残基之间也有一个内硫酯键（Cys-S-CO-Glu）。此环状结构水解后，可形成一个转移性结合点，认为这是C3b由液相结合到固相上的结构条件，也是C3以缓慢的速率水解导致其构象改变出现能与B因子具有亲和力的“变构”C3b的分子基础。当C3转化酶从C3α链N端一个精氨酸-丝氨酸键（第77-78位）外将C3裂解后，可产生一个9kDa的小片段C3a（释放到液相中去），其余部分为C3b。同时，新生的C3bα`链内距N端5kDa的硫酯键断裂，在谷氨酰胺基上出现一个具有转酯作用的高度或多糖等分子中的羟基（R-OH）共价结合，形成新的酯键。同样，也可与靶细胞上的氨基形成酰键（-CONH-）。这样，新生的C3b便可结合于靶细胞表面，而其半胱氨酸则通过接受1个质子形成硫氢基（-SH），从而获得转移性。需要提及的是，上述形成的反应性酰基极不稳定，若在60秒内未同碳水化物发生转酯反应，则反应性酰基即与水分子反应形成羧基，从而使C3b失去共价结合的能力（图5-7）。一般细胞表面都有足够的糖类（常以糖蛋白、糖脂或多糖形式存在）因此新生C3b得以通过上述转酯作用而固定于细胞上（外来的或自身的）。通过上述转酯反应而获得结合活性的C3b可与c

4b2a结合形成经典途径的C5转化酶（C4b2a3b），或与Bb结合形成替代途径的C3转化酶（C3bBb）和C5转化酶（C 3bnBbC3b也可在H因子和I因子的作用下，变为无活性的C3bi，并再I因子裂解为C3dg和C3c（图5-8）。C3d可能是C3裂解的最终产物，只有在细菌或炎灶分解产物的作用下，才能裂解为C3d和C3c。还报道有C3e片段，可能来源于C3c。

C3各个裂解片段的生物学活性不一。C3a为过敏毒素，能直接作用于肥大细胞和嗜性粒细胞，使之释放组胺，引起血管扩张，通透性增加，平滑肌收缩及局部水肿。但其作用远较C5a弱。此外，C3a还具有使吞噬细胞定向移动以促进吞噬的趋化作用，以及抑制特异抗体反应、非特异性多克隆反应和抑制白细胞移动抑制因子（LIF）产生的作用。C3b的生物学活性烄广，概括起来有以下几个方面：（1）参与替代途径中两种C3转化酶[起始C3转化酶（C3bB）和放大C3转化酶（C3bBb）]，以及两条途径中两种C5转化酶（C4b2a3b和C3bnBb）的形成；（2）启动替代激活途径中的正反馈放大回路；（3）调理促进吞噬及免疫粘连作用；（4）参与免疫调节，如作为B细胞活化的非特异性刺激信号，作为B细胞的致有丝分裂原促进B细胞增殖，与抗体协同增强ADCC作用和刺激单核细胞释放前列腺素E（PGE），嵌入抗原、抗体复合物的网格结构中，使二者的结合键断裂从而是产生对可溶性免疫复合物的溶解作用等。C3bi具有促进吞噬和与抗体协同增强ADCC反应的作用。C3c和C3dg可的抑制抗原、有丝分裂原或同种异型抗原诱导的T细胞增殖，C3e则可引起白细胞增多。

人的C3基因定位于第19号染色体，有两种常见的同种型C3S和C3F。此外还有十余种少见型及罕见型，其中C3F与肾小球毛细血管性肾炎和部分脂质性营养不良有关。C3遗传性缺陷少见，但如发生缺陷，则易引起反复化脓性和革兰氏阴性菌的感染。

图5-6　C3分子的结构（模式图）

五、C5分子

C5是形成膜攻击复合体（MAC）的第1个补体分子。C5由以二硫键相连接的α、β链组成，分子量190 kDa，其中α链为115kDa，β链为75kDa（图5-9）。C5与C3和C4的结构相类似，但没有链内硫酯键。靠近N端的第74-75位精氨酸一亮氨酸键为C5转化酶作用的部位。在C5转化酶的作用下，C5α链N末端裂解出一个分子量为11kDa的小片段C5a进入液相中，其余部分为110kDa的大片段C5b，仍结合在细胞膜表面。亲生的C5b在极短时间内能保持与C6结合的构象，可与C6非共价结合形成一牢固的C5b6复合物，并通过与C3b的可逆性结合而固定的细胞膜上。但C5b生成后其潜在的生物学活性存在时间非常短促，若无C6结合则迅速衰变为C5bi。

C5b只形成MAC参与细胞溶解效应，而C5a却具有广泛的生物学活性。概括起来有以下几方面：（1）过敏毒素作用：C5a是具有过敏毒素作用的补体裂解片段中作用最强的介质，较C3a强20倍，较C4a强2500倍。此外，C5a还可不依赖于肥大细胞释放组胺，即通过直接作用于血管内皮细胞而增加血管的通透性。（2）趋化作用：高浓度的C5a是中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞的趋化剂，可刺激这些细胞沿着浓度定向移动。值得注意的是，被血清羧肽酶N切C5a C端精氨酸残基而形成的去精C5a虽丧失了使肥大细胞分泌组胺的能力，但仍具有较强的趋化活性，是补体活化后产生趋化作用的主要因素。（3）促代谢作用：高浓度的C5a可刺激中性粒细胞和单核细胞的氧化代谢，提高其cGMP的水平，有利于促进溶酶体与细胞膜的融合，释放溶酶体酶。此外，C5a还可刺激中性粒细胞粘附及增强其产生超氧化物。（4）免疫调节作用：近年体外研究表明，C5a对免疫应答有明显增强作用，如可诱导单核细胞分泌IL-1、IL-6、IL-8及TNF-α等细胞因子，促进抗原及同种异体抗原诱导的T细胞增殖及B细胞产生抗体等。C5a的上述生物学活性的利于增强机体的防御机能，但由其导致的炎症反应也可造成对机体的损伤。编码入C5的基因定位于第9号染色体长臂32-34区。

图5-7　C3b的酯化反应（图解）

图5-8　C3各种裂解片段的产生（图解）

图5-9　C5分子的结构（模式图）

六、C6和C7

C6和C7有许多相似之处，均为单链糖蛋白，且分子量也相近分别为128kDa和121kDa。编码C6和C7分子的基因可能由共同的祖基因进化而来。C6和C7在氨基酸水平上有33.5%的同源性。近几年来，对C6的结构及功能进行了较深入的研究，由cDNA序列推导成熟C6的全部多肽链含有913个氨基残基，前面还有21个独特氨基酸残基组成的信号肽，其碳水化物的含量为4-6%。在肽链的第303位和834位氨基酸残基处，可能为两个天冬酰胺连接的糖基化部位。C6中还含有大量的半胱氨酸残基（总数为64个），集中在多肽链的氨基末端和羧基末端部分，其中氨基末端的位置由半胱氨酸残基所占据。

C6和C7中都含有低密度脂蛋白（LDL）受体结构功能域、EGF前体结构功能域、Ⅰ型凝血敏感蛋白（TSP-1）结构功能域和SCR结构功能域，且排列方式相同。应用滤纸结合的C6片段进行研究表明，C6与C5b的结合部位为由2个SCR和2个Ⅰ因子结构功能域（FIMs）所组成的大小为34kDa的羧基末端的片段。在C6和C7活化过程中，二者均无分子的裂解，推测可能是由于其分子构型的改变而成为具有结合活性的形式。C6和C5b以非共价形式结合形成的C5b6复合物仍疏松的与C3b呈可逆性结合，且具有亲水性不能插入膜内。而一经与C7结合，即出现亲水-疏水两性转换，同时产生亚稳态膜结合部位。这样，c

5b67便脱离C3b附着部位转移至膜表面，然后通过复合物中C7的疏水性紧紧固定在膜脂质双层中。疏水区的暴露系由于C5b67复合物的构象变化所致。但新生的亚稳态C5b67复合物仅有100毫秒的生存其，如不及时同膜结合，又可因复合物重排使疏小区折叠而失去膜结合活性。此外，无论液相或结合到膜上的C5b67复合物均可自行聚合而丧失其介导的溶细胞活性，但仍具有趋化作用。C6和C7可能还有触发淋巴细胞母细胞化的作用，因在单相混合淋巴细胞反应（MLR）中，加入抗C6及C7的抗体Fab能抑制淋巴细胞增殖。

编码C6和C7和的基因定位于人的第5号染色体上且相连锁。C6及C7均具有遗传多态性，编码C6的两个等位基因（C6A和C6B）已确定，东方人群中C6B的基因频率较高。C6及C7的cDNA已克隆成功，发现它们与C8和C9具有一定的同源性。

七、C8分子

C8是由α、β、γ三条肽链组成的三聚体糖蛋白，分子量为155kDa。其中α链和β链均为64kDa,γ链为22kDa。α链和γ链间以二硫键共价结合，而α链与β链间则为非共价键结合（图5-10）。C8分子中也含有TSP-1和LDL受体结构功能域。在C8α和C8β多肽链的中央（157-501个氨基酸残基间），几科不含半胱氨酸残基，为与细胞毒性T细胞及NK细胞产生的穿孔蛋白（perforin）有同源性的结构功能域。在α和β链中含有极高比使的疏水性氨基酸。β链分布在C8分子的表面，其与C5b的相互作用是极性的，并具有高度特异性。C8与C5b-7的结合部位为其β链。当C8与c 5b-7结合后，通过C8分子的构象变化，使其α链插入膜脂质双层的烃核中，形成直径约1.6nm的空膜孔道，可使细胞同的离子缓缓流出，但不会导致细胞溶解。C5b-8复合物能促使C9的聚合但机理尚不清楚，可能是降低了C9聚合的活化能所致。另外研究表明，C9是通过C8而同c 5b-8结合的，因C9不能同C5b-7相结合，而其同C5b-8的结合则可被抗C8的抗体所抑制。

图5-10　C8分子的结构（模式图）

C8的基因定位较复杂，其中编码α链和β链的基因C8A和C8B定位于人的第1号染色体，而编码γ链的基因C8G则定位于第9号染色体的长臂。目前已对C8β链的cDNA克隆成功，并做了序列分析，发现其与C9具有高度的同源性，而且二者均含有丰富的半胱氨酸的膜嵌入区。C8的α链和β链在遗传上也呈高度多态性，二者约有33%的氨基酸序列相同，而与C7和C9则约25%相同

八、C9分子

C9是形成膜攻击复合体（MAC）的最后个分子，为一单链糖蛋白，分子量79kDa。经对cDNA推导的氨基酸序列分析发现，C9为一两性分子。C端37kDa由疏水性氨基酸组成称C9b，N端34kDa由亲水性氨基酸组成称C9a因此C9以其羧基端部分嵌入细胞膜的脂质双层中。而N端则为与c 5b-8相结合的结构域。C9具有自发聚合的作用，但聚合很慢，在37℃下需3天才能完成，而在C >5b-8的催化下，10分钟内即可完成。由12-16个C9分子聚合形成的多聚体C9，可形成内径10nm、壁厚2nm的中空穿膜孔道嵌入膜内（图5-11）。孔道的内面由许多亲水性氨基酸残基和碳水化物组成，而与双层脂接触的管壁外面则是疏水性氨基酸残基。由于细胞内容物的外漏，最终可导致细胞溶解破坏。C9分子的多肽链与C8α和C8β结构上相类似，也含有TSP-1、LDL受体前体结构功能域及与穿孔蛋白同源的结构功能域。由于C9和穿孔蛋白在结构和功能上均非常相似，推测二者可能具有共同的祖基因。编码入C9的基因定位于第5号染色体上，末发现C9有多态性。

九、B因子

B因子（factor B,Bf）替代激活途径中的重要成分，由Blum于1959年首先发现。B因子为由733个氨基酸残基组成的单链糖蛋白（糖含量约7%），分子量93kDa。由于这些氨基酸的迂回折叠形成三个大小相近似的球形区。其中1个为Ba，其余两个呈哑铃状为Bb。Bb中靠近N端的一个球形区可同C3b结合，另一个球形区可能是催化区（图5-12）。在Mg²⁺存在的情况下，B因子可与C3b结合形成C3bB，被血清中的D因子裂解为分子量为33kDa的Ba和63kDa的Bb两个片段。后者3再与C3b结合形成替代途径的C3转化酶（c3bBb）和C5转化酶（C3bnBb）。两种酶中的Bb均具有丝氨酸蛋白酶活性，是裂解C3和C5的活性部位，但C 3bBb和C 3bnBb均不稳定，易衰变失去活性。

图5-11　膜攻击复合体（MAC）的结构（模式图）

图5-12　B因子的结构（模式图）

注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为3个SCR

近年研究发现，B因子的两个裂解片段还具有免疫调节作用。其中Bb能促进经金黄色葡萄球菌Cowan I株（SAC）刺激活化的B细胞增殖，而Ba则对B细胞生长因子（BCGF）诱导的进入活化状态的B细胞增殖有明显抑制作用，且呈浓度依赖关系。B因子和C2均属于补体超家族的成员，二者的编码基因紧密连锁。编码B因子的基因定位于人的第6号染色体短臂21区，基因长度6kb，含18个外显子。

十、D因子

D因子是启动替代途径激活的重要成分，为由222个氨基酸残基组成的单链丝氨酸蛋白酶，分子量仅25kDa。D因子在血清中的浓度很低（1-2μg/ml），主要以活化形式而存在。但可能还有一种以酶原形式而存在的由239个氨基酸残基组成的D因子。具有活性的D因子（D）可能在第234-235位的精氨酸-赖氨酸键处将B因子裂解为Ba和Bb两个片段，从而启动替代途径的级联活化反应。D因子的部分cDNA已克隆成功，并进行了序列分析，发现其与其它几种丝氨酸蛋白酶（如胰蛋白酶、糜蛋白酶、纤溶酶及弱性蛋白酶）具有同源性。

十一、P因子

P因子又称备解素（properdin），是替代途径中除C3以外最先发现的一种血浆蛋白。现已探明，P因子以聚合体形式而存在：即三聚体（54%）、二聚体（26%）和四聚体（20%）都有，但特异活性的顺序依次为：四聚体>三聚体>二聚体。P因子为由4条相同的肽链（分子量各55kDa）组成的四聚体分子，链间以非共价键相连接，分子量为220kDa。P因子的生物学活性是以高亲和力与c 3bBb和C 3bnBb相结合，结合后通过发生构象改变而加固C3b与Bb间的结合力，从而可使其半衰期由2分钟延长至26分钟。另外，P因子还可封闭H因子的抑制作用，更增加了上述两种酶的稳定性及活性，有利于促进替代途径级联反应的继续进行。因此，P因子实际上是替代途径中的一个重要的正调节分子。因其常成为c 3bBb和C3bnBb复合物中的组成成分之一，故将其作为补体系统的固有成分在此一并描述。此外，在膜增生性肾小球肾炎病人血清中发现有一种C3肾炎因子（C3nephritic factor,C3NeF）实际为C 3bBb的自身抗体，也可与C3bBb结合而增加c 3bnBb的稳定性，使其半衰期处长10-30倍。

关于上述14种补体固有蛋白的特性及其生物学活性见表5-1。

表5-1　补体固有成分的特性及生物学活性

补体成分	血清浓度（μg/ml）	分子量（kDa）	亚单位（链）及分子量（kDa）	激活产物	生物学活性
C1q	75	410	A:24各6条		识别IgG、IgM Fc的补体结合点
			B：23各6条
			C：22各6条
C1r	50	85	1条	C1r	丝氨酸蛋白酶，裂解C1s
C1s	50	85	1条	C1s	丝氨酸蛋白酶，裂解C4、C2
C4	200-500	210	α：90	C4a	弱的过敏毒素作用
			β：78
			γ：33	C4b	组成CP中的C3、C5转化酶，促进吞噬、防止IC沉积、中和病毒、免疫识别及维持自身稳定等
C2	20	110	1条	C2b	不详
				C2a	丝氨酸蛋白酶，组成CP中的C3、C5转化酶
C3	550-1200	195	α：110	C3a	过敏毒素、趋化作用等
			β：85	C3b	组成CP、AP中的C3、C5转化酶，调理促吞噬、免疫粘附及免疫调节作用
C5	70	190	α：115	C5a	强的过敏毒素作用、趋化作用、
			β：75		促代谢作用及免疫调节作用
				C5b	形成C5b67复合物具有趋化作用
C6	60	128	1条		组成MAC，触发淋巴细胞母细胞化
C7	60	121	1条		组成MAC的成分
C8	60	155	α：64		组成MAC的成分，促进C9聚合
			β：64
			γ：22
C9	60	79	1条		组成MAC并聚合形成跨膜孔道
B因子	200	93	1条	Ba	抑制人的B细胞增殖
				Bb	丝氨酸蛋白酶，组成AP中的C3、C5转化酶
D因子	1～2	25	1条	D	丝氨酸蛋白酶，裂解B因子
P因子	25	220	4条，各55		稳定AP中的C3、C5转化酶

注：CP：红典激活途径；AP：替代激活途径；MAC：膜攻击复合体

第二节　补体调节分子的结构及功

补体系统的激活为一种级联反应，但受到多种调节分子的严格控制，其反应的程度和单一成分的反应都是在生物反馈近代制下而进行的，从而限制了活化的扩大化，以维持补体水平的平衡。调节作用包括两个方面，即自身衷变失活及一些抑制物的灭活作用。前者指已活化的补体分子均不稳定，如不及时与靶细胞膜结合即迅速衰变失活；后者是通过抑制物的作用而使已活化的分子失去活性。这一节中仅涉及后一个方面。

一、C1抑制物

C1抑制物（C1INH）是血清中高度糖基化的一种蛋白质，含糖量高达35-49%。最初由Ranoff和lepow(1957)所发现，称其为C1酯酶抑制剂，与引同时Schultze等则将其称为α2神经氨酸糖蛋白。C1INH为一单链分子，由478个氨基酸残基组成，分子量为104kDa，由478个氨基酸残基组成，分子量为140kDa，链内有两对二硫键（图5-13）。C1INH调节的主要方式是，与活化的C1r或C1s结合形成稳定的复合物而导致C1丝氨酸蛋白酶失活。其作用机理是，C1INH通过提供一个酷似C1r或C1s的正常底物的序列为“锈铒”（“bait”），被c 1r或C1s裂解暴露出一个活性部位，然后再与C1r或C1s结合形成共价的酯键而发挥抑制作用。此外，C1INH还可防止在缺乏抗体时，C1以很低但仍有一定速率出现的自发激活。正常情况下，血液中的大多数C1可被7倍于其克分子浓度的C1INH所结合，以防止C1由于构象改变而引起的自发激活。但C1同抗原、抗体复合物的结合，可使C1从C1INH的抑制作用中而获释。除上述作用外，C1INH还可抑制凝血因子Ⅻa、Ⅺa、激肽释放酶及纤溶酶，因而其在凝血、激肽和纤溶系统中也有重要的调节作用。

经对C1INH cDNA序列的分析发现，C1INH与其它几种丝氨酸蛋白酶抑制物（serpin）超家族成员（α1抗胰蛋白酶、α1抗糜蛋白酶及抗凝血酶Ⅲ等）约有30%的氨基酸同源性，物别是在C端的120个氨基酸。C1INH的编码基因定位于第11号染色体的短臂11.2～长臂13亚区。C1INH先天性缺陷时，可导致遗传性血管神经性水肿（hereditary angioneurotic edema,HAE）。近年报道应用C1INH浓缩剂防治HAE效果良好，但尚未广泛用于临床。

图5-13　C1 INH分子的结构模式图

注：（a）为电镜观察模式图

（b）为中子散射模式图

（c）为园二色谱分析的二级结构模式图

二、C4结合蛋白

C4结合蛋白（C4bp）是一种含量丰富的可溶性血清糖蛋白，分子量为550kDa，1977年由Ferreira等所报道。其分子结构模式现多以Dahlback等（1983）描述的“蜘蛛样”（spiderlike）结构来分析其结构及功能。C4bp由8个亚单位组成，电镜下观察形似蜘蛛，其中有7条分子量相同（均为70kDa）的长链（α链），由549个氨基酸残基组成，链间以二硫键相连结，并共同氨基酸残基组成，链间以二硫键相连结，并共同连结于一中心体。α链含有8个SCR，其N端是其头部，为与C4b相结合的部位，可能位于第332-395位氨基本酸残基。第8条链（β链）较短（45kDa）由235个氨基酸残基组成，含有4个SCR为与蛋白S（PS）相结合的部位（图5-14）。C4bp以两种方式抑制补体的活化。第一种方式是，通过其与C2竞争C4b，而从c 4b2a中取代C2a，并通过其与C4b的结合而阴止剩余的C2同C4b结合，由此抑制C3转化酶的形成。C4bp与C4b的结合能力与细胞表面C4b分子的数成正比，且较C2同C4b的结合能力高27倍。第二种方式是，C4bp作为I因子的一种辅助因子，促进I因子对C4b的裂解。有C4bp存在时，I因子可将C4b的a`链完全裂解；无C4pb时，I因子的裂解作用不完全。其与I因子结合的活性部位位于第177-322位氨基酸残基区域。PS与C4pb的第8条链（β链）结合，不影响C4bp同C4b的结合，但可延长C4bp的半衷期，从而强化C4bp的抑制作用。

图15-14　C4bp的结构（模式图）

C4bp基因定位于人的第1号染色体长臂32区，同CR1、CR2、H因子、MCP及DAF等的基因相连锁，并均含有数目不同的SCR。

三、促衰变因子（CD55）

促衰变因子（decayaccelerating factor,DAF）是Nicholson-Weller等（1981）用正丁醇提取后，再以层析法从人和豚鼠红细胞基质中纯化的一种膜蛋白。因其具有促进C3转化酶衷变的活性故名。经在还原条件下做SDS-PAGE并以过碘酸-Schiff试剂染色表明，纯化的DAF为单链膜糖蛋白。人和豚鼠的DAF分了量不同分别为70kDa和60kDa。现已按白细胞分化抗原将其归为CD55。Davitz等（1986）通过用磷脂酰肌醇（PI）特异性的磷脂酶C（PI-PLC）处理人外周血细胞可释放DAF的事实探明，DAF是经糖磷脂酰肌醇（glycosylphodphatidylinositol,GPI）锚而固定于细胞膜中的。即糖蛋白的C末端共价结合于含PI的糖磷脂上，再经PI插入细胞膜脂质双层的外层小叶中。研究表明，膜DAF的迁移率接近于膜类脂的迁移率，比大多数膜蛋白迁移率高一个数量级。认为这有助于促进数目有限的膜DAF分子与细胞表面大量的C3b或C4b片段接触。另外DAF的糖磷脂酰肌醇结构还可能具有转导细胞信号的作用。

除Nicholson-Weller等证实的分子量为70kDa的膜DAF外，Kinoshita等（1987）用Western blotting在人红细胞表面还检出分子量为140kDa的一种膜DAF，称其为DAF-2。DAF-2在膜上的数目不足70kDa膜DAF的1/10，但也有促进C3b转化酶衰变的活性，也含有GPI锚结构。由于DAF-2的分子量较70kDa的膜DAF大一倍，提示其为膜DAF的二聚体，但用二巯基乙醇或以SDS使基变性，都不能将DAF-2裂解成两个成分，故DAF-2的精确结构仍有待进一步阐明。另外，近年应用两位点RIA测定法，在血浆、尿液、泪液、唾液、滑膜液和脑脊液，以及组织培养上清中均检出可溶性的DAF（sDAF），水平的40-400ng/ml范围。并发现尿液中的sDAF分子量略低于红细胞上膜DAF的分子量，疏水性也较膜DAF小，其抑制细胞表面C3转化酶内在装配的活性较膜DAF约低100倍，但仍具有促进已形成的C3转化酶衰变的作用，效能类似于C4bp。

膜DAF广泛分布于各种血细胞及其他各处的细胞上，包括红细胞、粒细胞、单核细胞、淋巴细胞（T、B）、血小板、骨髓单个核细胞、红细胞的始祖细胞，角膜、结合膜、消化道粘膜、外分泌腺、肾小管、膀胱、子宫粘膜、胞膜、心包及滑膜的上皮细胞，精子，以及培养的脐静脉内皮细胞上。但NK细胞上则缺如。阵发性血红蛋白尿（paroxysmal nocturnalhemohlobulinuria,PNH）病人的红细胞上也缺少DAF，并以缺乏程度将该病分为三个型。PNH病人的红细胞对补体介导的溶血作用高度敏感，就是由于红细胞上缺乏DAF及基它含GPI锚的分子而引起的。DAF带有Cromer抗原。极少数称之为Inaba或IFC缺乏的Cromer相关抗原的个体也缺乏DAF。

DAF生物学活性及生理功能已虱到充分证实。它可保护宿主细胞免遭补体介导的溶解破坏。其作用机理是，DAF不仅可阻止经典或替代途径C3和C5转化酶的装配，并且可通过诱导催化单位C2a或Bb的快速解离而使已形成的C4、C5转化酶失去稳定性，从而抑制补体攻击单位的活化（图5-15）。DAF的这种抑制作用仅限于直接结合在细胞上的C3、C5转化酶，也即DAF不抑制靶细胞上正常的补体激活剂如微生物和免疫复合物。但DAF不能作为I因子裂解C3b和C4b的辅因子而发挥作用。另外，DAF虽不能阻止C2和B因子（分别通过与C4b或C3b结合）与细胞的最初结合，但却可使C2a或Bb由它们结合的部位解离出来，以而阻止C3转化酶的装配。

图5-15　DAF抑制替代途径中C3转化酶形成的的机理

编码人DAF的基因位于第1号染色体的长臂上32区一个800kb片段内，与其它几种补体激活调节剂（RCA）的基因紧密连锁，排列顺序依次为：MCP-CR1-CR2-DAF-C4bp。其中DAF基因的长度约为C4bp。其中DAF基因的长度约为35kb，以限制性酶谱分析表明为一单拷贝基因。在DAF基因的非编码区还有3个限制性酶切片段长度多态性（RFLP）结构，两个为HindⅢ酶切位点，1个为Bamh Ⅰ酶切位点。DAF的cDNA已克隆成功，并进行了核苷酸和氨基酸序列分析。关于DAf cDNA和膜糖蛋白的结构见图5-16。DAF的cDNA结构从5`端开始依次为：信号肽区、四个SCR（长度1143bp）、富含丝氨酸与苏氨酸（S/T）的区（约70个氨基酸）及疏水区，最后终止于3`端的poly（A）。由cDNA推导的氨基酸序列得出DAF蛋白由381个氨基酸所组成，包括34个氨基酸的信号肽，富含S/T的区为DAF中大多数延伸的O-连接的糖基化部位。SCR中有1上N-连接的的糖基化部位。C末端的疏水区在翻译后被糖磷脂所取代，为DAF分子与细胞膜相结合的部位。

图5-16　DAF cDNA和其膜糖蛋白的结构

四、膜辅蛋白（CD46）

膜辅蛋白（membranecofactor protein,MCP）由Cole等（1985）应用C3b亲和层析在外周血淋巴细胞上发现的一种膜蛋白。由于其奇特的电泳特征，起初被命名为gp45-70，但进一步研究发现，它对I因子介导的对C3b和C4b的裂解有辅助活性，故更命为MCP。鉴于MCP的多克隆抗体与促衷变因子（DAF）、H因子或CR1均不起反应，从而认为它是补体系统的一种新的调节蛋白，在第四届国际白细胞分型讨论会上将其命名为CD46。

MCP为一单链穿膜糖蛋白，分子量45-70kDa，属于RCA基因簇的成员。也通过GPI锚固定于细胞上。MCP的细胞分布甚广，包括粒细胞、血小板、T细胞（Th、Ts、Tc）、B细胞、NK细胞、造血细胞系、成纤维细胞、表皮细胞、内皮细胞及星状胶质细胞等。但不同类型的细胞上表达的数量有所不同。外周血单个核细胞和粒细胞为1万个/细胞，造血细胞系为2-5万个/细胞，Hela和Hep-2细胞分别为10万个/细胞和25万个/细胞。这种表达数量的差异，可能反映了MCP在正常细胞和肿瘤细胞上不同的分化和活化状态。另外，由于不同细胞上表达的MCP不同，因此可调节两条激活途径的C3转化酶形成。这一点尤其重要，因为C3慢速运转（tickover）的机制，能够连续不断的产生C3b与C4b，有可能形成越来越多的C3转化酶。而由于大多数正常细胞上有高水平的MCP，因此可保护正常细胞免遭补体介导的损伤。相反，许多异物颗粒和致病微生物则缺乏MCP，这样沉积在它们表面的C3b便可得以保持其活化；且C3b与B因子结合的亲和力高于与H因子结合的亲和力，从而促进c 3bBb复合物的形成，导致在这些异物颗粒上补体有效地活化，最终将其破环清除。此外，细胞表面唾液酸的含量与其结合H因子和B因子的亲和力有关，唾液酸含量较高的细胞与H因子的结合亲和力超过与B因子的结合亲和力，唾液酸含量较低的细胞则与此相反。许多细菌表面涶液酸的含量低于哺乳类动物和人的细胞，因此侵入机体后易同B因子结合而导致补体替代途径的激活。

图5-17　MCP辅助I因子裂解C3b的机理

MCP作为一种补体调节蛋白具有重要的生物学功能。在低离子强度下，它可与C3b或C3bi结合，但较CR1的亲和力低。MCP的主要功能是其辅因子活性。即可与C3b或C4b结合而促进I因子对C3b和C4b的裂解灭活（图5-17），从而保护自身宿主细胞免遭补体介导的溶解破环。有人将MCP的这种作用称为内源性辅因子活性。Seya等还发现MCP具有增强C3转化酶的活性，尤其对替代途径的C3转化酶，但其生理意义尚不明了。CR1和H因子也是具有辅因子活性的补体调节蛋白，但H因子的这一活性仅为MCP的1/50。

人MCP的基因定位于第1号染色体长臂32区，基因长度至少为43kb，含有14个外显子和13个内含子。Seya等用从HSB-2T细胞纯化获得的MCP氨基末端设计了一个17mer的反义寡核苷酸探针，以此从U937的cDNA文库中筛选到一条长1.5kb的cDNA。经测序表明，该cDNA中含有一个43bp的5`端非编码区和一个编码384个氨基酸的开读框。其中前34个氨基酸为信号肽，后350个氨基酸为MCP的多肽链，分子量为39kDa。在多肽链的前250个氨基酸中，含有4个相邻的CSR。SCR后为一段富含丝氨酸、苏氨酸和脯氨酸残基的29个氨基酸片段（可能是高度O-连接的糖基化位点），再后依次为13个氨基酸的功能不明区、24个氨基酸的跨膜区、105个氨基酸的胞浆锚和23个氨基酸构成的胞浆尾部。大多数MCCP的变异局限在富含丝氨酸/苏氨酸（S/T）区和胞浆尾部。在核苷酸序列上MCP与DAF具有同源性。

五、H因子

H因子由Nilson等（1965）发现，根据电泳位将其命名为β₁H，而Whaley和Ruddy则将其命名为C3b灭活剂加速因子。现已确定其为由1213个氨基酸组成的单链糖蛋白，分子量155kDa，既有长杆状部分，也有球形区域。新近用透射电镜检查发现，H因子的影象为一长而柔顺的分子。伸长型分子长49.5nn，横截直径为3.4mm但大多数不呈线型而呈折叠状，因此分子的实际长度仅为伸展型的一半，但其构象则呈多样化。通过园二色谱分析表明，H因子既无α螺旋也无β折叠，借二硫键维持其功能活性的构象。H因子的功能包括以下几个方面：（1）为Ⅰ因子的辅助因子，可增加C4b对Ⅰ因子的敏感性。在无H因子时，Ⅰ因子与C3b的结合呈丝状；而在有H因子存在时，I因子与C3b的结合变为弯丝状，同时与C3b的结合亲和力增强（较无H因子时至少高15倍）。H因子强化I因子的机理，可能是H因子与C3b结合后，使C3b出现某些构象变化，增加了与I因子结合的亲和力。H因子与C3b结合的活性部位存在于其N端35kDa部分。（2）加速C3转化酶的衷变：H因子能将已同C3b结合的B因子或Bb从C3酶中逐出，而使之失去酶活性。（3）阻止替代途径中初始和放大C3转化酶的形成。已证实H因子和B因子在C3b上有同一结合部位，故H因子可同B因子或Bb竞争与C3b的结合。在有H因子存在时，B因子不易与C3（H₂C）及C3b结合，因此不易形成C3（H₂C）Bb或C 3bBb。但H因子对固相上和液相中的C3b作用在差别。对液相中或结合于非激活剂固相上裂解。而对于固定到激活剂（如酵母多糖等）表面的C3b，H因子则对C3b的亲和力与B因子相当，二者竞争的结果，可形成部分C3转化酶，以保证替代途径的活化。有研究报道，在细胞膜上能增强C3b对H因子亲和力的化学成分是涎酸和肝素氨基多糖。由于大多数细菌表面缺乏涎酸，因而这些细菌侵入机体后，可活化替代途径，有助于在早期对感染的控制。（4）对已与P因子或肾炎因子（NeF）结合形成稳定的c 3bBbP或C 3bBbNeF，H因子对它们也有一定的作用，但其效力要比CR1差得多。H因子对C5转化酶（c 3bnBb或C 3bBb3b）的活性也有抑制作用，并能与C5竞争结合C3b使C5不能裂解。此外，近年发现H因子还可诱导单核细胞分泌IL-1参与免疫应答的调节。

编码H因子的基因定位于人的第1号染色体的长臂32区，具有多态性。已发现其有5个变异型，即FH1-5。H因子的核苷酸序列已进行了鉴定，并推导出其全部氨基酸的一级结构，含有20个SCR借此与C3b结合。H因子与MCP、CR1、CR2、DAF及C4bp具有同源性，共同属于补体激活调节剂（RCA）基因家族的成员。

六、I因子

I因子（旧称C3bINA）为异源二聚体血清蛋白，呈双球状结构，分子全长13nm。其中小球（L链）4.9nm，具有丝氨酸蛋白酶活性；大球（H链）5.4nm可与C3b结合。I因子的分子量为88kDa，重链50kDa，轻链38kDa，链间以二硫键相连接。I因子的生物学活性是，在C4bp、MCP、H因子和CR1等辅助因子的协同下，将C4b裂解为C4d和C4c;使C3b裂解出C3f形成C3bi,后者再进一步裂解为C3dg和C3c，由此而控制补体系统的活化。

编码入I因子的基因定位于第4号染色体上。经对I因子的cDNA序列分析发现，其轻链为丝氨蛋白酶的活性区，与糜蛋白酶、胰蛋白酶及弹性蛋白酶等有同源性。而其重链是具有富含半胱氨酸的功能区，与C8、C9和低密度脂蛋白受体等具有同源性。I因子结构基因的突变，可导致先天性I因子缺陷，此类患C3的过度消耗面引起反复感染和血管性水肿。

七、过敏毒素灭活剂

过敏毒素灭活剂（AI）又称血清羧肽酶N，分子量310kDa，由8条相同的多肽链组成，每条分子量各36kDa。AI具有羧基肽酶的活性，可去除C4a、C3a、和C5a C末端的精氨酸残基，使这些片段丧失其过敏毒素活性。

八、S蛋白

S蛋白（CP或S）为血清中一种α单链糖蛋白，分子量83kDa。SP的主要调节作用是可与C5b～7的亚稳态结合部位竞争靶细胞膜脂质，通过形成亲水性的SPC5b～7（简写为S5b～7）复合物，而使C5b～7失去膜结合活性。这样，便可保护补体活化部位邻近的细胞免遭偶然的攻击。这种亲水性的SC5b～7还可集资与1个分子的C8和3个分子的C9结合，分别形成SC5b～8和C5b～（9）3复合物，并C9聚合形成孔道，从而可保护补体活化部位邻近的细胞免于遭受补体的攻击而损伤。SP与C8和C9的结合部位为这两种分子中富含半胱氨酸的功能功能区。电镜下观察，SC5b～（9）3复合物呈一楔形结构，SP位于楔形的宽部可掩盖补体蛋白的疏水区，从而封闭MAC的膜结合部位。此外，2～3个分子的SP与C5b～7与C5b～8复合物的结合，还可使这些复合物易溶，出现亲水向疏水转换。SP也参与凝血过程，通过干扰抗凝血酶Ⅲ对凝血酶的来活而保护凝血酶。

编码人SP基因定位于第17号染色体的长臂上，其cDNA已克隆成功。经过序列分析表明，其与具有细胞粘附作用的玻璃粘连蛋白（vitronectin）的序列完全相同，已证明二者属同一蛋白。

九、CD59

CD59是近年（1989）才发现的一种分子量只有18～20kDa的膜性调节蛋白。由Sugita等（1988年）首先描述，曾有不同的名称，如同种限制因子20（homologous restriction factor-20）,保护素（protectin）及膜反应性溶破抑制物（membraneinhibitor of reactive lysis,MIRL）等。CD59由103个氨基酸残基组成，含有单一的N端糖基化位点，其C端借GPI锚固定于细胞表面。CD59分布甚广泛，已证明皮肤、肝、肾、胰、肺、唾腺、神经系统、胎盘以及各种血细胞（红细胞、淋巴细胞、中性粒细胞及血小板）和精子上均有表达。C59的主要生理功能是，防止MAC对同种或自身细胞的溶解破坏，即同种限制作用（homologous species restriction,HSR)。作用机理为：通过其与C7、C8或C9的结合而阻止MAC组装。当其与C5b～7复合物结合后，可阻止其再与C8结合；当基与C8结合后，则可阻碍结合至MAC上的第1个C9分子的铺展，从而是阻止后继C9的结合；而当其与MAC中的C9结合后，又可阻止C9进一步分子的聚合。这样，在有CD59存在的情况下，在同种或自身细胞的表面便不能顺利地完成MAC的全部组装，或不能组装成C5b～（9）n复合物，从而限制了对同种或自身细胞的溶解作用。Rooney等（1991）的报道表明，CD59的这种同种限制作用的机理对保护子宫内的胎儿不被MAC的攻击也有作用。此外，CD59还促进T细胞粘附与激活，维持精子在女性生殖道内的稳定性与活性，以及参与PNH发病机理的作用。

CD59的cDNA已经克隆，并确定CD59的基因定位于人的第11号染色体短臂，其核苷酸序列与氨基酸序列相对应，并与小鼠的CD59有同源性。

十、SP40/40

自1982年起，生物科学技术文献中先后提出一批术语。后经鉴定它们都是蛋白质，且结构类同、功能相近，与补体的末端成分相关。这些成分有不同的名称：如Clusterin、SGP-2、SP40/40、TRRM-2、T64、GP111、SP80、CLI、apo-J和NA1/NA2等。Fritz等建议用Clusterin（暂译为群集素）来概括。

群集素的调节作用是在SP40/40这一同源体中发现的。SP40/40是于70年代末首先在人精浆中发现的，继后在肾小球沉积的IC、血液和MAC中也检出。并由于基常伴随末端补体复合物而存在，故认为其是末端补体复合物的成员之一。SP40/40为血浆中的α糖蛋白，分子量80kDa，由分子量均为40kDa的α和β亚单位所组成，所以称其为SP40/40。现知SP40/40由427个氨基酸残基所组成，α亚单位为222个氨基酸残基，β亚单位为205个氨基酸残基。α和β亚单位借3个二硫键相连接而构成一异二聚体。两个亚单位的氨基酸组成除甘氨酸外，其余均很相似，但氨基酸的序列则相差明显。人血浆中SP40/40的含量为35～105μg/ml（平均62μg/ml），但在人精浆中却可高达15mg/ml，认为这与保护精子的活性有关。

SP40/40是MAC组装的调节蛋白。它可与C5b～7、C5b～8或C5b～9结合，对MAC的组装起抑制作用，从而可防止MAC的溶细胞作用。此外SP40/40与S蛋白还具有协同作用，可使MAC变为可溶性的而失去溶细胞作用。现知C8与SP40/40的结合部位是C8β、C9与SP40/40的结合部位是C9b。

十一、同种限制因子

同种限制因子（homologousrestriction factor,HRF），又称C8结合蛋白（C8bp）。为Zalman等（1986）用C9-Sepharose亲和层析从人红细胞膜上分离的一个能与C8、C9结合并参与C9阶段同种限制性的膜蛋白，通过GPI锚固定于细胞膜表面。新鲜红细胞膜上的HRF分子量为65kDa，而在冷冻的陈旧性红细胞膜上则降解为38kDa。HRF存在于正常人的红细胞、中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞及血小板上。HRF对反应性溶血作用的严格的种属限制性。如经抗HPF抗体处理的人红细胞对人C8、C9的反应性溶血作用敏感性增高，而对8种动物来源的C8、C9的反应性溶血作用则不敏感。体外试验表明，HRF能抑制C9与C8的结合及C9聚合，从而阻止MAC插入自身细胞的膜脂质双层及细胞溶解。HRF可能还与淋巴细胞杀（C9RP）介导的人大颗粒淋巴对羊红细胞和PNH患者红细胞的ADCC作用。

关于上述11种补体调节分子的特性及生物学活性见表5-2

表5-2　补体调节分子的特性及生物学活性

调节分子	分子量（kDa）（分子特征）	血清浓度（μg/ml）或细胞分布	能特异性相互作用的分子	生物学活性
血清蛋白：
C1INH	104	200	C1r,C1s	与C1r和C1s共价结合使C1失活；
	（serpin）			与C1结合阻止其自发激活：抑制激肽释放酶、纤溶酶及凝血因子Ⅻa、Ⅺa
C4bp	550（12个SCR）	250	C4b	抑制CP中的C3转化酶形成；加速CP中的C3、C5转化酶衰变；作为I因子裂解C4b的辅助因子
H因子	155（20个SCR）	480	C3b	作为I因子裂解C3b的辅助因子；加速AP中的C3转化酶衰变
I因子	88	35	C4b,C3b	在辅助因子协同下，裂解C4b和C3b
AI	31（羧肽酶N）	35	C3a,C4a，C5a	水解C末端精氨酸残基，灭活过敏毒素
S蛋白	83（Vitronectin）	505	C 5b～7	与C 5b～7结合形成SC5b～7，使之失去膜结合活性
SP40/40	80（异二聚体）	50	C5b～9	调控MAC的组装；保护精子活性
膜蛋白分子：
MCP（CD46）	40～70（4个SCR，GPI锚）	除红细胞外的血细胞、上皮细胞、内皮细胞	C3b,C3b	作为I因子裂解C3b和C4b的辅助因子
DAF（CD55）	70（4个SCR，GPI锚）	绝大多数血细胞、内皮细胞、粘膜上皮细胞	C 4b2a,C 3bBb	抑制C3转酶形成　促进CP和AP中的C3转化酶衰变
HRF（C8bp）	65（GPI锚）	红细胞、PMN、单核细胞、淋巴细胞、血小板	C8、C9	抑制C9与C8结合及C9聚合；阻止MAC插入自身细胞膜
CD59（MIRL）	18～20（GPI锚）	红细胞、PMN、淋巴细胞、血小板	C7，C8，C9	通过与C7、C8或C9结合而阻止MAC的组装，防止MAC溶解同种或自身细胞

第三节　补体受体的结构及功能

1930年Duke和Wallace发现，被补体调理的结合到灵长类红细胞膜上的锥虫可产生免疫粘附现象。其后Nelson(1953)报道，与红细胞或中性粒细胞的免疫粘附只需要激活C3，而不需要激活具有溶解活性的补体末端成分，并将红细胞和中性粒细胞上具有免疫粘附作用的结构称为CR1。以后又相继发现了另外4种C3受体，即CR2（1973）、CR3（1979）、CR4（1984）和CR5（1984）。另外，还有4种补体受体则是根据它们的补体配体特异性而命名的，即C1q受体（C1q-R.1975）.C5a的受体（C5a-R,1978）、C3a的受体（C3a-R，1979）和H因子的受体（fH-R,1980）等。

目前认为，补体受体是细胞表面的重要膜结构。补体系统激活的级联反应产生的多种生物学效应，诸如调理促吞噬作用、免疫调控作用、粘附作用、清除IC及炎症作用等，都是通过补受体而介导的。各种补体受体的细胞分布不尽相同，但其主要作用不外是识别配体、传导信号和诱导细胞应答等。

一、C1q受体

应用C1q-琼脂糖亲和层析由类淋巴母细胞和髓样细胞膜分离的C1q受体（C1q-R）为一种类似65kDa的糖蛋白，具有非共价结合的蛋白聚糖成分。也可能还有CD43参与，从而构成一个多单位的糖蛋白复合体。由于各种细胞上表达的C1q-R具有类似的结合亲和力和与抗游离C1q抗体有共同的反应性，表明不同细胞上表达的C1q-R结构类似。C1q-R的某些肽段含有与RO/SSA（一种核糖核蛋白自身抗原）、舒网素、小鼠B50黑素瘤抗原、大鼠425蛋白等相似的序列，表明它们属于同一蛋白超家族。表达C1q-R的细胞类型B细胞及其母细胞株、NK细胞、单核-巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、内皮细胞、成纤维细胞及血小板等。最近报道，外周血T细胞及Molt 4 T淋巴细胞株也表达C1q-R。C1q-R的天然配体为C1q，C1q与C1q-R的相互作用具有特异性、可饱和性、可逆性及亲和性等特点。由于单独的C1q分子对C1q-R的亲和力很低，因此C1q-R常优先与免疫复合物（IC）结合的C1q相结合。C1q-R的功能主要有两方面：（1）免疫调节作用：C1q-R具有多种免疫增进作用，如促进B细胞产生Ig，促进吞噬细胞的ADCC效应及对IgC或C3bn/C4b包被颗粒的吞噬作用。通过鲁米诺化学发光法和检测磷酸已糖旁路的活化表明，刺激中性粒细胞的C1q-R可激发呼吸爆发，刺激内皮细胞的氧化代谢，促进IC的沉积与清除等。（2）调节血小板的功能：已证明游离的C1q与血小板上C1q-R相互作用可抑制胶原诱导的血小板聚集与释放反应，而结合于IC上成簇的C1q则可模拟胶原的作用，诱导血小板聚集和释放5-HT。此外，C1q-R与其配体的相互作用，还可刺激成纤维细胞趋化、DNA合成导致其增生。因此认为，在损伤愈合和组织再生中，C1q-R也可能起着重要作用。C1q-R复合体中的CD43可能起传导信号的作用。在促进过氧化物产生、增强吞噬作用和对不易吞噬的微生物的细胞毒作用中，C1q与中性粒细胞、单核-巨噬细胞和嗜酸性粒细胞上的FcR也可协同而发挥作用。

二、I型补体受体（CD35）

I型补体受体（CR1、C3b/C受体，又称CD35）　为单链穿膜糖蛋白，分子量160-260kDa。CRI有四种同种异型，其分子量与基因频率分别为，A：190kDa（0.83）、B：220kDa(0.16)、C：160kDa（0.01）和D：260kDa（0.002），但它们的功能相同。CR1广泛分布于红细胞、粒细胞、单核细胞、肥大细胞、滤泡树突状细胞、肾小球足突细胞、B细胞及部分CD4⁺T细胞。CR1的配体为C3b/C4b（高亲和力）及C3bi/C3c（低亲和力）。其主要功能有：（1）作为调理素受体，增强吞噬细胞对C3b/C4b包被颗粒及微生物的吞噬作用，以及对较小IC的内吞；（2）为I因子的辅助因子之一，协同I因子裂解C3b和C4b，抑制C3转化酶与C5转化酶的活性并促使其降解；（3）通过红细胞的CR1运送IC至肝脏等处经I因子裂解C3b，使IC与红细胞解离，再被单核细胞所清除；（4）为B细胞激活的调节剂。当CR1被含多个配体的IC交联时可激活B细胞，反之则产生抑制效应。并发现C1q-R与CR1在激活B细胞产生Ig的过程中有协同作用。有人认为CR1可通过将带有C3b或C3bi的抗原附着于B细胞表面而促进对抗原的识别。此外，CR还有促进NK细胞杀伤结合CR1（sCR1），存在于血浆中，正常值为13-81ng/ml。关于sCR1的来源，发现体外培养的中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞上清中有sCR1；将人的外周血白细胞移入严重免疫缺陷（SCID）小鼠体内后在其血清中也可检出sCR1，表明转移的白细胞可以合成sCR1。另外，通过以sCR1cDNA转染的COS细胞既可表达膜CR1，也可分泌sCR1，且与膜sCR1的分子量相同，说明sCR1由细胞分泌产生。血液中sCR1的水平与某此疾病具有一定的关联。发现sCR1水平升高与机体重要脏器的功能损害相平行，如晚期肾功衰竭和肝硬化的病人血液中sCR1的水平明显高于正常人，但经肾移植或肝移植后sCR1的水平可明显下降，甚至可降至正常水平。因此测定血中sCR1的水平对了解某些疾病的病情和判定治疗反应可能具有一定的意义。

sCR1的基因位于人的第1号染色体长臂32区，属于RCA家族中的成员。经对CR1N端的cDNA分析表明，CR1多肽结构有3-5个连接的蛋白片段，它们的内部序列有高度的同源性，称为长同源重复序列（long homologous repeat,LHR）。每个CR1的LHR在数目上的同种异型变异性，说明不同个体的CR1在大小有很大差别。此外，每个LHR由7个SCR组成。CR1最常见的形式有32个SCR，其中28个排列成4个LHR。每一个LHR的第2个SCR内具有同C3b/C4b相结合的部位。

三、Ⅱ型补体受体（CD21）

Ⅱ型补体受体（CR2）按白细胞分化抗原归类为CD21。CD2为分子量140kDa的单链糖蛋白，主要分布于B细胞、单核细胞、某些T细胞、咽上皮细胞及淋巴结滤泡树突状细胞上。其配体C3bg、C3d和C3bi中的C3d部分。CR2也是EB病毒的受体，CR2与C3d结合的部位和同EB病毒结合的部位相距甚远。另外，最近报道CR2还可与IFN-α结合。CR2主要功能是对B细胞的分化、增殖、记忆和Ig产生起重要的调节作用。如B细胞表面交联的C3d为B细胞由G1其进入到S期提供了活化信号，可取代单核因子的作用，而可溶性C3d则可通过与CR2结合而阻止B细胞化分。带有C3片段的IC可经CR2定位于生发中心激活记忆性B细胞。另外，多克隆和单克隆CR2的F（ab`）₂片段、C3bg-琼脂糖和EB病毒都能通过与CR2结合而引起B细胞活化。应用抗IgM抗体刺激B细胞可导致CR2磷酸化。而EB病毒则可借CR2感染B细胞（感染性单核细胞增多）或使B细胞或上皮细胞恶性转化，引起伯基特淋巴瘤或鼻咽癌。

CR2的基因定位于人第1号染色体上的长臂32区，也属于RCA家族成员。以cDNA探针的分子杂交研究表明，CR2与CR1的cDNA顺序有高度的同源性（包括20个氨基酸的信号肽、954个氨基酸的胞膜外区，24个氨基酸的穿膜区和34个氨基酸的胞浆区），以致CR1的一些cDNA探针，也可同CR2基因杂交。氨基酸序列分析表明，CR2也具有与CR1同样类型的SCR（15～16个）。

四、Ⅲ型补体受体（CD11b/CD18）

Ⅲ型补体受体（CR3）为由α、β两条肽链以非共价键结合而构成的异二聚体糖蛋白，分子量分别为165kDa和95kDa。CR3属于粘附分子整合素（integrin）家族中的成员，与淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）和CR4的结构极为相似，三者的β链完全相同（命名为CD18），而α链则各不相同：LFA-1为CD11a、CR3为CD11b、CD4为CD11c，故CR3又称为CD11b/CD18分子。CR3作为整合素家族中的成员，在炎症反应中可介导中性粒细胞粘附于内皮细胞。在体外某些情况下，CR3还可表达能同胶原蛋白、ICAM-1和血纤维蛋白原相结合的部位。经C5a刺激的吞噬细胞表达CR3和CR4可轻度增多，这有助于中性粒细胞粘附于血管内皮成为有粘附性细胞，由血管中游出至炎症部位。感染部位的CR3可将吞噬细胞连接到带有C3bi和/或β葡聚糖或LPS的细菌或酵母菌上，促进吞噬作用和呼吸爆发。另外，由于CR3最初是通过用Mac-1单克隆抗体的白细胞上发现的，因而也称其为Mac-1抗原。CR3和CR4对固相的C3bi具有相似的结合特异性，二者均需要有二价的阳离子参与，并均可被EDTA所抑制。与CD4不同的是，CR3还具有能与细菌LPS和酵母菌细胞壁上β葡聚糖相结合的部位，也需2价阳离子参与。CR3分布于中性粒细胞、单核-巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、NK细胞及细胞毒性T细胞和B细胞，其配体为C3bi。CR3的主要生物学活性是细胞粘附作用。它可促使效应细胞与靶细胞之间的密切接触增强吞噬作用，因而在抗感染免疫中具有重要作用。CR3的缺陷可出现反复细菌性感染。另外，CR3可能还是HIV-1感染细胞的入口之一，并可与β葡聚糖结合、激活补体，以及与大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、LPS及脂质A等结合。因此，CR3似乎是一种可结合多种配体的分子。CR3的α链和β链由不同染色体上的基因所编码。合成后在细胞膜装配成完整的CR3。遗传性CR3和CR4缺陷的病人，是因为编码它们共同β链的基因有缺陷，但在细胞浆中仍可检出正常α链的前体。

五、Ⅳ型补体受体

Ⅳ型补体受体（CR4）、又称CD11c/CD18，或P150，95，也是由α、β两条肽链借非共价键而结合的异二聚体糖蛋白，α链的分子量为150kDa，β链与CD3的β甸相同为95kDa.CR4主要分布于中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和血小板上，其配体为C3bi和C3bg。CR4的功能是增强Fc受体介导的吞噬作用，但也可介导Fc受体非信赖性吞噬作用。在组织巨噬细胞上CR4呈优势表达，而只表达少量的CR1和CR3。吞噬细胞上表达的CR3和CR4分子，它们与细胞骨架的连接有别，这可调节两种受体介导颗粒附着与吞噬作用的能力。由于CR3受细胞骨架连接的限制较小，因此CR3的游动性较CR4大。这样便可使数量相对较少的CR3很快集聚在与C3bi包被颗粒相接触的部位，促使这些颗粒附着于巨噬细胞膜上。通过CR3将C3bi包被的颗粒捕获在吞噬细胞膜表面后，此时游动性较小但数量较多的CR4便可与C3bi包被的颗粒结合并促进吞噬作用。

编码CR4α链和β链基因分别定于第16号和第21号染色体上。经序列分析表明，CR4与CR3的α链有87%的同源性。

六、Ⅴ型补体受体

Ⅴ型补体受体受体（CR5）中C3bi中的C3d部分、C3dg和C3d片段的特性受体，但只能与液相中的上述片段起反应。CR5的生物学活性是通过¹²⁵I标记的液相C3dg二聚体而被确定的。未标记的C3bi、C3dg与C3d对¹²⁵I标记的C3dg二聚体的结合有竞争性抑制作用，而C3b则无此作用。曾认为中性粒细胞上的C3dg二聚体受体与该细胞上的红细胞-C3dg花环形成受体为同一受体，因此将其称为CR4。后来研究表明，能形成花环的受体活性在几种特性上与C3dg二聚体受体不同，如CR4与固定的C3bi的结合可被EDTA阻断，面EDTA对C3dg二聚体的摄取则无影响。因此将C3dg二聚体受体命名为CR5。除中性粒细胞外，在血小板上也已鉴定有CR5的活性。

七、H因子受体

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八、C3a、C4a和C5a受体

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第四节　补体的结构及遗传学特征

近年来，补体的分子生物学进展迅猛，对补体系统的活化机理和功能得到了分子水平的解释。各种补体分子的cDNA已克隆成功，绝大多数补体蛋白的基因在染色体上的定位已被确定，并通过对它们的核苷酸序列和氨基酸序列的分析，发现许多补体蛋白的基因在染色体上相连锁，在结构上具有共同性。

一、补体蛋白结构的共同性

通过对补体系统的蛋白结构进一步探查，表现了一些颇具特色的结构功能域（module），并根据它们在氨基酸序列上的同源性，将它们归为几个不同的蛋白家族。同一家族中的各个成员通常具有相类似的结构和功能。此外，根据不同补体蛋白基因间的同源性，提示每个家族的成员可能是由一个共同的祖基因复制而来，出现结构上的多样性，进而使各种补体蛋白又具有各自特定的功能。

(一)C1q与其相关的分子

C1q与其相关的分子：甘露糖结合蛋白（mannose-binding protein,MBP）、肺表面活性物质脱辅基蛋白A和D（surfactantprotein A and D,SP-A,SP-D）、类风湿因子（RF）和胶固素（conglutinin）等，为具有以胶原样蛋白和凝集素区结构为特征的一组蛋白。因此有人将collagen与lectin两字缩合，归纳称为“collectin”（可暂译为胶凝素）。这些相关分子均能以抗体依赖或非依赖的方式被激活，再激活补体系统，或具有结合C1q-R的能力，从而模拟和放大C1q的功能作用。

（二）丝氨酸蛋白酶补体分子

在补体固有成分和调节蛋白中，共有6个丝氨酸蛋白酶（原）。即：C1r、Cls、C2、B因子（Bf）、D因子和I因子。它们除彼此在氨基酸序列上有同源性外，还与非补体性丝氨酸蛋白酶（如胰蛋白酶和糜蛋白酶）高度同源。但C2和Bf的催化部位比常见的丝氨酸蛋白酶约多210个氨基酸残基。在6个补体性丝氨酸蛋白酶中，C1r和C1s，C2和Bf又具有更大的相似性。

C1r和C1s均为单链长形结构，两端呈球形似哑铃状，分子量均为85kDa。二者除在C端有共同的丝氨酸蛋白酶结构功能域外，其N端有约450个氨基酸彼此同源。均含有2个拷贝的SCR和1个拷贝的EGF前体结构功能域（图5-18）。

图5-18　4种丝氨酸蛋白酶补体蛋白的结构功能域

C2和Bf均为单肽链糖蛋白，它们除在形成两条补体激活途径中和C3转化酶方面十分相似外，在合成部位、合成途径、分子大小、亚单位结构、半胱氨酸位置及数目，以及保守残基替代及活性部位等方面也有很大的相似性（表5-4）。C2和Bf分子中相同的结构功能域是均有3个CSR、1个与von Willebrand因子（vWF）共同的氨基酸序列和1个丝氨酸蛋白酶结构功能域。

表5-4　C2与Bf的特性比较

	C2	Bf
分子量	110kDa	93kDa
	C2a:75kDa	Bb:63kDa
	C2b:35kDa	Ba:35kDa
血清含量	～15mg/L	150～200mg/L
相得益彰活性部位	C端侧（C2a）	C端侧（Bb）
氨基酸	723	733
	C2a:509	Bb:505
	C2b：234	Ba:234
电镜形态	3个球状结构	3个球状结构
mRNA	2.9kb	2.6kb
基因长度	18kb	6kb
3个SCR	1～65，66～127，128～186	4～74,75～136,137～194
形成的C3转化酶	C42a	C3bBb

(三)末端补体分子

末端补体分子C6，C7，C8和C9是构成膜攻击复合体（MAC）引起靶细胞溶解破坏的重要组成成分。功能上的相似性反映了它们结构上的共同性。均具有420kDa的I型凝血敏感蛋白重复序列（thrombospondin type Irepeat,TSP-1），而且与TSP-1特有的β片层、和β螺旋结构的立体配体也是类似的。此种结构单位也存在于备解素（properdin）和疟原虫的羧箕末端。除TSP-1外，它们还具有1个拷贝的低密度脂蛋白受体结构功能域（low density lipoprotein receptor module,LDL-R），1个表皮生长因子前体结构功能域（EGf precusor module）。在肽链的中央还有1个半胱酸贫乏区与细胞毒性细胞和NK细胞释放的perforin的结构具有相似性（图5-19）。其中C6和C7具有更大的同源性。二者除上述的结构功能域外，在C端还存在着富含半胱氨酸的重复序列，即为2个CSR和2个与I因子重链中有一个区具有同源性的结构功能域（factor I module,FIM）。二者的分子量也相近似，分别为128kDa和121kDa。显著的差别仅仅是C6的N端多1个由59个氨基酸组成的TSP-1。

图5-19　末端补体分子的结构功能域

（四）具有SCR的6种补体调节蛋白

补体活化调节蛋白（requlatorof complement activation,RCA）包括：CR1、CR2、H因子、C4bp、DAF和MCP。它们共同的结构特征是均具有多个类似的短同源重复序列（SCR）。SCR也称Shushi单位。一个SCR约由60-70个氨基酸残基所组成，大小为4.5nm。SCR之间有20-40%的同源性。所有的SCR均具有固定的保守骨架序列（其中有4个半胱氨酸形成两个二硫键），并与脯氨酸、色氨酸、酪氨酸/丙氨酸、甘氨酸相维系而形成一独特的结构单位（图5-20）。这一结构单位在CR1中有32个，CR2中有15-16个，H因子中有20个，C4b中有12个，DAF和MCP中各有4个，而且是构成这些补体蛋白肽甸的主要结构。SCR在RCA中的功能是与C3、C4和C5结合，发挥其调节作用。在前述的C1r、Cls、C2、Bf、C6和C7中也含有几种非补体性蛋白如IL-2R、β2糖蛋白1（β2-1）、内皮细胞-白细胞粘附分子-1（ELAM-1）、淋巴细胞的归位受体和凝血因子Ⅻ的b亚单位中也含有SCR，但其意义不详。值得注意的是，牛痘病毒具有SCR的编码DNA，且与C4bp的SCR相类似，可逃避补体经典途径对其发挥作用。

图5-20　SCR的结构（模式图）

注：（A）SCR结构；有44%的SCR是保守的，

包括形成链内二硫键的4个半胱氨酸

（B）具有重迭链内二硫键（……）的SCR

此外，在补体的膜性调节分子中，DAF、MCP、C8bp和CD59四种分子者是以糖基磷酯酰肌醇锚（GPI）而固定在细胞膜上的。锚的核心结构是：protein-CO-NH-CH2-PO4-6-man-α1,2-man-α1,6-man-α1,4-G1CN--α1,6MYO-inositol-1-PO4-Lipid。此种结构还存在于多种非补体蛋白中，如碱性磷酸酶、乙酰胆碱酯酶、Thy-1及布氏锥虫的变异体表面糖蛋白等。补体蛋白DAF、MCP、CD59和C8bp（HRF）可借助于这样的结构而使补体对自身细胞的损伤减至最小。这就是近日逐渐阐明的补体同源限制性（homologous restriction）。阵发性血红蛋白尿（PNH）之所以对补体攻击敏感，正是由于其红细胞膜上缺乏含有GPI锚的分子，因而使机体的正常同源限制性作用失去效能所致。

二、补体的遗传学特征

补体的遗传学特征学特征表现为多种补体分子具有遗传的多态性在染色体上密切连锁的，形成不同的基因家族。

（一）补体的遗传多态性

补体的遗传多态性（geneticpolymorphism）是指在同一集团中，两个或两个以上非连续性突变体或基因型（称型态），以极小的频率有规律地同时发生的现象。补体成分的多态性是Alpert和Propp 1986年在人的C3中首次发现的。此后，已从基因型和表型水平获得有关不同种内补体缺陷与补体多态性的知识，并从四个水平研究了补体的多态性：①通过对血清中天然补体成分同种型的分析（表型水平）；②通过确定它们的亚单位组成（亚表型水平）；③通过建立群体遗传学和形式遗传学（即同种异型的频率和各个基因/等位基因的频率与分离）；④通过对它们DNA结构的定位和测序，提示限制性片段长度多态性（restriction fragment lenght polymorphism, RFLP）。已发现许多补体分子具有多态性，其中以C2、Bf、C4、C3和C6最为显著（表5-5）。

（二）定位于第1号染色体长臂32区的RCA基因簇

这一基因簇包括：CR1、CR2、H因子、C4bp、DAF和MCP的基因。由于这一紧密连锁的基因簇调控着补体系统的活性，因此可以得出下面的结论：基因的连锁是维持密切相关功能的进化的现象。变异体的罕见可能是进行选择的有利条件，或有时是一种致病的因子。例如，所有罕见等位基因CR1※C的携带者，均均患SLE。其他可能的关联尚待阐明。

（三）定位于第5号染色体上的MAC补体基因簇

最近确定在5号染色体的短臂存在着补本末端成分C6、C7和C9的基因簇，并发现C6和C7的基因通常是紧密连锁着的，证据主要来自一个C6/C7联合缺陷的病例。C6缺陷者与反复发作的脑膜炎奈瑟氏菌的感染有很强的相关性。某些C7缺陷的个体也易感染奈瑟氏菌。其余个体则是健康的。惊奇的是所有C9缺陷的个体（1便除外）似乎都健康。这些现象说明，在MAC补体分子中，包括定位于其他染色体的基因编码的C8在内，存在着某种程度的互补性。即一种补体分子的缺陷，可补其他末端补体分子的功能所补偿。C8的3个亚单位（α、β和γ）分别为第1号染色体上的C8A、CIB基因和定位于第9号染色体长臂的基因C8G的产物。

表5-5　补体成分的多态性与染色体定位

名　称	等位基因总数	补体缺陷	染色体定位
C1q	-	+	1p34.1～36.1
C1r,C1s	>5	+	13p13
C2	<10	+	6p21
Bf	>20	部分	6p21
C4	>30	+	6p21
C3	>30	+	19
C5	2	+	9q32
C6	>20	+	5p
C7	<5	+	5p
C9	?	-	5p
C8α，β	<10	+	1
C8γ			9q
I因子	<5	+	4
H因子	<5	+	1q32
DAF			1q32
MCP			1q32
C4bp	<5	-	1q32
CR1	<5	+	1q32
CR2			1q32
CR4,α，β		+	16,21
CD59			11p
C1INH		+	12p11.2
s蛋白			27q

注：表中缺项者为尚末见报道。

（四）定位于第6号染色体短臂21.3区的MHC Ⅲ类基因

已有许多证据表明，C2、C4和Bf由位于MHC I、Ⅲ类基因间一段长80kb的DNA所编码。C2和Bf基因的500kb之中有一部分相重合。C4由2个紧密连锁的位点上的基因C4A（22kb）和C4B（16kb）所编码。纯合性的Bf缺陷尚末见报道，但偶可见一纯合性C4和C2的缺陷。并常与SLE或SLE样疾病相关联。约有2/3纯合性C2缺陷的个体是健康的，说明C2的缺陷至少有一部分可被无缺陷的C4所补偿。C2和Bf均具有多态性。人的C2主要由三个等位基因（C2A、C2B和C2C）所编码。在补体成分的缺陷中，C2的遗传性缺陷所占比使例较高，为常染色体共显性遗传。C2缺陷者发生免疫复合物病及SLE的危险性较大。Bf的遗传多态性最常见的表型为S（slow）和F（fast），另外还发现近20种罕见型，基因频率均<0.02-0.03。B因子的多态性与某些自身免疫病和感染性疾病有关。C4A和C4B则具有复杂的多态性，已发现有30多个同种异型，分别有15和14个等位基因。由C4A和C4B基因编码的两种蛋白有99%的序列同源性，但二者在功能上却有明显的差别。两种同型的差别只是1个决定簇的不同。如将1101位的亮氨酸置换为脯氨酸，在SDS-PAGE上即可出现2kDa的表观分子量的改变；若将1106位的天冬氨酸置换为组氨酸，可使基溶血活性出现3-4倍的变化。另有2个位点含有所谓的“Null”基因称为：“零基因”（C4quantitative zero,C4QO）或静息基因，检不出基因产物的频率为10-20%，系由于基因的缺失、基因转换或不表达所致。C4A和C4B在功能上的送别表现为：①溶血活性不同，C4B明显高于C4A，因C4B与羟因形成酯键的速度大于C4A的10倍，而C4A与氨基形成酰胺键的速度大于C4B的100倍。②C4A在抑制免疫沉淀中的作用较C4B大1.7倍，对腮腺炎病毒的中和作用较C4B大10倍；③抗原性上也有差别；几乎所有C4A分子中都含Rodgers血型抗原，而C4B则含有Chid O血型抗原。C4A缺陷与多种疾病的关联，如SLE、RA、全身性硬化、亚急性硬化性全脑炎（SSPE）、慢性多发性关节炎、重症肌无力、内脏利什曼病、普通变异型肾小球肾炎、麻风、巴西芽生菌病、IgA缺陷、胰岛素依赖的糖尿病（IDDS）、恰加氏病（非洲锥虫病）和艾滋病。

近几年来，已对大多数补体分子的结构和遗传学特征进行了较深入地研究，发现许多补体分子遗传上的异常与某些疾病的关联。但将体外功能上的改变就视为与体内的某一现象有关尚为时过早。今后研究的重要任务，在于阐明补体相关疾病发病机理中的致病因子来取代统计学上的相关性。

（李恩善）

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第六章　主要组织兼容性复合体

免疫遗传学是基础免疫学中的一个重要分枝，它是研究机体免疫应答遗传控制或基因控制的一门学科。1900年Landsteiner发现ABO血型系统开创了免疫遗传学，以后从输血发展到器官移植。随着免疫球蛋白分子水平的研究，在一段时期内，免疫遗传学又主要研究免疫球蛋白多肽链的遗传标记。目前机体免疫应答遗传控制的研究主要集中在以下几方面：一是与主要组织兼容性系统连锁的免疫应答基因，控制着机体对特定抗原产生免疫应答的能力，并通过编码细胞膜上与免疫应答有关的表面抗原分子或可溶性分子，控制免疫细胞之间相互作用。二是免疫球蛋白和T细胞受体（TCR）的基因结构和控制以及免疫球蛋白和TCR的多样性、同种异型、独特型的遗传控制。此外，免疫遗传学还涉及到免疫系统的进化，血型抗原的基因控制，补体、细胞因子、粘附分子基因表达，H-Y抗原与性别分化及某些遗传疾病的发病机制等。本章着重讨论主要组织相容性复合体（MHC）及其在临床的应用。

表6-1　免疫遗传学发展简史

年代	学　者	主要贡献
1900	Landsteiner*(1930)	确定人红细胞主要的同种抗原
1912	Carrell*	器官移植
1948	Snell和Gorer	发现小鼠H-2系统及其与组织移植的关系
1953	Snell*(1980)	H-2系统由K、D两个位点组成
1958	Dausset*(1980)	发现第一个人类白细胞抗原（Mac）
1962	Van Rood	鉴定出一个新的等位基因系统，即HLA-B座位
1969	Amos	发现HLA-D座位
1967	Benacerraf*(1980)和McDevitt	发现并证明Ir基因存在于MHC中
1970	Sandberg	鉴定出HLA-C座位
1975	Doherty	小鼠H-2D、K抗原对Tc杀伤病毒感染细胞的限制作用
1978	Rosenthal	Ir基因产物Ia抗原参与Mφ-T相互作用
1978	Zinkernagel	MHC对T细胞发育分化的影响
1987	Tonegawa*	Ig的基因结构
1990	Murray和Thomas*	肾移植和骨髓移植

*诺贝尔奖获得者，括号内为获奖年代

1980年诺贝尔医学和生理学奖授予在免疫遗传学上作出突出贡献的Snell、Dausset和Benacerraf三位学者。Murray和Thomas在肾脏、骨髓移植研究的成就又获得1990年诺贝尔医学和生理学奖。免疫遗传学发展简史参见表6-1。目前免疫遗传学的研究已深入到基因和分子的水平。WHO在上海设立了免疫遗传培训中心，我国从70年代初开始了对我国不同民族、地区HLA抗原频率调查，组织配型和脏器移植，HLA和疾病的相关性以及某些基础理论研究工作。

第一节　MHC基因图及其遗传特征

同种异体移植物（allograft）移植后常发生免疫排斥反应，引起这种排斥反应的抗原称为移植抗原或组织兼容性抗原。动物和人具有多种组织兼容性抗原，根据引起排斥反应的移植抗原的强度将组织兼容性抗原分为：（1）主要组织兼容性抗原系统，编码这一组抗原的是一组连锁基因，称为主要组织兼容性复合体（majorhistocompatibility complex,MHC），或主要组织兼容性系统（minorhistocompatibility complex）；（2）次要组织兼容性抗原，由次要组织兼容性复合体（minor histocompatibility comples）或次要组织相容性系统（minorhistocompatibility system）所编码。

MHC指某一物种的某一号染色体（如人HLA在第6号染色体，小鼠H-2在17号染色体）上一组密切连锁的基因，它在主要组织相容性抗原识别以及清除外来和内在抗原起重要作用。人的MHC称为HLA，在小鼠称为H-2。其余灵长类和某些非灵长类动物的MHC有了新的命名规定与建议，原MHC的后两个字母HC改为小写，即Mhc（表6-2和6-3）。

表6-2　灵长类动物主要组织相容性复合体的新、旧命名

动物种名		Mhc 名称
普　通	科　学	新　名	旧　名
Chimpanzee（小黑猩猩）	Pan troglodytes	Patr	ChLA
Gorilla（大黑猩猩）	Gorilla gorilla	Gogo	GoLA
Orang-utan（猩猩）	Pongo pygmaeus	Popy	OrLA
Rhesus macaque(monkey)（猕猴，恒河猴，短尾小猴）	Macaca mulanta	Mamu	RhLA
Pigtail macaque（发辫猴）	Macaca nemestrina	Mane
Crab-eating macaque(cynomolgus　monkey)（食蟹猴）	Macaca fascicularis	Mafa
Olive Baloon（橄榄狒狒）	Papioanubis	Paan
Northern night(owl)monkey（猫头鹰猴）	Antus trivirgans	Aotr	OMLA
Black spider monkey（黑蜘蛛猴）	Ateles paniscus	Atpa
Common squirrel monkey（普通松鼠猴）	Saimiri sciureus	Sasc
Cotton-top tamarin（绒顶柽柳猴）	Saguinus oedipus	Saoe
Common marmoset(绢猴)	Callithrix jaccus	Caja	MaLA

表6-3 某些非灵长类动物主要组织相容性复合体的建议名称

动　物　种　名		Mhc名称
普　通	科　学	现用	建议
Deer mouse(鹿鼠)	Peromyscus maniculatus		Pema
Cotton mouse（棉鼠）	Peromyscus gossypinus		Pego
Field vole（棉鼠）	Microtus agrestis		Miag
Montane vole（田鼠）	Microtus montanus		Mimo
Wood vole（山鼠）	Apodemus sylvaticus		Apsy
Golden(Syrian)hamster（木鼠）	Mesocricetus auratus	Hm-1	Meau
Mole rat（金仓鼠）	Spalax ehrenbergi	Smh	Speh
Guinea pig（豚鼠）	Cauia porcellus	GPLA	Capo
Europea rebbit（欧洲兔）	Oryctolagus cuniculus	RLA	Orcu
Domestic dog（家犬）	Canis familiaris	DLA	Cafa
Domestic cat（家猫）	Felis canus	FLA	Feca
Domestic cattle（家牛）	Bos taurus	BOLA	Bota
Domestic pig（家猪）	Sus domesticus	SLA	Sudo
Domestic horse（家马）	Equus caballus	ELA	Eqca
Domestic sheep（家绵羊）	Ovis aries	OLA	Ovar
Domestic goat(家山关)	Capra hircus	GLA	Cahi

各种动物MHC的作用基本相似，包括：（1）MHC编码的抗原广泛颁布于淋巴细胞和其它有核细胞的表面，与同种内移植排斥有关，也是刺激混合淋巴细胞反应（MLR）和移植物抗宿主反应（GVHR）的主要刺激抗原；（2）控制机体对抗原的免疫应答或免疫抑制，以及免疫活性细胞之间相互作用；（3）编码补体系统中的某些组分；（4）MHC中某些抗原出现的频率与对某些疾病的易感性有关。

一、小鼠H-2基因图

小鼠的组织兼容性抗原有几十种以上，由常染色体H-1、H-2、H-3……、H-30等基因编码（H表示组织兼容性histocompatibility）,此外，还受小鼠性染色体基因（雄性为XY，雌性为XX）控制。其中H-2抗原为小鼠主要组织相窜性抗原系统，而其他抗原均系次要组织兼容性抗原系统。MHC在小鼠即为H-2，目前对H-2系统研究得较为清楚，位于第17对染色体，长度约占0.5分摩。H-2抗原具有高度q多态性。用血清学方法检出H-2I类抗原特异性在100个以上，可分为入有抗原（private antigen）和公有抗原（public antigen）。私有抗原是某一近交系（inbred strain）小鼠特有的抗原标志，在某一特定近交系小鼠只能检出一个K区和一个D区的私有抗原。公有抗原是在不同品系小鼠中都可检出的一些交叉抗原，每一品系小鼠通常都可检出多个公有抗原特异性。根据血清学检定抗原的反应格局，可将近交系小鼠分为不同单体型的品系，用H-2右上方小写的英文字母表示，如H-2^x、H-2^d和H-2^b等。

H-2基因群中可分为K、I、S和D四个区，I区又可分为I-A、I-E等亚区。按其编码抗原结构和功能不同，又可将H-2复合体分为三类基因：（1）I类基因，位于K和D区，包括K、D基因座，最近又增加了K2、L和L2（？）新的基因座；（2）Ⅱ类基因，位于I区，包括Aα、Eβ和Eα等基因座；（3）Ⅲ类基因，包括补体C4、C2、Bf和编码雄性激素结合蛋白性限蛋白（sex limited protein Slp）基因座（图6-1）。由于小鼠H-2基因群含有I（罗马字）类基因，不同区中有I（因文大写）区，应注意鉴别，切勿混淆。此外，H-2中有些基因位于Qa和TL区，可能参与H-2多态性的形成以及TCRγδ T细胞识别抗原时的遗传限制。

二、人HLA基因图及其遗传特征

在人类MHC称为HLL（human leucocyte antigen），是迄今为止所知的人类最复杂的基因族。除成熟的红细胞外，HLA抗原几科分布于人体的各种有核细胞以及血小板。由于此组抗原首先在人外周血白细胞上发现，同时表达抗原水平较高，目前多采用外周血淋巴细胞来检测这类抗原的型别，故称为人类白细胞抗原（HLA）。

（一）HLA基因定位

HLA基因群定位于第6号染色体的短臂（图6-2）。

图6-2　人类第6对染色体上已知的基因（或基因群）

至1991年底，HLA基因座位已确定确定近60个，正式命名的等位基因278个。这些基因分类的方式主要有以下两种。（1）传统的分类法，即把HLA分为与小鼠H-2相似的I类、Ⅱ类和Ⅲ基因，（2）1991年Bodmer建议将它重划分的三类：第一类包括传统分类中的HLA-Ⅰ类和Ⅱ类，还包括一对DMA和DMB；第二类称为免疫功能相关基因，包括C4、Bf、C2、TNFA、TNFB、HSP70、TAP1、TAP2和TAP7等；第三类是一些与上述无关的基因。本章仍按传统分类法进行介绍。

HLA占第6号染色体很窄的一个区带，估计占人体整个基因组的1/3000，长约3500kb（图6-3、6-4）。

图6-3　人MHC基因图（根据WHO HLA命名委员会1991年修正）

图6-4　人HLA基因简图

图6-5　小鼠H-2和人HLA中基因座位排列的比较

利用交换率越大基因座位距离越远，交换率越小基因座位距离越近的原理，可以通过交换率的计算作基因图，经过家谱分析和交换率的计算作基因图，A-B座位的交换率为0.8分摩（centiMorgan,cM。是基因交换率在基因图上的图距单位，重组频率在1%的两个连锁基因之间的距离为1cM），A-C为0.6cM，B-C为0.2cM，B-D为0.8cM，HLA基因群全长距离约为4cM。

自1964年以来，每隔3-4年召开一次国际组织相容性工作讨论会（InternationalHistocompatibility Workshop,IHW）,最近一次于1991年11月在日本横滨召开，并预定于1995年在法国召开第12次IHW。经过这些会议陆续报告了HLA的许多基因及大量的行装位基因。现知在HLA-I类基因区中，除已知的HLA-A、-B、-C座位外，还发现了-E、-F、-G、-H和-J，新发现的这些I因基因座大多数伪基因。现A座位已发现等位基因41个，B座位61个，C座位18个，E座位4个。在HLA-A与-E之间可能存在着重组热点。在HLA-Ⅱ基因中，已发现了近30个基因座位，等位基因更多，其中DR、DQ、DP均由一条A链与一条B链组成异源二降体分子（参后述），而A链基因与B链基因及其等位基因为数甚多，后者如DRB1座位60个，DRB3座位4个，DRB5座位4个，DRB6座位3个；DQA1座位14个，DQB1座位19个；DPA1座位8个，DPB1座位38等等。DDRA编码DRα链；DRB1编码β1链，决定的特异性为DR1、DR2、DR3、DR4、DR5等；DRB2为伪基因；DRB3编码DRβ3链，决定DR52及Dw24、Dw25、Dw26等特异性；DRB4编码DRβ4链，决定DR53特异性；DRB5编码DRβ5链，决定DR51特异性；DRB6、B7、B8、B9均为伪基因。DQA1编码DQα链；DQB1编码DQβ链；DQA2、B2尚末得知其表达；DQB3为伪基因。DOB编码DOβ链DMA编码DMα链；DMB编码DMβ链。DNA编码DNα链、DPA1编码DPα链；DPB1编码DPβ链；DPA2和DPB2为伪基因。此外与肽运转至内质网有关的基因TAP1（transporter of antigen peptides）、TAP2和与抗原加工有关的基因称之为低分子量多肽或称大的多功能蛋白酶LMP2（low molecular weight polypeptides or large multifunctionalprotease-2）、LMP7也位于Ⅱ类基因区。Ⅲ类基因区包括补体C2、C4、B因子，此外，21羟化酶A与B、HSP70（heat shockprotein70,热休克蛋白70）和肿瘤坏死因子α、β基因也在这里。21A是假基因，21B具有编码21羟化酶功能。21羟化酶是肾上腺皮质合成皮质醇和醛固醇必不可少的酶，如酶缺乏，可导致先天性肾上腺皮质增生症。

HLA和H-2基因的比较见图6-5。小鼠H-2的 Tla为存在于胸腺细胞和某些胸腺白血病细胞上的抗原（thymus-leukemia antigen）;Tla与H-2D之间还有Qa区。Qa区中有17个Qa基因，还有12个Qa基因在Tla区，但大部分Qa基因是静息基因（silent gene）。目前已测得6个Q基因有表达，其中Qa2、Qa3、Qa4、Qa5由Qa区基因编码，Qa1和Qa6由Tla区编码。

（二）HLA血清学抗原的命名

目前已确定的HLA敌国清学抗原共有161个，其中A有27个，B有59个，C有10个，D有26个，DR有24个，DQ有9个，DP有6个。C座位上的抗原编号是公认的，为了避免与补体C相混淆特标以“W”。某些抗原数字后带有括号的抗原编号，表示括号前的抗原为括号内抗原的裂解产物，如A23和A24是A9抗原的裂解产物（表6-4）。

表6-4　HLA血清学抗原特异性总表（1991）

A	B		C	D	DR	DQ	DP
A1	B5	B49(21)	Cw1	Dw1	DR1	DQ1	DPw1
A2	B7	B50(21)	Cw2	Dw2	DR103	DQ2	DPw2
A203	B703	B51(5)	Cw3	Dw3	DR2	DQ3	DPw3
A210	B8	B5102	Cw4	Dw4	DR3	DQ4	DPw4
A3	B12	B5103	Cw5	Dw5	DR4	DQ5(1)	DPw5
A9	B13	B52(5)	Cw6	Dw6	DR5	DQ6(1)	DPw6
A10	B14	B53	Cw7	Dw7	DR6	DQ7(3)
A11	B15	B54(22)	Cw8	Dw8	DR7	DQ8(3)
A19	B16	B55(22)	Cw9(w3)	Dw9	DR8	DQ9(3)
A23（9）	B17	B56(22)	Cw10(w3)	Dw10	DR9
A24（9）	B18	B57(17)		Dw11(w7)	DR10
A2403	B21	B58(17)		Dw12	DR11(5)
A25（10）	B22	B59		Dw13	DR12(5)
A26（10）	B27	B60(40)		Dw14	DR13(6)
A28	B35	B61(40)		Dw15	DR14(6)
A29（19）	B37	B62(15)		Dw16	DR1403
A30（19）	B38（16）	B63(15)		Dw17(w7)	DR1404
A31（19）	B39（16）	B64(14)		Dw18(w6)	DR15(2)
A32（19）Dw	B3901Dw	B65(14)		Dw19(w6)	DR16(2)
A33（19）	B3902	B76		Dw20	DR17(3)
A34（10）	B40	B70		Dw21	DR18(3)
A36	B4005	B(70)		Dw22
A43	B41	B72(70)		Dw23	DR51
A66（10）	B42	B73
A68（28）	B44（12）	B75(15)		Dw24	DR52
A69（28）	B45（12）	B76(15)		Dw25
A74（19）	B46	B77(15)		Dw26	DR53
	B47	B7801
	B48
		Bw4
		Bw6

（三）HLA的家系遗传及多态性

1.HLA的家系遗传 HLA单体型可作为一个单位遗传给子代，其遗传示意图见图6-6。a、b、c、d是双亲或子代HLA单体型的代号；1、2、3是HLA-A抗原，?为末检出HLA-A抗原；5、7、8、12是HLA-B抗原。

基因频率和基因平衡定律基因频率指在群体中某一等位基因出现在机率与该群体全部等位基因可以世代维持不变。HLA基因频率亦符合这一定律。在群全中，一个抗原频率反映了控制这一抗原的基因频率。

HLA中的基因之间也有一定的交换和重组机率，一般取决于两个基因之间的距离。但HLA多基因座组成的单体型并非完全随机，有些基因比其它基因更多地连锁在一起，称为连锁不平衡（linkage disequilibrium）。换名话说，实际观察到睥两个或更多基因出现在同一条单倍体上的频率大于按照独立分配规律所预期的频率。如在白种人中A1的基因频率为0.12，B8的基因频率为0.17，A1和B8基因出现在同一条单倍体上的预期频率为0.12*0.17=0.02，但实际观察到的频率为0.09。HLA的连锁不平衡与对某些疾病的易感有关。

已被检出的众多的HLA抗原在不同人种甚至不同地区的人群中的分布存在着很大的差别。如白种人HLA-A1、A3、D8检出率较高；黄种人以A24、B46、B54的检出率较高，黑种人以HLA-A36、A43、B53检出率最高。在单体型的栓出率也同样有情况，如北欧人以HLA-A1、B8、HLA-A8、B7两个单体型最常见，黄种人以HLA-A9、B15HLA-A2、B空白抗原的单体型较常见，我国汉族人以HLA-A2、B46、HLA-111、B40和HLA-A2、B40单体型最常见。在研究HLA系统与疾病之间的关系时必须以所研究同一地区正常人群作为对照。

表6-5　MHC三类基因产物特征及其功能

	Ⅰ类	Ⅱ类	Ⅲ类
基因产物	H-2　K、D	1区（Aα、Aβ、Eα、Eβ）	C4、C2、Bf、Slp
	HLA　A、B、C	D/DP、DQ、DR	C4、C2、Bf
分　布	几乎所有细胞表面	B细胞、活化T细胞巨噬细胞、树突状细胞、郎罕氏细胞、精子等	血清及体液中
多肽链组成	α44kDa	α34kDa	C4α 90kDa
	β12kDa	β29kDa	β 70kDa
			γ 30kDa
			C2 100kDa
			Bf 90kDa
检出方法	血清学方法	HLA-DR、DQ血清学方法	血清学方法
	DNA分型法	DNA分型法	化学方法
			高压电泳
			等电聚焦
功　能	为同种异体抗原，诱导同种异体排斥反应，诱导抗体和Tc形成；Tc杀伤病毒感染靶细的MHC限制	为同种异体抗原，诱导同种异体排斥反应，诱异抗体产生及Th细胞增殖，体外刺激Mφ、LC提呈抗原作用；免疫调节（Ir基因），约束Mφ-T、T-B间相互作用。	形成C3转化酶（C4b2a,C3bBb）激活C3

2.HLA的多态性（polymorphism）现象多态性指在同一相互交配的群体中，同一基因座可编两种以上的基因产物。HLA的多态性主要是由于复等位基因和共显性所致：（1）复等位基因（multiple alleles）,位于一对同源染色体上对应位置的一对基因叫等位基因。由于群体的突变，同一基因座的基因系列称为复等位基因，对某一个体来说一个基因座只有一对等位基因，复等位基因是群体的概念。HLA存在为数众多的复等位基因。（2）共显性（codominant），共显性状态是杂合状态，这一对等位基因所控制的性状都表现出来，HLA每个基因座上的等位基因都是共显性。

图6-6　HLA单体型的家系遗传

第二节　MHC抗原的结构及检测

MHC编码的抗原为一类同种异体抗原(alloantigen)。其中Ⅰ类和Ⅱ类抗原主要以细胞膜镶嵌蛋白的形式存在，也可脱落成为可溶性的形式。Ⅲ类抗原为补体C2、C4和B因子，主要分泌到血清等体液中去。

一、MHC抗原的结构

（一）Ⅰ类抗原的结构和分布

Ⅰ类抗原由非共价键连接的两条多肽链组成，其中重链由MHCⅠ类基因编码，轻链由另一条染色体(人第15对染色体，小鼠第２对染色体)β2m基因编码。 Ⅰ类抗原分布于几乎所有的有核细胞及血小板表面。HLA-A、B抗原在人类淋巴细胞表面浓度最高，每个细胞约有103～105个分子，占淋巴细胞表面蛋白的1％。

1. 重链又称α链，其裸肽分子量为40kDa。人Ⅰ类抗原α链上有1个N-连接的寡糖，成熟的α链为糖蛋白，分子量的44kDa；小鼠α链上有2个N-连接的寡糖，分子量略大于人α链，为47kDa。α链为穿膜结构，根据各结构域的功能以及与Ig同源性的比较， α链可分为肽结合区和免疫球蛋白样区组成的胞膜外区，穿膜区以及胞浆区(图6-7)。

(1)肽结合区(peptide-binding region):α链氨基端的两个结构域α1和α2，各含约90氨基酸残基,α1与α2有很高同源性,但不属于免疫球蛋白超家族成员。人α链有1个N-连接的寡糖，位于α1和α2连接处。小鼠α链则有2个N-连接的寡糖,分别位于α1与α2连接处和α2区的羧基端侧。α2区内有一个链内的二硫键，两个半胱氨酸间约含63个氨基酸残基。α1区第60～80位氨基酸残基和α2区第 95～120位氨基酸残基的组成和排列顺序变化最大,是Ⅰ类抗原多态性(同种异型)的分子基础。

图6-7 MHCⅠ类分子结构模式图

注: 表示糖，P为磷酸化位点

表示多态性存在部位

美国哈佛大学Strominger实验室用X射线晶体衍射图搞清了HLA-A2分子的立体结构(图6-8)。α3和β2m结构域靠近细胞膜,位于分子的底部;α1和α2结构域远离细胞膜位于分子的顶部，所组成的空间结构是与抗原结合部位和被T细胞受体(TCR)识别的部位。与抗原结合部位的构象呈深槽状,由α1和α2结构域各1条α螺旋和4条β折叠所组成。两条α螺旋位于抗原结合部位上部形成两个侧面,8条β折叠位于下部形成底面。所构成的深槽大约长2.5nm，宽1.0nm,深1.1nm,可结合8～20个氨基酸残基,其大小和形状适合于已加工处理的抗原片段。MHC Ⅰ类抗原分子的多态性主要位于形成两侧面的α螺旋结构上,与Ⅰ类抗原递呈抗原的功能相关，形成深槽内部氨基酸的侧链主要通过盐键、氢键与抗原多肽结合；位于深槽外部和表面氨基酸是TCR识别的部位，上述发现是近年来基础免疫学中分子免疫学领域中最杰出的成就之一，为TCR识别MHC与加工处理的抗原复合物的理论研究和某些自身免疫性疾病的发病机理提供了重要依据。

(2)免疫球蛋白样区(immunoglobulin-like region):α3约含90个氨基酸残基，氨基酸组成十分保守,与IgC区同源,在二级结构上，α3组成Ig样折叠(Ig fold)，即七个β折叠股形成两个平面，由二硫键相连，属免疫球蛋白超家族(IGSF)中C1结构。α3结构域是α重链的非多态部分(nonpolymorphic)，通过MHC分子突变分析证实,此区是与CD8分子相互作用的位置。

(3)穿膜区(transmembrane region): α3结构域的羧基端侧有一段较短的连接区(conn-ecting region)，穿膜区约由25个疏水性氨基酸残基所组成，可能形成α螺旋穿过双层脂质的细胞膜，并使α链锚在细胞膜上。

(4)胞浆区(cytoplasmic region):含约30个氨基酸残基，并具有数个cAMP依赖的蛋白激酶(蛋白激酶A,PKA)和PP60 Src酪氨酸激酶的磷酸化位点。此外，在羧基端含有一个谷氨酰胺残基，作为转谷氨酰胺酶转肽作用的底物。上述结构可能在MHCⅠ类分子与其它膜蛋白或细胞骨架成分相互作用中起作用，去除MHCⅠ类分子胞浆羧基端可抑制Ⅰ类分子的内化。

2.轻链含99个氨基酸残基，分子量为12kDa，最早在一些镉中毒患者尿中发现,1968年Berggard 从肾小管病变的蛋白尿中分离出来，电泳位于β2区，称β2微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)。A、B、C抗原所含轻链均一致。β2m氨基酸排列与IgGCH2约有30％序列同源，故β2m有游离免疫球蛋白结构域(free immunoglobulin domain)之称，属免疫球蛋白超家族C1结构。不同种动物之间β2m很少有区别。β2m本身与HLA-A、B、C抗原特异性无关，也不直接参与同抗原的结合，但对于α重链在细胞膜表面的表达以及执行其正常生理功能是必须的。如人B细胞系Daudi不能合成β2m，虽然在Dandi细胞Ⅰ类基因能发生转录，并可翻译，但细胞翻译产物是不稳定的。当Daudi细胞转染了有功能的β2m的基因或与表达β2m的细胞融合，Daudi细胞即可在细胞表面表达Ⅰ类抗原。α重链与β2m的结合可能发生在内织网。有关β2m的免疫学功能近来受到重视。用抗β2m的单克隆抗体NAMB1可抑制MLR中的反应细胞。抗原与淋巴细胞接触后18小时内，抗β2m血清可抑制其抗体应答。此外，β2m抗血清对PHA、ConA、PWM等对淋巴细胞的促有丝分裂作用都有明显的抑制作用。由于β2m分子在细胞表面的数量远远大于Ⅰ类抗原分子的数目，故β2m可能以作为HLAⅠ类抗原一部分和游离分子两种形式存在。在某些病理情况下，血清和尿中β2m可明显升高。

图6-8 人MHC Ⅰ类分子多肽的折叠

注: 左图侧面观，右图顶部观。白色箭头代表β叠股，白圈表示α螺旋，黑色线为二硫键

（二）Ⅱ类抗原的结构和分布

1. Ⅱ类分子的结构 MHC Ⅱ类分子是由α、β两条链通过结合紧密的非共价键连接组成的异源双体。α链分子量32～34kDa,有2个N连接寡糖，β链 29～32kDa，有一个N-连接糖基化点(图6-9)。Ⅱ类分子α、β链是由不同基因所碥码。α、β链各有2个结构域α1、α2及β1、β2。每个结构域约含90氨基酸残基，除α1区外，α2、β1、β2每个区各含一个二硫键。 α1和β1与Ig结构域无相似性,组成肽结合区。α2和β2区与Igγ3和Cμ4相似,属免疫球蛋白超家族C1型结构,非多态性。所有DR等位基因编码的DR分子α2区结构都相同, 但不同于DPα2或DQα2者。CD4分子与Ⅱ类分子非多态部分相结合。

图6-9 MHCⅡ类分子结构模式图

Ⅱ 类抗原的多态性主要与 DQα、DQβ、DRβ和DPβ链有关。在人类Ⅱ类抗原是HLA-D/DP、DQ、DR抗原,其中D和DP抗原在MLR中为刺激T细胞激活的抗原决定簇 (major lymphocyte activating determinants,Lads抗原),而DR和DQ则刺激抗体的产生，这与下述的HLA抗原检测的方法有关。

α2和β2羧基端侧有一个短的连接区。穿膜区约含25个氨基酸残基。胞浆区可能与信号的转导有关。尽管尚未获得α和β链的X-线晶体衍射图，从MHCⅠ、Ⅱ类分子结构和功能的相似性以及最近结果提示MHCⅡ类分子肽结合的多肽折叠形式与MHC Ⅰ类分子十分相似，α1和β1各形成4条β折叠股和一条α螺旋。8条折叠股组成一个底层，支撑2个α螺旋，α、β链2个α螺旋形成肽结合区深槽的侧面(图6-10)。

最近在细胞内发现与MHCⅡ类分子相连的第三条链，称之γ链，约30kDa，属免疫球蛋白超家族成员，非MHC编码，γ链氨基端在胞浆内，而羧基端在细胞膜外。在γ链到达细胞膜之前它是与MHCⅡ类分子分离的。γ链确切的生理功能还不清楚，可能是(1)改变MHCⅡ 类分子α、β链翻译后加工的性质；(2)参与Ⅱ类分子细胞内的运行；(3)与Ⅱ类分子将外来抗原提呈给辅助性T细胞的功能有关；(4)最近又认为γ链可防止机体自身合成的肽与Ⅱ类分子结合，以保证Ⅱ类分子肽结合点为外源性抗原结合之用。

图6-10 MHCⅡ类分子多肽的折叠(推测)

注: 本图为顶面观，白色剪头代表β折叠股，白圈表示α螺旋，黑

色线为二硫键，边缘的虚线方块表示尚未确定的多肽折叠。

2.I区相关抗关

(1)Ia抗原的概念: Klein、Shrefler(1974、1975年) 将小鼠I区基因所编码的抗原称为Ia抗原(I region associated antigen)，也有人将I区中的Ir基因的产物称为Ia抗原。目前一般把人类Ⅱ类抗原，尤其DR抗原也称为Ia抗原。

(2)Ia抗原的分布: 小鼠Ia抗原主要在B细胞、巨噬细胞、表皮细胞、精子、活化T细胞、郎罕氏细胞、树突状细胞等。Ia抗原的组织分布见表6-6。

表6-6 Ia抗原的组织细胞分布(细胞荧光染色阳性率％)

Ia抗原主要分布在脾脏、淋巴结的淋巴细胞、巨噬细胞、胚胎肝细胞、表皮细胞、活化内皮细胞、骨髓细胞和精子细胞上，某些肿瘤细胞也具有Ia抗原。而红细胞、血小板、脑组织、肾脏和成年肝细胞未见有Ia抗原。

无论是Th还是Tc/Ts被激活后一部分细胞表达Ia抗原。此外巨噬细胞、表皮郎罕氏细胞、树突状细胞也含有较高比例的Ia抗原，有人认为Ia抗原还与巨噬细胞亚群分类有关。

D抗原分布还缺乏系统资料。但从现有资料中看到，除B淋巴细胞外，T细胞、单核细胞、上皮细胞、内皮细胞和精子细胞也可以诱导淋巴母细胞反应，提示上述细胞存在D抗原，而血小板不存在D抗原。

(3)Ia抗原的功能: Ia抗原最主要的功能是作为Ir基因的产物，参与免疫应答的遗传控制及其应答过程中的遗传限制作用，这将在本章第五节中重点加以讨论。此外还有以下的生物学功能:

①与B细胞分化的关系: 分化发育尚未成熟的B细胞以及B细胞型白血病细胞均可检出Ia抗原，成熟的浆细胞表面不能检出Ia抗原。

②人类Ia抗原与MLR刺激: 在单向MLR中刺激同种异体T细胞增殖的刺激细胞除B细胞外，其它的Ia阳性细胞如建株B细胞、精子、巨噬细胞、郎罕氏细胞的刺激能力与表面Ia抗原有关,巨噬细胞和郎罕氏细胞较强，精子较弱。抗人Ia样抗血清或抗Ia样单克隆抗体对人类MLR均有非常明显的抑制效应。

③人类Ia样抗原与免疫辅佐细胞: 只有Ia阳性的单核-巨噬细胞、表皮郎罕氏细胞和树突状细胞具有执行抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)的辅助免疫应答的功能。最近发现Ia阳性B细胞也是机体重要的抗原提呈细胞。

④人类Ia样与T淋巴细胞: T细胞经活化后(包括PHA、ConA、PWM，可溶性抗原，同种异体抗原刺激)能合成并在细胞表面表达Ia抗原，其特异性与同一个体Ia抗原相一致。促有丝分裂原激活的Ia阳性T细胞以PWM刺激后比例最高，PHA次之，ConA最低。

⑤Ia抗体与免疫增强: 免疫增强(immunologicalenhancement) 主要是由Ia抗体介导的一种特异性免疫抑制作用。有人认为移植前输血所引起移植物存活延长现象是由B细胞导致的主动免疫增强现象。免疫增强的机制还不十分明了，可能与Ia抗体与Ia抗原结合后，阻止了供体Ia抗原对Th的刺激作用，从而阻断移植排斥免疫应答的致敏过程；另一可能是Ia抗体的抗原结合位置可刺激受者产生抗独特型抗体，这种抗独特型抗体可与Th细胞上Ia 抗原识别受体相结合，从而阻止了Th细胞对Ia抗原的识别，阻断移植后排斥反应的产生。

二、MHC　I类、Ⅱ类基因的结构

MHC I类、Ⅱ类基因外显子和内含子的组成相似（图6-11）。第一个外显子编码先导序列。MHc I类分子α1、α2和α3是由三个不同的外显子所编码，空膜区和胞浆区是由数个较小的外显子编码。MHc I类分子胞浆部分每一个保守的磷酸化位点是由不同的小外显子分别编码。有多个调节MHC基因的转录的顺式调节顺序（cis-regulatory sequences)位于MHC基因外显子的5`端，这些调节顺序是作为反式作用的转录调节蛋白的结合位点。此外，在MHc I类基因中也发现有启动子和增强子，并存在着对细胞因子特别是IFN-γ应答的核苷酸序列。在MHc Ⅱ类基因中含有对于Ⅱ类基因表达所必需的、称之为W（或H）、X和Y盒的三个保守的核甘酸序列。

图6-11　MHc Ⅰ、Ⅱ类基因外显子内含子结构

IFN-γ可调节MHC I类和Ⅱ类分子的表达。IFN-γ几乎对所有细胞MHc I类抗原的表达有促进作用，其他的细胞因子如IFN-α、INF-β、TNF和LT也能促进MHc I类分子的表达。IFN-γ等细胞因子促进I类分子表达水平升高的机理可能是细胞因子激活的转录因子（cytokine-activatedtranscription factors）结合到I类基因DNA的调节序列上。IFN-γ可促进单核-巨噬细胞、郎罕氏细胞NHc Ⅱ类分子的表达，诱导MHc Ⅱ类分子阴性的内皮细胞、上皮细胞和基质细胞（stromal cell）表达Ⅱ类分子；树突状细胞和活化人T细胞可表达Ⅱ类分子，但IFN-γ无明显调节作用；对于小鼠B细胞，IFN-γ作用后Ⅱ类分子表达反而降低，而IL-4有促进表达的作用。

第三节　MHC中的单体型

在11次IHW报告了36个人MHCⅢ类基因，其中发现最早、知之最祥、并与免疫应答关系最密切的是C4A、C4B、Bf和C2四个基因。

人C4A和C4B两个基因座，表现为复杂的多态现象，在每个C4A或C4B分子上的C4d区个别氨基酸的差别形成许多型别，目前已有40多种同种异型（allotype）。例如C4B与C4B2的区别在于C4d的1054位氨基酸组成，前者为甘氨酸，后者为天冬氨酸。由于基因缺失（genedeletion）、基因转换（gene conversion）等原因C4基因有时不能表达，称为零基因（C4 puantity zero,C4QO）或静息基因，常伴有旁侧的固醇21-羟化酶的缺乏。如纯合子C4零基因，伴有21羟化酶缺乏引起的耗盐型先天性肾上腺增生（congenital adrenal hyperplasia,CAH）。此外，C4QO还与SLE、IDDM等有关。

Bf具有遗传多态现象，最常见的表型是S（slow）和F（fast），而S1（slower thanS）及F1（faster than F）罗为少见。这四个等位基因属常染色体显性遗传，S与F的结构差别在Ba，而决定S1和F1的结构差异在Bb片段。除上述四型外，至今还发现了近20种罕见型，基因频率均小于0.02-0.03。现在研究资料表明，Bf的多态性与某些自身免疫性疾病和感染性疾病易感有关，如胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）BfF1频率显著升高，BfF1还可能与麻风病有关。

C2有3个等位基因：C2A（basic）和C2C（common）。基因频率分别为<1%、2%和97%。遗传性C2缺乏是由于C2结构基因上存在零基因（nullgene）,也称静息基因，写为C2QO。补体各成分的遗传性缺乏中C2所占比例较高，为常染色体共显性遗传。异合子C2遗传性缺乏常表现C2浓度只有正常值的一半，而纯合子C2缺乏者全身性红斑狼疮样病患者发病率较高。C2QO等位基因常伴有HLA-A25、B18、DR2、BfS、C4A4、C4B2这组单体型出现。

在MHC（人 HLA）各基因座位间常紧密连锁，并有连锁不平衡情况，组成更大范围的型别。这种型别的检测常较单座位提供的遗传信息更多，因此在人类源流考察、法医知鉴定、疾病的遗传易感性研究、免疫调控等方面更为重要，近年受到人们特别的重视。从理论上讲，这些单体型组成形式应该是很多的，而目前提及的是C4单体型、补体型与HLA扩展单体型三种，于此简略加以介绍。

一、C4单体型

1978年O'Neill等发现C4存在两个基因座位，分别命名为C4A^*与C4B^*，继后证实血中确有两种C4同种型（isotype）C4A与C4B，这在补体研究中却属独一无二。接着探明，这两个基因在人均位于C6p，且中间仅隔10kb，两基因紧密连锁，构成单体型，即C4单型。1981年Brun-Petersen等人首先检出了北欧人12个C4单体型，嗣后白人、黑人、黄人的资料相继出现，并在9次IHW上进行了总结。我国也在1991年出现了第一篇报道。Mauff曾对世界范围内的资料进行过统计分析，提出高频率的C4单体型一般分布在A4B2到A2B1等11型中，占总频率的75%以上，A3B1、A3BO及AOB1三型占60-74%。我国情况亦同，似乎更为集中。但各人种间也存在着若干差别；如A4B2频率在日本人特别高，白人较低，黑人中末见；又如含A5、A6等C4A快泳带的C4单体型黄人中少见，黑人最多，白人居中；等等。

二、补体型

位于HLA-Ⅲ类中的补体基因，不仅两个C4基因紧密连锁，构成C4单体型，而且与另外两个补体基因BF^*与C2^*也紧密连锁，构成更大的单体型，Alper等命名其为补体型（complotype）。Alper等人提出，在不足100kb的DNA分段上居有4个补体基因，从理论上计算，基因间的随机交换率在10000到2000次减数分裂中还不到一次。事实上，在无数减数分裂中从未发现这些座位间的交换，总以一个配子单位进得遗传。此外还发现，如果将这4个补体座位上发现的所有等位基因按随机组合排列，预计将有千种厂的补体型，但就目前报道的数目来看，常见的不过10种上下，加上不常见的，也只有40余种。这表示在这些座位间存在着明显的连锁不平衡。

补体型的检测一般需要家系采血，至于4个基因型的排列顺序，在其遗传学顺序尚末弄清之前，Alper等是按Bf-C2-C4A-C4B编排的，但在获悉其染色体上排列顺序为C2-Bf-C4A-C4B(从端粒点到着丝点)后则多用后者顺序表示，且多用缩写形式，如C2C、BfS、C4A3、C4B1常写为CS31等等。最早报告的正常人补体型为美国白人，至今已积累到1945条染色体的数据，其中CS31频率最高，约占40%，其次是CS01、CF31、CS30、CS42等，频率超过0.005的约占半数；连罕见型在内，一共检出44种。继后加拿大人、德国人、法国人、西班牙人、黎巴嫩人、南非黑人、美国黑人、日本人及中国人的资料相断问世，对比这些资料发现，共同点不少，但也有不少分歧，对于这些分歧进行分析表明，有些极易理解（如黑人的CF31占首位，因为黑人BfF远较其他人种为高），有些尚难解释。

三、MHC扩展单体型

近年研究表明，在正常人以及某些疾病对HLA-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ这三类基因还存在连锁不平衡现象，并构成一些具有分布特异性的大单体型，并先后提出不同的术语加以概括，如MHC扩展单体型（MHC-extended haplotype,EH)、MHC祖传单体型（MHCancestral heplotype,AH）、HLA-补体单体型（HLA-complement haplotype）超型、超单体型、优势等位基因组合等。在目前，EH与AH较常引用。一般目前认为以HLA-[B-（C2）-Bf-C4A-C4B-DR]等。6个或5个座位的同步检测应是最低要求，而且常用HLA-B型进行命名。不过HLA基因DNA分型技术的快速发展，有些在HLA-Ⅱ类血清学分型的基础上加上DNA分型，看来是当前发展的趋势。Alper与Awdeh等人测定过美国白人714条染色体上EH频率，其中以HLA-[B8-CS01-DR3]频率最高，频率超过0.01的EH共有12种。这些EH的组合频率约占检出总EH的30%。他们还提出HLA-EH固定在HLA-B与DR之间的距离约106bpDNA，相当于连锁图距1cM，或重组分数0.01。

Dawkins提出的MHC-AH系指无关个体间相同的保留单体型，或者说存在于无关个群体中单体型特异性的等位基因组合，这在HLA已知基因座位已有证明，但C6p的HLA区还是有不少DNA区尚末发现具体的基因，用HLA-B至TNF之间尚末发现具体基因的DNA探针进行检查发现，这些区也呈多态现象，各段DNA也组成单体型，而且这种单体型也与特定的已知AH有连锁关系。这一发现，无疑对HLA-AH的本质有了进一步的了解。

EH或AAH在人类学研究上具有意义。Fraser等在非洲源黑人中检出4种过去没有报告过的补体型CF（1，90）0、CF63、C（F1）17及CS（3，2，90）0，其中前两种分别与HLA-B42（52、53、58）-DR3和HLA-B70-DR5组成EH，而这两种EH在白人中极为罕见，国外认为非洲源黑人具有独特的HLA-EH。又如中国人与日本人多见的HA前半段为HLA-[A2-Cw11-B46-C2C-BfS-C4A4-C4B2]完全相同，只有DR前者为9，后者为8，DQ前者为9，后者为6，这表示，中日两个人群的AH具有极大的相似性，而在HLA-Ⅱ类外才有分化。撒丁岛人（Sardinian）HLA-EH很受人们的重视，在意大利的撒丁岛，15%的人的EH为HLA-[A30-Cw5-B18-BfF1-DR3-DR52-DQ2],远远超出至今所知的世界人群，而且其C4B与21A基因RELP缺失，即这一单体型为C4及21羟化酶基因重复的祖传单体型。

第四节　MHC的生物学功能

MHC具有重要的生物学功能，主要包括参与胸腺对胸腺细胞的选择作用，对机体免疫应答的遗传控制，参与免疫细胞相互识别，对免疫细胞相互作用的遗传限制等。有关Ⅲ类抗原C2、C4和B因子的功能请参见有关补体系统的内容。

一、MHC与胸腺对胸腺细胞的选择作用

成熟的、有功能的T细胞必须经过在胸腺中阳性选择和阴性选择，MHC在这两种选择中起关键作用。

（一）阳性选择过程（positive selection）

早期的胸腺细胞前体（prothymocyte）不足3%，为CD4-CD8-双阴性细胞（double negative cells），随后发CD4+CD8+双阳性细胞（double positive cells），并受一以严格的选择。假如一个双阳性细胞表面能与胸腺皮质上皮细胞表面MHc I类或Ⅱ类分子发生有效结合，就可被选择而继续发育，否则会发生程序性的细胞死亡（programmed cell death）。MHC I类分子选择CD8复合受体（coreceptor），而使双阳性细胞表面CD4复合受体减少；MHCⅡ类分子选择CD4复合受体，而使CD8复合受体减少。这种选择过程赋于成熟CD8+CD4-T细胞具有识别抗原与自身MHc I类分子复合物的能力，CD4+CD8-T细胞具有识别抗原与自身MHCⅡ类分子复合物的能力，成为T细胞MHC限制现象的基础。

(二)阴性选择过程（negativeselection）

经过阳性选择后的T细胞还必须经过一个阴性选择过程，才能成为成熟的、具有识别外来抗原能力的T细胞。位于皮质与髓质交界外的树突状细胞（DC）和巨噬细胞（Mφ）表达高水平的MHc I类抗原和Ⅱ类抗原，在胚胎发育过程中，机体自身抗原成分与DC或Mφ表面MHc I类、Ⅱ类抗原形成复合物。经过阳性选择后的胸腺细胞如能识别DC或Mφ细胞表面自身抗原与MHC抗原复合物，即发生自身耐受（self tolerance）而停止发育，而不发生结合的胸腺细胞才能继续发育为识别外来抗原CD4+CD8-或CD4-CD8+单阳性细胞，迁移到外周血液中去（图6-13）。

二、MHC对免疫应答的遗传控制

人们早已观察到各种不同品系动物的免疫应答是由遗传控制的，如豚鼠对白喉毒素结核菌素的易感性在不同品系间有很大差异人类变态反应性疾病的发生与遗传因素有关。但对这一问题的深入研究主要归功于60年代后免疫化学研究中合成多肽抗原的应用，对H-2的深入了解以及同类系和H-2内重组株小鼠的建立。

（一）MHC对免疫应答遗传控制研究的基本条件

1.人工合成多肽抗原化学合成多肽抗原主要有以下两类：

（1）合成分枝多肽抗原：它是以线状的多聚赖氨酸（L）联上多聚丙氨酸（A）的侧链，形成A-L骨架结构，然后再在丙氨酸链上偶联不同的氨基酸，形成具有不同抗原特异性的分枝多肽抗原。最常用的是（T，G）-A-L，（H，G）-A-L和（φ，G）-A-L等（图6-14）。抗原特异性由末端氨基酸所决定，侧枝和主干起载体的作用。

图6-13　MHC与胸腺的选择作用

（2）线状多肽抗原：这是几种氨基酸按不同比例和数量结合而成的线状多肽，具有较强的抗原性，如GLφ等。单种氨基酸组成的均一多肽抗原性很弱，但偶联上半抗原后则是很好的免疫原，例如多聚赖氨酸（PLL）与DNP偶联形成的DNP-PLL被广泛用于豚鼠免疫应答遗传控制的研究。

2.同类系小鼠（congenic mice）是遗传北景完合相同，只是所需研究的那个基因不同的小鼠。建立同类系小鼠是诺贝尔获得者Snell对免疫遗传学作用出的突出贡献。有了同类系小鼠和人工合成多肽抗原，就可以深入研究免疫应答的基因控制以及与MHC的关系。同类系小鼠的培育的方法见图6-15。

首先近交系（inbredstrain）A品系小鼠与另一个近交系B品系小鼠进行交配，A品系MHC是a/a纯合（homozygous）的，B品系MHC是b/b纯合的。A与B品系杂交的子一代（F1）全部是a/b杂合状态的。然后将F1小鼠与亲本A品系进行回交（backcross），其子代一半为a/a，另一半为a/b,a/b杂合状态小鼠的皮片移植到A品系小鼠后迅速被排斥，而a/a子代小鼠的皮片移植到A品系小鼠后并不迅速被排斥。将通过皮片移植后发生迅速排所鉴定的a/b杂合小鼠又与A品系小鼠进行回交，其子代一半为a/a，另一半为a/b，再用上述皮片移植排斥反应的方法鉴定出a/a或a/b，将a/b杂合不再与A品系小鼠进行回交。如此继续20代后，a/b杂合小b等位基因仍然保留，但原来B品系小鼠中其它的遗传座位都消失了，正如连续稀释（serial dilution）一样，F1小鼠保留了B品系基因的50%，回交后第一代平均只保留了B品系基因的25%，这样经过20次回交后除了保留B品系的MHC等位基因（b）以外，其余B品系的基因（非MHC基因）都消失。也就是说，经过如此20代回交后a/b小鼠，除了第17号染色体上的MHC是a/b杂合以外，其余的遗传背景（除17号染色体MHC以外和其余39对染色体）均与A品系相同。将经过20代回交的a/b小鼠进行品种间杂交（interbreed）或称史妹交配，其子代的MHC基因25%是a/a纯合，25%是b/b纯合，50%是a/b杂合的。其中b/b纯合小鼠皮片移植的A品系小鼠后即发生迅速的排斥。用b/b纯合小鼠进行品种间杂交，培育出一个新的品系即MHC基因位点上与B品系相同，而其它所有的遗传背景与A品系相同，我们可称作这个品系小鼠与A品系是同类系（congenic to strain A）,或者叫做在A遗传背景的B MHC。常用同类系小鼠单体型见表6-7。

图6-14　合成分枝多肽抗原示意

注：（T，G）-A--L：（多聚酪氨酸，多聚谷氨酸）-多聚丙氨酸-多聚赖氨酸

（H，G）-A--L：（多聚酪氨酸，多聚谷氨酸）-多聚丙氨酸-多聚赖氨酸

（φ，G）-A--L：（多聚酪氨酸，多聚谷氨酸）-多聚丙氨酸-多聚赖氨酸

L：L型，D：D型

3.H-2内重组株　通过不同的同类系杂交，根据交换重组定律，在杂交后代中选择新的H-2内重组体（interH-2recombinants）。不同的重组株在H-2内的一些基因位点具有不同的等位基因，即H-2单体型（haplotype）不同。

例如品系A，B10.A单体型为a，它是由H-2k和H-2d两个双亲单体型的I-E亚区和S区之间发生交换重组而产生（表6-8）。H-2内重组株（举例）参见表6-9。

表6-7　常用同类系小鼠的单体型（标准品系，type strains）

品系	单体型	K	I-A	S	D
B10(C57BL/10)	H-2^b	b	b	b	b
B57BL/6	H-2^b	b	b	b	b
DBA/2	H-2^d	d	d	d	d
Balb/c	H-2^d	d	d	d	d
B10.D2	H-2^d	d	d	d	d
C3H	H-2^k	k	k	k	k
CBA	H-2^k	k	k	k	k
B10.BR	H-2^k	k	k	k	k

图6-15　同类系小鼠培育的方法

表6-8　A.B10.AH-2内重组株的产生

单体型		K	I-A	I-E	S	G	D
亲代1	k	k	k	k	k	k	k
亲代2	d	d	d	d	d	d	d
A.B10·A	a	k	k	k	d	d	d

表6-9 H-2内重组株（举例）

品系	单体型	双亲单体型	K	I区		S	G	D
品系	单体型	双亲单体型	K	A	E	S	G	D
A.B10.A	a	k/d	k	k	k	d	d	d
A.AL	a1	k/d	k	k	k	k	k	d
C3H.OL	o1	d/k	d	d	d	k	k	k
C3H.OH	o2	d/k	d	d	d	d	d	k
B10.A(4R)	h4	a/b	k	k	b	b	b	b
B10.AM	h5	k/b	k	k	k	k	k	b
B10.A(3R)	i3	b/a	b	b	k	d	d	d
B10.A(5R)	i5	b/a	b	b	k	d	d	d
A.TL	t1	s/al	s	k	k	k	k	d
A.Th,B10.S(7R)	t2	s/a	s	s	s	s	s	d
BSVS	ts	s/a2	s	s	s	d	d	d
B10.M(17R)	ag1	s/f	k	k	k	d	d	f
B10.M(11R)	ap1	s/f	f	f	f	f	f	d

（二）Ir基因

1.免疫应答基因的发现 Benacerraf等（1963）首先证实豚鼠对人工合成抗原PLL（聚-L-赖氨酸）等的抗体应答能力受单个常染色体显性基因（单基因）的控制（表6-10）。实验表明，2和13两个品系豚鼠对不同人工合成抗原的应答能力不同。两个品系杂交的子一代（F1）对三种抗原全部有应答能力，说明应答基因为显性。再将F1和隐性亲本进行回交，所得下一代对抗原的应答表现出孟德尔定律的分离现象，应答与无应答个体呈1：1之比，说明遗传是由单基因控制的。F1代与显性亲本进行回交，下一代中全部对抗原发生应答。Benacerraf将控制免疫应答的基因称为免疫应答基因（immune responesgene ,Ir基因）。具有Ir基因的动物对相应抗原呈高应答者（responder）,缺乏核基因者呈无应答或低应答者（non-responder）。

表6-10　豚鼠免疫应答基因的发现

抗原	2	13	（2*13）F1	（213）F113		（213）F12
抗原	2	13	（2*13）F1	50%	50%	50%	50%
DNP-PLL	+	-	+	+	-	+	+
Glutamyl alanine copolymer(GA)	+	-	+	+	-	+	+
Glytamyl tyrosine copolymer(CT)	-	+	+	+	+	+	-

注：DNP-PLL：二硝基苯—多聚赖氨酸　GA：谷氨酰丙氨酸多聚体 CT：谷氨酰酪氨酸多聚体

2.小鼠Ir基因位一地H-2　I区内

（1）小鼠Ir-1基因与MHC连锁基因：60年代中期，McDevitt和Sela等发现小鼠有类似针对合成分枝多肽（T，G）-A-L抗原的基因，称Ir-1基因，并证明该基因与MHC存在着连锁关系；如C57BL小鼠对（T，G）-A-L有高抗体应答，而CBA小鼠则为低应答；对（H，G）-A-L的反应则CBA小鼠为高应答，而C57BL为低应答。以后又检了一系列对特定抗原高应答、中应答或低应答的小鼠品系（表6-11）。并用回交试验证实小鼠Ir基因为单个常染色体显性遗传（图6-16）。

表6-11 不同品系小鼠对三种人工合成抗原的抗体应答

小鼠品系	H-2	抗体产生应答
小鼠品系	单体型	抗（T，G）-A-L	抗（H，G）-A-L	抗（φ，G）-A-L
A/J	a	低	高	高
A.BY	b	高	低	高
C57BL	b	高	低	高
B1,LP	b	高	低	高
C3H,SW	b	高	低	高
BALB/c	d	中	中	高
DBA/2	d	中	中	高
CBA	k	低	高	高
C3H/HeJ	k	低	高	高
B10.BR	k	低	高	高
AKR	k	低	高	高
DBA/1	q	低	低	高
SJL	s	低	低	低
A.SW	s	低	低	低

（2）Ir-1基因定位于H-2 I区内：70年代初，McDevitt等又利用同类系和H-2内重组系小鼠，将1r-1基因定位于H-2 I区内（表6-12）。

Milich等（1982）应用同类系小鼠证实对HBsAg a和d决定簇的体液免疫应答也受MHC内的基因所调节。单倍H-2^q产生高应答，H-2^s.f产生低或无应答，H-2^a.b.d.k单倍型为中等应答。进一步用H-2内重组系小鼠的实验表明，控制上述体液免疫应答的基因可能位于K区和I-A亚区。

图6-16 应用回交试验证实小鼠对（多聚苯丙氨酸，多聚谷氨酸）-多聚丙氨酸-多降赖氨酸[φG）-A-L]应答的Ir基因为单个常染色体显性遗传

表6-12 位H-2 I区内Ir基因位置（举例）

抗原	Ir基因	亚区位置		H-2I区以外
抗原	Ir基因	I-A	I-E	的影响基因
（T，G）-A-L	Ir-1A	⁺		+（Ig）
（H，G）-A-L	Ir-(H,G)-A-L	+
GL Pro	Ir-GLPro	+
GL Leu	Ir-GL leu	+(β)	+(α)
GL Phe	Ir-GL Phe	+(β)	+(α)

注：T酪氨酸　G-谷氨酸　A-丙氨酸

L赖氨酸　H-组氨酸　Pro-脯氨酸

Leu-亮氨酸　Phe-苯丙氨酸

（3）H-2对DHR的遗传控制：对人工合成抗原诱导的迟发型超敏应答（DHR）同样受MHC的遗传控制。H-2^{a.b.d.f.j.k.r.u.v}单倍单倍型小鼠对多聚体GAT（谷氨酸⁶⁰-丙氨酸⁹⁰-酪氨酸¹⁰）的刺激表现为DHR应答品系（R），H-2^n.p.q.s单倍型属于无应答品系（NR）。R品系与NR品系杂交，F1为R品系，F1与NR回交，后代1/2为R，1/2为NR，符合单个常染色体显性遗传的规律。DHR可以通过致敏T细胞传递给同基因小鼠，而不能传递给不同基因之小鼠，DHR也可传递给有一个单体型相同之小鼠，如杂交子一代，但超敏反应程度介于前两者之间。杂交子一代的致敏T细胞亦可把DHR传递给亲代。Miller等又进一步证明，对GAT迟发型超敏应答的补动传递不要求供体与受体基因型完全相同，而只有I-A亚区相同。

3.人的免疫应答基因　胡蜀山等（1985）请用³H-TdR法，以体外诱导淋巴细胞增殖刺激指数为指标，发现在无关志愿者中对（H，G）-A-L、（T、G）-A-L、（Phe、G）-A-L、GLPhe和GAT抗原应答的百分率分别为64%、54%、30%、36%和76%。通过家系调查表明：（1）人类对人工合成抗原泊应答也符合孟德尔单染色体显性遗传的规律；（2）控制（T、G）-A-L和（H，G）-A-L和Ir基因是不同的；（3）通过HLA内重组家系的HLA抗原的分析，提示控制（T、G）-A-L和（H、G）-A-L的Ir基因Ir-TGAL和Ir-HGAL位于HLA-A与B位点之间而与D/DR无关。

Ir基因与MHC连锁的现象，除豚鼠、小鼠和人外，也见于大鼠、恒河猴等多种动物，表明这种现象具有普遍的生物学意义。

4.免疫应答基因的作用模式　对某些抗原不起应答或呈低免疫应答，可能是由于Ir基因缺陷，Ir基因所编码的Ia抗原不能与该抗原结合，或对抗原的提呈能力低，不能激活Th，或只能引起低免疫应答。有关Ir基因通过其基因产物Ia抗原在Mφ与Th间传递抗原的水平上起作用的模式主要有Benacerraf(1978)提出的决定基选择模型（determinant selectionmodel）(图6-17)，该模式认为的Mφ表面的Ir基因产物有数量不限的特异性结合点，能特异地与一定的氨基酸顺序结合，这些特异的氨基酸顺序约由3～4个氨基酸组成，使一个复杂的外来抗原物。T细胞抗原受体（TCR）只能识别复合物分子才发生免疫应答反应。如果某个外来抗原结构中不具备这种特定的氨基酸顺序，或Mφ表面Ir基因产物不能与外来抗原特定的决定簇结合，都不能被TCR所识别，表现出对这种抗原的无应答状态。

5.Is基因和Ts细胞　Debre（1975）发现GT抗原可在某些小鼠体内诱导Ts细胞而抑制对GT-MBSA（甲基化的牛血清白蛋白）的免疫应答。这种控制抑制诱导的基因是显性遗传的，与H-2基因复合体有关。为了与位于H-2的Ir基因相区别，Debre等称之为Is基因。开始有人认为Is基因位于I-J亚区，最近的研究表明，Is基因可能位于I-A亚区内，而目前I-J亚区并未得到证实。某些小鼠对一些抗原（如CT，GAT）的无应答性是由于这些抗原诱导产生了Ts细胞的结果，小鼠接受这些抗原诱导的能力受Is基因控制。如选择性地除去Ts细胞后，无应答者可变不应答者。

图6-17　决定基选择模型

免疫应答基因已逐渐超出原来的概念：一是在MHC内除与Ⅱ类基因有关外，还与I类基因有关，如流感病与HLA-B7亲和性高，DNFB与HLA-A2亲和性高，HLA-B34、B22者对风疹疫苗接种所产生的抗体效价较高，而HLA-B16者对流感疫苗无免疫应答。杂合个体比纯合个体有更多可能性对多种抗原发生应答，即有更强的抗感染能力，称之为“杂交优势”。二是Ir基因还可能与非MHC基因相连锁，如免疫球蛋白V_H基因、X染色体以及其它基因等。

三、MHC参与免疫细胞识别抗原

（一）抗原/MHC复合物的形成

外源性蛋白质被APC摄入细胞内，在溶酶体内被水解成肽段。同时，MHc Ⅱ类分子在内质网中装配成αβ异二聚体，由高尔基器转送到溶酶体，与该处带有免疫原性或主导师决定簇的抗原肽相结合形成抗原肽/MHC复合物，补转送到APC表面，被CD4+T细胞所识别。

内源性抗原以病毒抗原为例。病毒DNA整合到细胞核DNA中，通过转录和翻译，在胞浆内生成特异的病毒蛋白质抗原，继而被蛋白酶体（proteasome）摄取并酶解成肽段。与此同时，内质网腔中合成MHc I类抗原及β2微球蛋白。加工处理后的肽段进入内质网腔与MHc I类抗原结合形成稳定的聚合体之后，被高尔基器运往细胞表面，被CD8+T细胞所识别。HLa Ⅱ类基因DQ和DP之间的蛋白酶体相关基因（proteasome-relatedgenes,）和ABC转运物基因（ABCtransporter genes）基因产物参与内源性抗原的处理和抗原片段的转运。

（二）T细胞识别抗原/MHC复合物

T细胞是一类重要的免疫活性细胞。T细胞本身的活化及效应功能的发挥，不仅与外来抗原和丝裂原和丝裂刺激和多种细胞因子的调节密切相关，而且有赖于T细胞与抗原提呈细胞（APC）之间、不同T细胞亚群相互之间以及T细胞与靶细胞之间的直接接触。CD4+阳性T细胞TCR/CD3识别外来抗原与MHc Ⅱ类抗原（多态部分）的复合物，CD8+T细胞TCR/CD3识别外来抗原与MHc I类抗原（多态部分）复合物。此外在T细胞识别过程中还有赖于多种细胞表面分子的辅助，这些分子包括CD4、CD8、MHc I类、Ⅱ类抗原，LFA-1（CD11a/CD18）、ICAM-1（CD54）、LFA-2（CD2）和LFA-3（CD58）等。其中CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类抗原和I类抗原的非多态部分（即Ⅱ类分子上α2和β2结构和I类分子上重链α3结构域）结合。有关内容请参考“白细胞分化抗原”和“粘附分子”两章。

四、MHC对免疫应答中免疫细胞相互作用的限制（约束）作用

MHC另一个重要的生物学功能是约束免疫应答过程中各类免疫细胞的相互作用，又称为MHC的约束性（MHc restriction），包括免疫应答感应阶段Mφ-Th之间，反应阶段Th-B之间，以及效应阶段Tc-靶细胞之间的相互作用。MHc I类和Ⅱ类抗原分别对不同细胞起约束作用。

（一）Mφ、T、B细胞相互作用过程中的MHC约束性

Rosenthal和Shevach(1973)首先在豚鼠中观察到T细胞只能被具有相同MHc I区基因（Ⅱ类基因）的抗原提呈细胞所激活（表6-13）。同年Katz等人也发现Th与B细胞相互作用时，只有在两者MHc I区（Ⅱ类基因）相同的条件才会出现协作应（表6-14）。

表6-13　豚鼠T细胞对胸腺信赖抗原的免疫应答中Mφ提呈抗原与Ia抗原的关系

OVA预处理T细胞	OVA加Mφ	DNA合成的增加
品系2	品系2	++++
品系13	品系13	++++
品系2	品系13	—
品系13	品系2	—
（2*13）F1	品系2	+++
（2*13）F1	品系13	+++
（2*13）F1	（2*13）F1	⁺⁺⁺⁺

^{注：豚鼠用卵清蛋白（OVA）加完全弗氏佐剂（CFA）免疫，腹腔渗出物分离的T细胞即为OVA预处理T细胞，在体外与OVA加Mφ-起培养，用3H-胸腺嘧啶核苷掺入法作为T细胞特异性免疫应答。品系2和13仅在MHC的I区不同}

^{表6-14　小鼠T-B细胞协作中受I区基因限制}

DNP-KLH抗原预致敏B细胞的品系	BGG载体预致敏T细胞的品系	受照射（a*b）F1受体对DNP-BGG抗体应答再次反应
a	a	++++
b	b	++++
a	b	-
b	a	-
b	(a*b)F1	++++
a	(a*b)F1	++++
(a*b)F1	a	++++
(a*b)F1	b	++++

注：（1）DNP-DLH：二硝基苯酚-钥孔墄血兰素；DGG：牛r球蛋白。

（2）DNP-KLH预致敏B细胞为DNP-KLH免疫小鼠的脾细胞经抗Thy-1加补体处理去除T细胞而获得。

（3）BGG免疫小鼠脾细胞除去B细胞后为BGG载体预致敏T细胞。

（4）将DNP-KLH预致敏B细胞和BGG预致敏T细胞输入经照射后（a*b）F1受体，再用DNP-BGG抗原刺激，检测机体对DNP抗体应答的再次反应。

（二）MHC对Tc杀伤病毒感染靶细胞的约束

1.Zinkernagel-Doherty现象　Zinkernagel和Doherty(1974)道德证明受牛痘病毒感染的CBA（H-2^k）小鼠中的Tc只能杀伤H-2单体型相同的病毒感染靶细胞，而不能杀死牛痘苗病毒感的H-2^b细胞，称为“Zinkernagel-Dohertyphenomenon”。1975年Doherty用淋巴细胞脉络膜脑膜炎病毒（lymphocyte-choriomeningitis virus,LCM病毒）感染H-2^d小鼠，取出Tc在体外只能杀伤LCM病毒感染的H-2^d单体型细胞，不能杀伤LCM病毒感染的H-2^k细胞（见图6-18）。上述实验表明，Tc对于只具有MHC抗原或病毒抗原中单独一种抗原的靶细胞都不起杀伤作用。

图6-18　MHC对Tc杀伤病毒感染靶细胞的约束作用

2. MHC I类抗原对Tc杀伤靶细胞的限制作用参与免疫应答杀伤相（效应相）的H-2抗原是由K、D区决定的，I区并不参与，这不同于前述的免疫应答感应阶段中Mφ-Th，Th-B细胞之间相互作用受I区控制（表6-15）。

用三硝基苯（TNP）修饰自体的脾细胞为靶细胞也同样证实了MHC对Tc杀伤TNP修饰靶细胞的约束现象。在人类杀伤病毒感染或半抗原修饰的靶细胞也同样受到I类抗原的约束，如McMicheal等（1977）发现杀伤流感病毒感染的靶细胞主要受HLA-B位点抗原的约束，Dickmeiss(1977)实验表明杀伤DNFB致敏淋巴细胞诱导Tc杀伤靶细胞中，HLA-A抗原必须一致。

由于自身MHC约束Tc细胞杀伤靶细胞的特异性，使体内受病毒感染或癌肿恶变的靶细胞得以迅速有效地清除，从这个意义上来讲，MHC参与机体抗感染及免疫监视功能。

Tc对同种异体靶细胞的杀伤作用不受自身MHC的约束，Longo(1982)认为体内存在着两类不同的T应答细胞：一类针对外来抗原+自身MHC抗原发生免疫应答；另一类对同种异体细胞发生免疫应答。

表6-15　小鼠特异性Tc细胞的杀伤作用与靶细胞H-2的关系

靶细胞感染的病毒	靶细胞H-2遗传背景			杀伤作用
靶细胞感染的病毒	K	I	D	杀伤作用
LCM	s	k	d	⁺
LCM	q	p	q	-
LCM	s	s	s	+
LCM	d	d	d	+
LCM	k	k	k	-
仙台病毒	s	k	d	-

注：小鼠特异性Tc细胞取自受LCM病毒致敏、H-2型别为K^sI^kD^d小鼠的脾脏

八十年代初，采用基因转染技术，将H-2^b及H-2^d的I类基因转染小鼠白血病细胞系（L细胞系）。这些受I类基因转染的细胞表面有I类抗原的表达。特异性Tc不能杀伤未经I类基因转染的病毒感染L细胞，但可杀伤经I类基因转染的病毒感染L细胞，表明转染后所表达的I类抗原起约束作用。Ozato等切割I类基因的不同片断进行基因杂交，并将其转染到L细胞系，成功地得到嵌合I类抗原分子，如α1及α2结构域取自与杀伤细胞I类基因相同的基因片段，而α3、穿膜及胞浆区取自与杀伤细胞I类基因不同基因片段，则杀伤细胞可杀伤病毒感染的靶细胞，所之则不然。上述试验证明，α1及α2结构域是参与杀伤和约束的有效部位。

利用突变品系小鼠研究发现靶细胞I类抗原突变分子的微小变化便能改变Tc细胞对它的识别。使如H-2^kbml突变株（b为单倍体，m为突变）来自H-2K^b突变品系，只有个别氨基酸的差异，K^b约束病毒抗原特异性的CTL就不能识别和裂解多种病毒感染的K^b突变的bm1靶细胞，表明1～3个氨基酸的变化足以使I类抗原失去原有的约束作用（表6-16）。

3.MHC对Tc杀伤病毒感染靶细胞约束的机制　目前关于MHC对Tc细胞杀伤病毒感染靶细胞约束的机制一般认为是通过联合识别（associativerecognition）,即Tc表面一个受体识别MHC编码的抗原与病毒抗原的复合物。

Benacerraf认为MHC I类Ⅱ类抗耕牛具有双重功能，在诱导阶段通过其结合部位选择抗原决定基，激活Th、Ts、Tc等效应细胞；在效应阶段，靶细胞上的I类和Ⅱ类抗原又约束Th、Ts、Tc发挥效应。

（三）载体效应（cerriereffect）

Benacerraf认为载体不是单纯起运载半抗原的作用，还具有载体特异性。载体处于耐受状态的动物，虽给予半抗原载体复合物，也不能诱导产生抗半抗原的抗体。对半抗原再次应答的发生有赖于对半原记忆的B细胞和对载体记忆T细胞同时存在时才能发生（图6-19）。

表6-16　K^(b)-约束的CTL^(a)对K^b(b)突靶细胞上抗原的识别

CTL针对病毒抗原	对K^b突变靶细胞的裂解
CTL针对病毒抗原	bm5（1)^（c)	bm6(2)	bm9(3)	bm3(2)	bm8(3)	bm11(1)	bm1(3)
LCM病毒	++	++		++	+		-
小鼠脱脚病病毒	±	⁺			+		-
SV40	++			++	+	+	-
Moloney氏病毒	++	++	++	++	-	++	-
Seudai病毒	++	++	++	+	+	-	-
痘苗病毒	++		+	+			-
VSV	++			（+）	+		-
甲型流感病毒	++			（+）	-		-

注：（a）CTL是Tc细胞，取自各种病毒致敏的小鼠脾，其本身的H-2型别为K^b；

（b）所有品系自B6突变而来，b为单倍型，m为突变；

（c）突变后氨基酸结构改变的数目

图6-19　载体效应

注：①第二次注射与第一次相同的半抗原（DNP）和载体（牛血清白蛋白BSA）　，结果产生对DNP的再次反应。

②第二次反注射的抗原中，半抗原与第一次相同，载体（卵白蛋白ovalbumin）与第一次注射抗原的载体不同，结果不产生再次反应；

③第一次注射后，单独注射卵白蛋白，经过一定时间后再注射载体为卵白蛋白、半抗原为DNP的抗原，结果产生再次反应。

Mitchison等载体效应的过继转移（adoptive transfer of carrier effect）试验，证实了上述关于载体效应的结论（图6-20）。

图6-20　载体效应的过继转移试验（Mitchison）

Raff等载体效应阻断实验进一步证实T细胞是载体特异的载体反应细胞（carrier-reactivecell）,B细胞是半抗原反应细胞（hapten-reactivecell）（图6-21）。

图6-21　半抗原、载体反应淋巴细胞的鉴定（Raff等）

第五节　HLA的临床应用

MHC的研究不仅与基础免疫学有着密切的联系，而且还涉及到临床许多领域，如HLA与某些疾病的相关性、移植外科、输血、母胎关系，法医以及其他临床学科。

一、HLA与疾病的相关性

（一）相关分析常用参数

在估计某一基因座位与疾病相关时，有几个常用术语，如相对危险率与归因危险、于此略予介绍。

1.RR相对危险度的计算

	抗　原
	+　-
疾病+-	a　b c　d	a+bc+d
总数	a+c　b+d	a+b+c+d=n

a和b分别代表患有某种疾病已检出和未检出某种抗原的人数；c和d分别代表正常对照（末患该病）检出某种抗原和末检出某种抗原的人数；n为调查总数，表示样本的大小。然后按X公式计算：

X²=（│a·d-│b·c│-n/2）²·n/(a+c)·(b+d)·(a+b)·(c+d)

根据所得的X²值然后从X²表中求出P值。若P<0.05则认为是差异显著。

如果抗原与疾病有关，则进一步计算它们关联的程度。通常用相对危险度（relative risk）RR值来表示，RR值越大表示相关程度越大。

RR=α·d/b·c

另一种RR（relative risk）值计算公式是：

RR=Fp(1-Fc)/Fc(1-Fp)

Fp为病人抗原频率，Fc为该地区正常对照人群中的抗原频率RR值表示某一特定HLA抗原和疾病之间的相关强度，即具有该HLA抗原的个体较缺乏这一抗原的个体易产生这种疾病的可能性。

RR=1时，无区别

RR>4时，相关较为肯定

RR<1时，表明有抵抗基因，是一种保护而不是易感

2.归因危险另一个公式称归因危险（attributable risk），又叫病因系数（etiologic factor）,表示群体中病人组中有百分之多少归因于HLA：

归因危险=B（R-1）/[B（R-1）+1]

B为患者人群的百分率；R为相对危险率。如强直性脊椎炎的归因危险为0.89即患该病人群中有89%是与HLA-B27抗原相关。

（二）HLA-I、Ⅱ类抗原与疾病的相关情况

Lilley（1964）在动物实验中证明小鼠Gross病毒所致白血病的发病与H-2相关（表 6-17），并提出对Gross型白血病易感的基因可能位于H-2I区内。在人类首先证实强直性脊椎炎（ankylosingspondylitis,AS）与B27有强相关性。以后通过群体的流行病学调查和家系调查发现许多内分泌病、类风湿性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤和感染性疾病等与HLA相关。

从1976年6月在巴黎举行HLA系统与疾病的相关性的第一次国际性综合报告会以后，世界各地陆续报道了HLA与疾病的相关性研究，表6-18是关于HLa I类与Ⅱ类基因座位与一些疾病的相关情况。从表中可见，HLA与疾病易感相关的主要位点是DR2、DR3、DR4和B27等。此外，近年来发现某些疾病与DQ、DP等位基因相关，如：IDDM与DQA1^*0301/DOB1^*0302；发作性睡眠与DQA^*0102/DQB1^*0602；Hodgkin病与DPB1^*0301（欧洲白人）、DPB1^*0401（明显降低，黄种人）。

表6-17 不同小鼠品系对Gross病毒致白血病的易感性

品　系	H-2单体型	白血病发生率
C57	b/b	90天时　1%
		300天时　26%
C3H	k/k	90天时　100%
（C3H*C57）F1	b/k	90天时　0%
		300天时　8%
1/2（F1*C3H）	k/k	140天时　90%
1/2（F1*C3H）	b/k	140天时　50%

采用家系调查证明，HLA-B27与某些疾病的相关情况（图6-22）。

Cudworth提出一个青年型糖尿病易感基因和抗性基因连锁不平衡的模型。糖尿病病人HLA某些抗原型之间有连锁不平衡现象，如DR3、D3、B8（或B18）A1，DR4、D4、B15（或B40）A2常同时出现，而DR2、D2、B7、A3（A11）则不见于患者，即所谓抵抗基因。

从70年代开始，我国学者开始进行HLA与胰岛素依赖型糖尿病（IDDM）以及Graves病相关性的研究，发现IDDM病人组A11和Cw4的表现型频率低，而DR3和DR9表现频率比对照组高。认为DR3、DR4是与白种人、黄种人IDDM易感基因连锁的抗原；DR8、DR9分别为日本人和中国人IDDM患者所特有与IDDM易感基因连锁的基因。Gravas病（毒性弥漫性甲状腺肿）RR值在A2、B8、Cw4和A9分别为2.44、8.33、8.65和0.41。认为B8与国外报告结果相似，可能为不同人种共同特征；A2可为东方人和黑种人共有特征；而Cw4则可能为中国人Graves病所特有的相关抗原。上海地区研究结果显示，类风湿性关节炎中DR4阳性百分率（43.8%）要明显高于同地区对照组（17.3%）。

近年在单座位的分子水平深入研究中真正取得了突破性进展，例如，国内外研究均证实，IDDM的易感性在于DQα链52位精氨酸和DQβ57位非门冬氨酸的共同作用（白人，中国汉人）。此外关于各种疾病HLA各基因的等位基因标记也在陆续报道中。

表6-18 HLA与疾病的关联

疾　病	HLA	相对危险率（RR）
与Ⅱ类抗原相关的疾病
淋巴瘤甲状腺炎	DR5	3.2
类风湿性关节炎	DR4	5.8
疱疹样皮肤病	DR3	56.4
慢性活动性肝炎	DR3	13.9
粥样泻	DR3	10.8
干燥综合征	DR3	9.7
阿狄森氏病	DR3	6.3
胰岛素依赖型糖尿病	DR3	5.0
	DR4	6.8
	DR3/4	14.3
	DR2	0.25
	DR3，DQ8	100.0
甲状腺毒症	DR3	3.7
肺-肾综合征	DR2	13.1
结核样型麻风	DR2	8.1
多发性硬化症	DR2	4.8
嗜睡病	DR2	100.0
与I类HLA-B27抗原相关的疾病
强直性脊柱炎	DR27	103.5
Reiter氏病	DR27	37.0
沙门氏菌感染后的关节炎	DR27	29.7
耶尔森菌感染后的关节炎	DR27	17.6
前葡萄膜炎	DR27	14.6
与I类其他抗原相关的疾病
亚急性甲状腺炎	B35	13,6
寻常型牛皮癣	Cw6	13.3
血色素沉着病	A3	8.2
重症肌无力	88	4.4

HLA与某些疾病相关的机理目前尚不完合明了，可能与以下几种假说有关。

1.分子模拟假说（molecular mimicry hypothesis）某些病原微生物的抗原与HLA抗原分子结构相似，即为共同抗原，可能导致两种后果：（1）机体对这种病原微生物产生交叉免疫耐受，不能产生有效的免疫应答，保护了病原微生物；（2）病原微生物刺激机体产生相应的抗体，损伤了具有共同抗原的组织细胞。如强直性脊椎炎或莱特氏综合征患者细胞表面B27抗原与肺炎杆菌蛋白成分有一段共同的氨基酸序列。与胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）相关的风疹病毒膜蛋白上存在与患者MHc Ⅱ类抗原β链上相同的氨基酸序列。

2.受体学说（receptor hypothesis）　HLA抗原作为某种病毒的受体。如小鼠MHc Ⅱ类抗原是乳酸脱氢酶病毒（lactate dehydrogenasevirus,LDV）的受体。

3.免疫应答基因　Ir基因通过其产物Ia抗原影响巨噬细胞提呈抗原或与其它细胞间相互作用，使机体对某些疾病易感。如IDDM的发生至少需要DR抗原β链57位或DQ抗原β链57位氨基酸之一为非天冬氨酸。

4.连锁不平衡学说　HLA基因与真正疾病的易感基因连锁不平衡。如几乎所有发作性睡眠病患者都是DR2、DQ1，在DNA分型上常是DQA1^*0102/DQB1^*0602组合。先天性肾上腺肥大症病人，体内缺乏固醇-21羟化酶，常为HLA-B47。贝切特氏病（Behcet's disease）与HLAB51相关，如患者B22则不表现眼部症状。IDDM患者C4AQO，C4B3，BfF1，DR3-D3-B8（或B18）-A1，与DR4-D4-B15（或B40）-A2常同时出现。

5.补体基因缺陷或扩展单倍型连锁不平衡　如全身性红斑狼疮为C4AQO、C4BQO，引起补体C4等缺乏，尤以C4QO与HLA-DR2同时出现时发病率更高。先天性肾上腺肥大症（CAH）：C4QO。慢性活动性肝炎：C4AQO、C4BQO，HAL-A1-B8-DR3-C2C-BfS-C4AQO-C4B1。Graves病：C4B3。精神分裂证；C4BQO。IDDM：HLA-A1-Cw7-D8-C4AQO-C4B1-BfS-DR3,HLA-A30-Cw5-B18-C4A3-C4BQO-BfF1-DR3,HLA-A2-Cw3-B62-C4A3-C4B29-BfS-DR4。

表6-19补体基因或补体基因缺陷和扩展单体型连锁不平衡与疾病的相关性（举例）

疾　病	补体基因（或基因缺陷）和扩展单位体型
C2缺乏症	C2QO，HLA-A25-B18-DR2-CS42
发作性睡眠	德国白种人HLA-B-DR2-CS31
	欧洲人BfS、C4A3、C4B1，常与DR2连锁不平衡
全身性红斑狼疮（SLE）	C4AQO（尤与DR2同时出现），C4BQO
胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）	BfF1，C4QO，C4B3
	HLA-B8-DR3-CS01-GLO2
	HLA-B18-DR3-C（F1）30
	HLA-B15-DR4-CS33
	HAL-B38-DR4-CS21
慢性活动性肝炎	C4AQO，C4BQO
	HLA-A1-B8-DR3-CS01-GL02
麸质过敏性肠病（或乳糜泻，GSEP）	HLA-B8-DR3-CS01
	HLA-B44-DR7-CF31
Graves病	HLA-B8-DR3-CS01
	HLA-B18-DR3-C（F1）30
先天性肾上腺增生综合症（CAH）	HLA-B14-DR1-CS2（1，2）
	HLA-B47-DR7-CF031

（三）HLA-Ⅲ类基因及MHC-EH与疾病的相关情况

HLA-Ⅲ类基因及MHC-EH与疾病相关的报道近年不断增加，但因与人种间的差异交叉混合，有时甚难分析，现选择比较公认的几项作为便证，略于介绍。

C4QO的出现机制及其与疾病的关联近年颇受重视。不少实验证实C4QO的出现只有50%左右是由于C4基因的缺失，其作50%是由于基因不表达（伪基因）与基因转换（gene conversion,如C4A基因表达为C4B产物或反之）。SLE时C4QO频率增加，且在C4RFLR实验中证实，C4基因的缺失频率也增高。还有报告称，白种人C4AQO常与HLA-[A1-B8-DR3]，C4BQO常与HLA-[B18-DR3]呈明显的连锁不平衡。此外C4QO增加的疾病还报告有IDDM、Graves氏病、亚急性硬化性全脑炎等。C2QO与SLE的关联也较明显。至于B_f至今未见QO的报道。

关于C4单体型及补体型与疾病的关联材料不多，曾有报导法国人IDDM的易感补体型为BfF-C4A3-C4BO和BfS1-C4A2，中性补体型为BfF1-C4B3和BfF-C4A3-C4BO，保护性补体型为BfS（或F）-C4A3-C4B1。曾有报告称，SLE时CS00较多见，重症肌无力时CS42较多见。

至于HLA-EH与疾病的关联情况报道很多，且各有不同，今选择一些如表6-19供参考。

二、HLA与器官、骨髓移植

移植免疫与免疫遗传有着密切的联系，当今器官、骨髓移植的成活率大大提高主要归功于（1）免疫遗传学理论和技术的发展；（2）强有力的免疫抑制药如环发孢素A（cyclosprinA,CsA）和FK506。

（一）移植排斥反应的免疫机制

前已所述，移植排斥反应的本质是一种免疫应答，移植物细胞表面HLa I类和Ⅱ类抗原都是强移植抗原，体液免疫和细胞免疫都参与了对移植物的排斥反应（图6-23）。移植排斥反应可分为三个阶段。

（1）致敏阶段：移植和抗原激发受者的免疫应作主要通过两个形式。①移植物释放出可溶性抗原或脱落的细胞碎片，随淋巴或血液到邻近或远处的淋巴组织，经过受者的抗原提呈细胞处理后，刺激并活化受者的免疫活性细胞。②受者外周血循环中的免疫细胞流经移植物时可接受移植物细胞表面移植抗原的刺激而致敏，被致敏的淋巴细胞在局部或再循环到淋巴组织中增殖。Ⅱ类抗在主要来自未能灌洗干净脏器（肾、心）中微循环中B细胞等（又称过路细胞passenger cells）以及皮肤上皮细胞。I类抗原存在更为广泛。

（2）增殖反应阶段：供体和移植抗原刺激受体的Th细胞发生增殖，并产生IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9和IFN-γ等多种细胞因子，为B细胞和杀伤性T细胞前体（CTLp）增殖和分化提供条件，并促进Mφ和NK细胞的杀伤功能。HLA-I类抗原和Ⅱ类的DR、DQ抗原经巨噬细胞处理后分别刺激CTLp和B细胞，分化为效应CTL和抗体产生细胞，后者产生IgG、IgM等抗体。

（3）效应阶段：针对移植抗原的抗体通过抗体介导的细胞依赖的细胞毒作用（ADCC）或补体信赖的细胞毒作用（CDC）,直接杀伤移植物细胞；CTL发挥细胞介导的溶细胞作用（CML）;此外，MAF、IFN-γ和IL-2等细胞因子活化后的巨噬细胞、NK细胞可直接杀伤靶细胞。

图6-23 移植排斥反应的免疫学机制

[环孢菌素A与FK506免疫抑制剂的抗移植排斥反应的机理]环孢菌素A（cyclosporin A,CsA）是由11个氨基酸组成的环状分子，分子量1203，70年代初由Sandoz公司从真菌中发现。80年代日本Fujisawa公司发现的FK506为大环内酯抗生素，分子量228。CsA和FK506免疫抑制作用十分相似，其机理主要是T细胞活化过程中IL-2、IL-4、TNF-α、IFN-γ等基因的转录，抑制细胞因子合成，降低IL-2R和转铁蛋白的表达，抑制B细胞针对胸腺依赖抗原的抗体形成。CsA和FK506分别与作用靶细胞内环亲和素和FK506结合蛋白（FK506binding protein,FKBP）结合形成复合体，这类复合体的靶分子为一种称之为Calcineurin Ca²⁺/钙调蛋白依赖性的Ser/Ther磷酯酶，使Calcineurim磷酯酶活性受到抑制，阻止活化T细胞核子（neulear factor of activated T cells,NFATC）的去磷酸化，从而阻止了NFATC向细胞核内转移，影响IL-2等基因的转录。

（二）肾脏移植和异基因骨髓移植（allo-BMT）已使数以万计的肾功能衰竭患者以及急性白血病、慢性粒细胞白血病、重症再生障碍性贫血、重症联合免疫缺陷（SCID）等患者获得新生。器官和骨髓移植的存活率与供体和受体之间的组织配型密切相关，除ABO血型相符外，HLA要相同或尽可能相近。HLAⅡ类基因的相合对于避免和减轻GVHR和肾脏等移植器官的长期存活非常重要。这是因为供者和受者HLA-Ⅱ类抗原相合或相合较好，受者的Th细胞不发生或只发生轻度活化的增殖，产生细胞因子的量不足于诱导B细胞和CTL的增殖和分化。因此在HLA-Ⅱ类抗原相合前提下，有时即使I类抗原不相合，受体不会发生明显的针对移植抗原的抗体应答和Tc的杀作用。

1.肾脏移植　1954年Murray第一次施行同卵双生姐妹之间的肾移植获得长期存活；1959年Murray在美国和Hambrager在法国各自第一次为异卵双生同胞间施行肾移植获得长期存活；1962年第一次用尸体肾进行人的异体移植获得长期存活。我国肾移植首次报道于1974年。由于分型技术和外科技术的改进，免疫抑制药物的应用以及术说输供体血，移植肾成功能率和患者存活率稳步升高。

Vredevoe(1965)报千了供者与受者间淋巴细胞抗原相容性程度与肾移植物的存活率有关。存活率由高到低的顺序是，同卵双生>同胞>亲子>无亲缘关系（表6-20）。在肾脏移植史的初期，主要检测HLA-A、B位点的抗原，以后有采用MLR配型检测D位点。由于DR与D抗原相关性很好，而且DR抗原可用血清学方法加以检测，故从1980年以来多采用检测DR抗原。Van Rood(1980)发表的欧洲移植中心的尸体肾移植HLA-A、B和DR位点抗原全部相符时，1年移植肾存活率高达89%，在HLA-DR相符而A、B有一个位点不符时，1年移植肾存活率仍高达89%，相反，如HLA-A、B位点完全相符而HLA-DR有一个不相符时移植肾1年存活率下降到70%。目前倾向于DR和B位点抗原同时检测。

表6-20　供受者HLA配型与肾移植存活率（%）的关系（举例）

供受者HLA配合情况	存活率（%）
供受者HLA配合情况	3年	5年	10年
完全一致（同卵双生）	80	81	70
一个单体型一致（父母与子女间）	65	55	40
完全不配	50	36	20

至于尸体肾移植，在11次IHW上，Terasaki作为“用于肾移植的HLA表型匹配”的专题报告，认为简单计算HLA特异性或错配对判断尸体供肾移植成功与否意义不大。但对HLA特异性氨基酸序列分析的新知识使我们有可能寻找更具免疫原性的表位，已发现“ 构象表位”（conformational epitopes）对移植物的长期存活具有重要作用。

2.骨髓移植　骨髓移植的适应症有：（1）重症联合免疫缺损（CSID）；（2）再生障碍性贫血；（4）放射病。

HLA不符，尤其是D位点不同会引起严重的移植物抗宿主反应（GVHR）。Dupout（1977）报导了第一例重严联合免疫缺陷患者经过骨髓移植重建免疫功能。患者的基因型为：A1B3D3/A1B15D4血型A，供者的表型为A1A2B8B15D4，血型AB，共移植骨髓7次。我国北京医科大学血液病研究所1981年成功地治疗了第一例白血病女性患者，由胞兄提供同种异基因骨髓，移植后半年检查患者染色体、血型和酶的类型与胞兄完全相同，达到国际上规定的骨髓持久性植活标准。

单克隆抗体的问世给骨髓移植开辟了新途径，应用单抗加补体可去除供体骨随中成熟的T淋巴细胞，而供体骨髓中的干细胞在受体内经过胸腺的受训而发育的成熟T细胞不会把受体的组织细胞作为外来物质加以排斥，可有效地防止GVHR的发生。

异基因骨髓移植受益于MHC的研究成果最为明显，经HLA相合的异基因骨髓移植已使数以万计的急性白血病、慢性粒细胞白血病、重症再生障碍性贫血、SCID、代谢性疾病等患者获得了新生。

表6-21 全球器官移植统计资料（截止1991年底）

移植器官	移植中心数	移植病人累计数
肾脏	442	241048
心脏	222	19445
心/肺	75	1600
肺	55	1184
肝脏	155	21324
胰腺	94	2144
肾/胰	72	2854
骨髓	262	41764
其它	50	1000
总计	1427	332363

表6-22 各种器官移植存活时间最长者统计表（截止1991年底）

移植器官	受者存活最长时间（年）
肾　脏	29.5
肝　脏	22.5
心　脏	21.0
骨　髓	23.5
胰　腺	14.0

在器官移植方面，随着免疫抑制剂（如环孢素A）应用后排斥反应的缓解，曾一度认为选择HLA相容性供者已可有可无。然而近年对组织配型的重要性再次取得共识，特别认识到HLA-Ⅱ类基因包括DP的相容性对移植器官存活仍是极为重要的，对骨髓移植避免GVHR尤为如此。但由于HLA多态性，Ⅰ类和Ⅱ类基因座完全相合的供受配对几乎仅见于同胞兄弟组妹之间，供者的来源相当受限。目前的解决办法有两个，一是采用单体型相同的家庭成员为供者，一是转向无血缘关系者（URD），此类DMT称为UBMT。近来年，世界范围内URD库急剧扩大，至今已有50万以上URD的HLA-A和-B的分型记录在案，其中18,000人还有一DR和-DQ分型资料。这类移植中，组织配型价值更显突出。我国推行独生子女政策，对URD库的建立似更近切。要求供/受相容性的选择精确而又快速，趋势是作DNA分型。

三、HLA其他临床意义

1.HLA与输血的关系　多次输血后可使受体产生抗HLA抗体，白细胞膜受到破坏，释放内源性热原质，引起发热反应和白细胞下降。有建议输血小板进行治疗时，最好测定HLA-A、B抗原，防止由于患者产生针对血小板膜HLA抗原的抗体，避免血小板被破环所造成的“无反应（refractory）”现象。

2.HLA与母关系　反复流产、胎儿血小板减少性紫瘢、粒细胞减少症、早产、畸胎、子痫前期等可能与母胎的HLA系统兼容有关。

3.与老年医学关系　HLA-A1、A8、D3连锁组与某些自身免疫病发病相关。HLA-A8也与T细胞功能衰退和老年妇女的存活率下降有关。

4.法医　应用HLA分型技术，排除父子关系或证实生父可靠性可达95%以上。上海市中心血站运用HLA和红细胞血型已开始办理“滴血液”的业务。HLA和DNA水平的分型使法医从单根头发，极少的细胞或精子判定出个体的组织抗原型别。

目前肾、肝、心脏移植的1年存活率已分别达到90-100%、70-75%和80-90%；其中5年存活率已分别达到80-90%、60-65%和50-60%。在防治器官移植排斥反应中，环孢素A（CsA）、硫唑嘌呤、皮质激素仍是目前最常用的免疫抑制剂。抗T细胞球蛋白（ATG）、OKT3单克隆抗体等在防治急性排异中的应用也越来越普遍。CsA目前趋向于采用低剂量长期应有和的方法，既发挥其防治排异的作用，又可尽量减少副作用的发生。FK-506是一种1986年研制成功的免疫抑制药，是一种大环内酯类药物，对T细胞功能，IL-2和IFN-γ的产生均有明显的抑制作用。在肝移植、肾移植病人中均取得很好疗效，病人与器官存活率稍高于应用CsA的患者，但其副作用明显小于CsA，病人无多毛症，肾毒性和致高血压作用也较轻。

（金伯泉）

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第七章　淋巴细胞群及其亚群

继胚胎早期卵黄囊、胎肝造血后，骨髓是胚胎和生后主要的造血器官。髓骨不仅提供了所有免疫细胞的来源，而且是许多免疫细胞分化成熟的场所，因此骨髓是机体重要的中枢免疫器官。

骨髓的多能造血干细胞（multipotentialhaemopoietic stem cell）具有复制和分化的特点，在骨髓微环境中基质细胞、各种集落刺激因子（colonystimulating factor,CSF）和其他造血因子（如红细胞生成素、白细胞介素）诱导下，分化为各种免疫细胞（图7-1）。

本章主要讨论T淋巴细胞及其按功能和表面标志不同所区分的T细胞亚群，B细胞发育和分化，NK细胞的表面标志和功能特点，以T细胞或NK细胞在高剂量IL-2刺激下所诱导的LAK细胞的功能。

图7-1 骨髓干细胞和免疫细胞的分化

第一节　B淋巴细胞的分化和表面标志

与其他造血细胞相似，B淋巴细胞的祖细胞存在于胎肝（胚胎小鼠14天或通顺儿8-9周）的造血细胞岛（islanksof haemopoietic cells）中，此后B淋巴细胞的产生和分化场所逐渐被骨髓所代替。B淋巴细胞（b lymphocytes）简称B细胞，是淋巴干细胞在鸟类法氏囊和哺乳类动物的骨髓中分化成熟而来，成熟的B细胞主要定居于淋巴结皮质浅层的淋巴小结和脾脏的红髓和白髓的淋巴小结内。B细胞在抗原刺激下可分化为浆细胞，合成和分泌免疫球蛋白，主要执行机体的体液免疫（humoralimmunity）。

一、B细胞的分化

哺乳类动物B细胞的分化过程主要可分为前B细胞、不成熟B细胞、成熟B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。其中前B细胞和不成熟B细胞的分化是抗原非信赖的，其分化过程在骨髓中进行。抗原依赖阶段是指成熟B细胞在抗原刺激后活化，并继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞，这个阶段的分化主要是在外周免疫器官中进行的。

1.前B细胞（pre-B cell）　前B细胞是从骨髓中淋厂干细胞分化而来，只存在于骨髓和胎肝等造血组织。前B细胞胞浆中可检测到IgM的重链μ链，但无轻链，也无膜表面Ig的表达，因此缺乏对抗原的反应能力。末端脱氧核甘酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）以及共同型急性淋巴母细胞白血病抗原（common acute lymphoblastic leukaemia antigen,CALLA）即CD10可表达在前B细胞，进入非成熟B细胞后这两种标志即消失，因此TdT和CD10对于区分前B细胞与B细胞其它发育阶段非常有用。CD19、CD20和MHCⅡ类抗原在此阶段开始表达。前B细胞对抗原沅应答能力。

2.不成熟B细胞（immature B cell）　开始表达mIgM，但如与抗原结合，则产生负应答，使B细胞转变为受抑制状态，不能继续分化为成熟的B细胞，这是形成自身免疫耐受的机制之一。不成熟B细胞CD19、CD20和MHCⅡ类抗原表达量增加，并可开始表达CD21抗原。

3.成熟B细胞（matrue B cell）　骨髓中发育成熟B细胞经血液迁移至外周淋巴器官，此时膜表面同时表达mIgM和mIgD,mIgD的表达防止了B细胞与抗原结合后所引起的免疫耐受。成熟B细胞表达补体受体1（CR1）、致有丝分裂原受体以及多种细胞因子受体。

4.活化B细胞（activated B cell）　成熟B细胞被相应抗原或多克隆刺激剂刺激后成为活化B细胞，断而发生增殖和分化，在此过程中，膜结合Ig水平逐渐降低，而分泌型Ig逐渐增加，并可发生免疫球蛋白基因重链类别的转换。活化B细胞中的一部分可分化为小淋巴细胞，停止增殖和分化，并可存活数月至数年，当再次与同一抗原接触时，很快发生活化和分化，产生抗体的潜伏期短，抗体水平高，维持时间长，这种B细胞称为记忆B细胞（memory Bcell）。

5.浆细胞（plasma cell,PC）　又称抗体分泌细胞（antibodysecreting cell）。成熟B细胞接受抗原刺激后，在抗原提呈细胞和Th细胞的辅助下成为活化B细胞，进而分化为浆细胞，合成和分泌各类免疫球蛋白，同时获得了PC-1（plasma cell antigen-1）等浆细胞特异性标志，而mIg,MHCⅡ类抗原、CD19、CD20、CD21等标记消失。

二、B细胞的膜表面分子

B细胞表面有多种膜表面分子，籍以识别抗原、与免疫细胞和免疫分子相互作用，也是分离和鉴别B细胞的重要依据。B细胞表面分子主要有白细胞分化抗原、MHC以及多种膜表面受体（图7-2）。

（一）CD抗原

在B细胞表面重要的CD抗原参见第一章表1-1，与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子结构和功能参见第一章第二节。应用某些B细胞CD抗原相应的单克隆抗体可鉴定和检测B细胞的数量、比例、不同的分化阶段和功能状态。

（二）主要组织兼容性复合体抗原（MHC）

B细胞不仅表达MHC I类抗原，而且表达较高比便和密度的MHCⅡ类抗原。除了浆细胞外，从前B细胞至活化B细胞均表达MHCⅡ类抗原。B细胞表面的MHCⅡ类抗原在B细胞与T细胞相互协作时起重要作用，此外，还参与B细胞作为辅佐细胞的抗原提呈作用。有关内容参见第六章“主要组织相容性复合体”。

（三）膜表面受体

B细胞膜表面具有多种类型的受体。

1.膜表面免疫球蛋白（surface membrane immunoglobulin,mIg）这是B细胞特异性识别抗原的受体，也是B细胞重要的特征性标志。不成熟B细胞表达mIgM，成熟B细胞又表达了mIgD，即同时表达mIgM和mIgD，有的成熟B细胞表面还mIgG、mIgA或mIgE。在B细胞分化过程中，前B细胞的胞浆中可有IgM的重链μ链，但无mIgM；当发育为不成熟B细胞时，胞浆中μ链消失，胞膜上开始表达mIgM。在单个B细胞表面所有Ig的可变区都由相同的V_H和V_L基因所编码，因此它们的独特型和结合抗原的特异性是相同的。抗原刺激后的B细胞mIgD很快消失，记忆B细胞表面不存在mIgD。最近研究发现，作为B细胞受体（bcell receptor,BCR）的mIgM外，还有Igα和Igβ两种多肽链，分别命名为CD79a和CD79b，共同与mIg形成BCR复合物。

分化阶段→定向干细胞→前B细胞→不成熟B细胞→成熟B细胞→活化B细胞→浆细胞
抗原在增殖←-----------抗原非依赖----------→│←---------抗原诱导的-→
中的作用
存在部位←----------------------骨　髓--------------------→
←---------------------外　周---------------→
功能状态	B细胞前体	抗原无反应性	抗原刺激引起免疫耐受	抗原刺激正应答	抗体应答早期	初次和再次抗体应答
IgRNA	?	μ重链基因重排，μmRNA	μ重链、κ、λ轻链基因重排，μmRNA、κmRNA、λmRNA	初级RNA转录本不同剪接，形成μmRNA和δmRNA	RNA不同剪接，形成膜结合或分泌型mRNA，重链类别转换γ、ε或α链	主要形成分泌型重链mRNA
表面标记		～
胞浆Ig	－	＋　（μ）	－	－	－	－
膜结合Ig	－	－	mIgM	mIgM+mIgD	mIgD↓或－重链类别转换	±
分泌Ig	-	-	-	-	⁺	+++
MHCⅡ类分子	+	+	+	+	+	-
CD10（CALLA）	+	+	-	-	-	-
C19	+	+	++	+	+	-
C20	-	+	++	+	+	-
CD21（CD2）	-	-	±	+	-	-
CD23	-	-	-	-	+（部分）	-
CD80（B7/BB1）					+
PC	-	-	-	-	-	+++
TdT	+	+	-	-	-	-

2.补体受体（complement receptor,CR）　B细胞膜表面具有CR1和CD2。CR1（CD35）可与补体C3b和C4b结合，从而促进B细胞的活化。CD2（CD21）的配体是C3d，C3d与B细胞表面CR2结合亦可调节B细胞的生长和分化。详性请参见第五章第三节。

3.EB病毒受体　CR2（CD21）也是EB病毒受体，这与EB病毒选择性感染B细胞有关。在体外可用EB病毒感染B细胞，可使B细胞永生化（immortlaized）而建成B细胞母细胞样细胞株，在人单克隆抗体技术和免疫学中有重要应用价值。在体内，EB病毒感染与传染性单核细胞增多症、Burkitt氏淋巴瘤以及鼻咽癌等的发病有关。

4.致有丝分裂原受体　美洲商陆丝分裂原（pokeweed mitogen ,PWM）对T细胞和B细胞均有致有丝分裂作用。在小鼠，脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）是常用的致有丝分裂原。此外金黄色葡萄球菌CowanI株（Staphylococcus aureus strain Cowan I,SAC）因含有金黄色葡萄球菌A蛋白（staphylococcal protein A,SPA）,可通过与mIg结合刺激人B细胞的增殖。此外，大豆凝集素（soybean a gglutinin,SBA）可凝集B细胞。

5.细胞因子受体　多种细胞因子调节B细胞的活化、增殖和分化是通过与B细胞表面相应的细胞因子受体结合而发挥调节作用的。B细胞的细胞因子受体主要有IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IL-11R、IL-12R、IL-13R、IL-14R、IL-γR、IL-αR和TGF-βR等。有关细胞因子及其受体对B细胞的调节作用参见第四章“细胞因子及其受体”。

第二节　T淋巴细胞及其亚群

应用抗T淋巴细胞分化抗原背地里克隆抗体、流式细胞仪（folw cytometry）和免疫组织化学技术以及功能性实验，已对T淋巴细胞群和亚群进行了较为详尽的研究。

一、T淋巴细胞在胸腺中的分化

（一）T细胞在胸腺分化过程中的表型改变

淋巴干细胞早其即在胸腺内开始分化，应用小鼠胸腺细胞实验模型研究表明，在胚胎11-12天淋巴干细胞已进入胸腺，在胸腺微环境的影响下胸腺细胞迅速发生增殖和分化。

目前已知，诱导T淋巴细胞在胸腺内分化、成熟的主要因素包括：（1）胸腺基质细胞（thymus stromal cell,TSC）通过细胞表面的粘附分子直接与胸腺细胞相互作用，其中胸腺中的“抚育细胞”（nurse cell）对于T细胞的成熟和分化可能超着重要的调节作用；（2）胸腺基质细胞分泌多种细胞因子（如IL-1、IL-6和IL-7）和胸腺激素（如胸腺素、胸腺生成素）诱导胸腺细胞分化；（3）胸腺细胞自身分泌多种细胞因子（如IL-2、IL-4）对胸腺细胞本身的分化和成熟也起重要的调节作用。此外，胸腺内上皮细胞、巨噬细胞和树突状细胞对于胸腺细胞分化过程中的自身耐受、MHC限制以及T细胞功能性亚群的形成起着决定性作用。最近研究表明，胸腺中的T细胞对于胸腺基质细胞的发育和功能同样是必不可少的。

1.功能性TCR的表达应用胚胎小鼠实验系统研究发现，胚胎发育后期的胸腺细胞才有完整的TCRα链和β甸宾基因重排，并转录为功能性的α链和β链。功能性和TCDR表达使T细胞具有识别抗原多肽片段/MHC复合物的功能，并形成克隆分布T细胞抗原识别受体库。

2.TCR/CD3复合体的表达　胸腺内的前胸腺细胞（prethymocytes,pre-T）多数表现为CD3阴隆，在胸腺皮质中只有部分T细胞为CD3阳性，而胸腺髓质细胞均为CD3阳性。随着胸腺细胞的逐渐分化和成熟，TCRα和β链（或γ和δ链）以及CD3分别得到表达，并组成TCR/CD3复合体，其中TCR能特异性识别抗原，CD3分子与信号转导（signal transduction）有关。

3.功能性T细胞亚群的　胸腺中不同功能性T细胞亚群是经过一定的发育顺序而形成的。目前认为人T细胞在胸腺中的发育顺序见表7-1。

表7-1 人T细胞在胸腺内的化化和T细胞亚群的形成

部位	表　型			占胸腺细胞%
胸腺皮质	CD2+CD3-CD4-CD8-TCR-		双阴性细胞	2～4
	↓
	CD2+CD3+CD4-CD8-TCR+		双阴性细胞
	↓
	CD1+CD2+CD3+CD4+CD8+TCR+		双阴性细胞	81
	↓
胸腺髓质	CD2+CD3+CD4+	CD2+CD3+CD4-	单阳性细胞	15
	CD8-TCR+	CD8+TCR+
	↓	↓
迁移到外周血和外周淋巴器官

小鼠胸腺细胞还具有Thy-1抗原和胸腺白血病抗原,与胸腺细胞的分化有关。

Thy-1抗原是1964年用血清学方法鉴定的小鼠T淋巴细胞的同种异体抗原，是小鼠全T细胞标志，但与CD2和CD3的结构不同，为GPI连接分子，25-35kDa，已命名为CDw90。不同T细胞亚群Thy-1抗原密度不同。外周神经组织、脑组织、成纤维细胞、上皮细胞和胎鼠骨骼肌表面也有Thy-1抗原，但膜表面Ig阳性的B细胞缺乏之种抗原。用抗Thy-1加补体除去Thy-1阳性细胞可使T细胞应答完全丧失。在T细胞分化过程中，调节Thy-1分子的表达可能与细胞与细胞之间相互作用有关。Thy-1与神经细胞粘附有关，并可能在免疫系统与神经系统的联系中起作用。在T细胞分化过程中，Thy-1首先表达在小鼠胸腺皮质区迅速分裂的考地松敏感细胞，皮质胸腺细胞Thy-1密度高，在髓质区具有免疫潜能T细胞的Thy-1密度降低，外周血T细胞表面此抗原密度相对较低。裸鼠少部分脾细胞也有低密度Thy-1，提示T细胞前体具有Thy-1抗原，可能相当于成鼠骨髓中低密度Thy-1阳性细胞。小鼠Thy-1有112个氨基酸残基。Thy-1有2个等位基因，所编码的抗原分别命名为Thy-1，1和Thy-1，2，两者仅在第89位氨基酸有差别：Thy-1.1是精氨Thy-1.2是谷氨酰胺。Thy-1氨基酸组成与免疫球蛋白恒定区和β微球蛋白有高度的同源性同属于免疫球蛋白超家族。

胸腺白血病抗原（thymus-leukemiaantigen,TL或TLa）是一类同种异体抗原，仅表达于某些白血病和不成熟的Thy-1阳性胸腺细胞，为早期分化抗原。TL抗原与小鼠H-2K、H-2D和H-2L抗原的结构相似。正常不成熟的胸腺细胞表面只出现TL1、TL2、TL3、TL5和TL6等5个表型，TL4仅出现在白血病胸腺细胞上。TL与人的T6/Leu6是类同物，属CD1。

（二） T细胞在胸腺中的选择

成熟的、有功能的T细胞必须经过在胸腺中阳性选择和阴性选择。主要组织兼容性复合体（MHC）抗原在这两种选择中起着关键的作用。

1.假如一个双阳性细胞表面能与胸腺皮质上皮细胞表面MHc I类或Ⅱ类分子发生有效结合，就可能被选择而继续发育，否则会发生程序性的细胞死亡（programmed cell death）。MHC I类分子选择CD8复合受体（coreceptor），而使同一个双阳性细胞表面CD4复合受体减少；MHc Ⅱ类分子选择CD4复合受体，而使CD8受体减少。这种选择过程赋于成熟CD8+CD4-T细胞具有识别抗原多肽片段与自身MHc I类分子复合物的能力，CD4+CD8-T细胞具有识别抗原多肽片段与自身MHc Ⅱ类分子复合物的能力，成为T细胞MHC限制现象的基础。

2.阴性选择过程（negative selection）　经过阳性选择后的T细胞还必须经过一个阴性选择过程，才能成为成熟的、具有识别外来抗原的T细胞。位于皮质与髓质交界处的树突状细胞（dendritic cell,DC）和巨噬细胞表达高水平的MHc I类抗原和Ⅱ类抗原，自身抗原成分与DC或巨噬细胞表面MHC I类或Ⅱ类抗原形成复合物。经过阳性选择后的胸腺细胞如能识别DC或巨噬细胞表面自身抗原与MHC抗原复合物，即发生自身耐受（self tolerance）而停止发育，而不发生结合的胸腺细胞才能继续发育为CD4+CD8-或CD4-CD8+单阳性细胞，离开胸腺迁移到外周血液中去。

机体的某些自身抗原可通过以下几种方式来躲避免疫系统的识别，从而在胚胎期和出生后避免应答：（1）以一种免疫学上特免位置隐蔽起来，包括免疫屏障（immunologicalbarrier）和隐蔽抗原（inaccessible antigens）；(2)自身抗原暴露在不表达MHC分子的细胞表面；（3）自身抗原浓度过低，不足于被T细胞所识别；（4）自身抗原与TCR、分子结合的亲合力（avidity）还达不到T细胞有效刺激的水平。

（三）T细胞在胸腺中获得MHC限制的能力

T细胞识别外来抗原时，需要运用自身MHC抗原分子，这种能力是T细胞在胸腺中通过与胸腺上皮细胞的接触而获得的。来自（H-2^kx H-2^b）F1小鼠的T细胞能够识别KLH与H-2^k或H-2^b单体型抗原提呈细胞表面MHC抗原结合的复合物。如果来自（H-2^kXH-2^b）F1小鼠骨髓细胞移植到切除自身胸腺（H-2^bxkF1）移植有H-2^k小鼠胸腺又进行照射的小鼠，从这种小鼠发育成熟的T细胞只能识别KLH与H-2^k单体型APC细胞MHC结合的复合物，而不能识别KLH与H-2^bAPC细胞MHC结合的复合物（表7-2）。

表7-2 T细胞在胸腺中获得MHC限制能力

切除胸腺小鼠的单体型	移植胸腺供体小鼠的单体型	动物照射后移植骨髓的供体小鼠单体型	致敏抗原	致敏动物T细胞对KLH+下列不同单体型APC的增殖反应
切除胸腺小鼠的单体型	移植胸腺供体小鼠的单体型	动物照射后移植骨髓的供体小鼠单体型	致敏抗原	H-2^b	H-2^k
H-2^bxkF1	H-2^bxk	H-2^bxkF1	KLH	++	++
H-2^bxkF1	H-2^b	H-2^bxkF1	KLH	++	-
H-2^bxkF1	H-2^k	H-2^bxkF1	KLH	-	++

（四）成熟T细胞的膜表面分子

T细胞表面有多种膜表面分子，这是T细胞识别抗原，与其它免疫细胞相互作用，接受信号刺激等的分子基因，也是鉴别和分离T细胞和T细胞亚群的重要依据。T细胞膜表面分子主要有白细胞分化抗原（CD）、主要组织兼容性抗原（MHC）以及各种膜表面的受体。

1.主要的分化抗原群　T细胞的分化抗原群和T细胞膜表面分子和受体的结构和功能参见第一章“人白细胞分化抗原”，有关T细胞膜表面分子和TCR介导的信号转导参见第八章“淋巴细胞活化过程中信号转导的分子基础”。

（1）CD2分子：表达于全部人T细胞以及NK细胞表面。人T细胞表面的CD2分子即为绵羊红细胞受体（erythrocyte receptor ,ER），在一定的体外实验条件下，绵羊红细胞可与T细胞CD2分子结合，形成玫瑰花，称E花环形成试验（rosette formation test），为一种细胞免疫功能的检测方法。用单克隆抗体研究证明CD2分子上存在着功能不同的表位：T11₁、T11₂和T11₃。T11₁为与绵羊红细胞结合的表位，抗T11₁McAb可以E花环的形成。T11₁与一种称为淋巴细胞功能相关抗原3（lymphocyte function associatedantigen-3,LFA-3）结合，可能与早期胸腺细胞的增殖和分化有关，也参与细胞间相互识别和粘附作用。T11₂与绵羊红细胞结合无关，表达在静止T细胞上。T11₃是T细胞活化CD2分子构型变化暴露出来的表位。

（2）CD3分子：CD3分子表达在人全部T细胞上，是鉴定T细胞的重要标记。CD3分了是由γ、δ、ε和η等几种多肽链组成，并与T细胞识别抗原受体形成TCR/CD3复合物。其中TCR特异性识别抗原，而TCR与抗原结合后所产生的活化信号是由CD3分子传递到T细胞内部。

（3）CD42分子：CD4分子分布在T细胞的辅助细胞诱导亚群和抑制细胞诱导亚群（helper inducer/suppressor inducer）表面，在T细胞亚群的鉴别中具有重要意义。CD4分子在胞膜外有4个结构域，其中第一结构域是人类免疫缺陷病毒（HIV）外壳蛋白gp120识别的部位，因此CD4分子是引起人类爱滋病HIV的受体。由于CD4阳性T细胞具有重要的免疫功能，HIV感染CD4阳性T细胞后细胞数量明显减少，功能降低，是发生获得性免疫缺陷综合征（acquired immunodeficiency syndrome,AIDS）的主要原因。CD4分子可与抗原提呈细胞表面的MHCⅡ类抗原非多态部分相结合，协助Th细胞识别APC细胞表面外来抗原与MHCⅡ类抗原的复合物。

表7-3 用于测定T细胞表面分子的常用单克隆抗体

分化抗原群	分子量	OKT	Leu	分布特点
（CD）	（kDa）	McAb	McAb	分布特点
CD1a	49	T6	Leu6	皮质胸腺细胞
CD2	50	T11	Leu5b	绵羊红细胞受体，全T细胞和NK细胞
CD3	16/19/20/21/26	T3	Leu4	成熟的全T细胞
CD4	55	T4	Leu3a	辅助细胞诱导亚群/抑制细胞诱导亚群
CD8	32/36	T8	Leu2a	杀伤/抑制性T细胞，少部分NK细胞
CD5	67	T1	leu1	全T细胞，部分B细胞
CD25	55	Tac		IL-2受体α链，活化T细胞，部分活化B细胞
CD7	40		Leu9	部分T细胞和NK细胞
CD28	44			CD8+CD28+与CTL有关，活化B细胞

（4）CD8分子：由α、β两条链组成，常用的CD8单克隆抗体如OKT8、Leu2等是识别CD8分子的α链。CD8分子分布在抑制性T淋巴细胞（suppressor T lymphocyte,Ts）和杀伤性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte,CTL或Tc）表面，在鉴别T细胞亚群中有重量要作用。CD8分子可与MHc I类抗原非多态部分相结合。Tc杀伤病毒感染靶细胞时，Tc必须同时识别外来抗原（如病毒抗原）和靶细胞上MHc I类抗原的复合物。

2.主要组织相容性复合体抗原（MHC）　T细胞胞膜上表达的MHC抗原I类和Ⅱ类抗原，其中MHc I类抗原表达在所有发育阶段的T细胞表面，静止T细胞无MHc Ⅱ类抗原，但T细胞活化后即可表达。

3.膜表面受体（suface receptor）　T细胞表面具有多种受体，主要有以下几类。

(1）T细胞受体（T cell receptor,TCR）　为T细胞特异性识别抗原的受体。成熟T细胞功能性的TCR大多由α和β两条肽链所组成，称为TCRαβ，少部分为TCRγδ。与免疫球蛋白轻链和重链的结构相类似，TCR的α和β链各有一个靠近N端和可变区（V区）和靠近胞膜的恒定区（C区）。由于α和β链是由V-J-C及V-D-J-C基因片段重排后所编码的，因此不同的T细胞克隆TCR的氨基酸组成和排列不同，所识别抗原的特异性也不同，形成了T细胞识别抗原的多样性。

（2）补体受体：已发现T细胞表面有CR1（CD35），但生物学功能尚不明了。

（3）病毒受体：CD4分子胞膜外第一个结构区是HIV包膜gp120的受体，因此HIV具有选择性感染CD4阳性T细胞，导致获得性免疫缺陷综合征。此外，人类嗜T淋巴细胞逆转录病毒（human T lymphotropicretrovirus,HTLV）或称人T细胞白血病毒(humanT cell leukemia virus,HTLV）主要感染人T细胞，与人类T细胞白血病发病有关。

表7-4　人T、B淋巴细胞表面分子的比较

	T细胞	B细胞
PBMC中%	65～80	10～15
表面抗原
MHC I类抗原	++	++
MHCⅡ类抗原	激活的T细胞	++
CD19、CD20、CD21	-	++
CD4或CD8	T细胞亚群	-
表面受体
mIg	-	++
TCR	++	-
CD3	++	-
绵羊红细胞受体（CD2）	++	-
PHA	++	-
onA	++	-
PWM	++	++
LPS	-	++（小鼠）
SAC	-	++
HIV受体（CD4）	++（CD4+亚群）	-
EB病毒受体（CR2，CD21）	-	++

（4）致有丝分裂原受体：致有丝分裂原（mitohen）是指能刺激细胞发生有丝分裂的物质。在免疫学中，主要是指刺激多克隆淋巴细胞增殖的物质。不同的致有丝分裂原对T细胞和B细胞有作用有很大差别。常用的诱导T细胞发生增殖的致有丝分裂原有刀豆素A（concanavalinA,ConA）,植物血凝素（phytohemagglutinin,PHA）和PWM。在临床上常用PHA来刺激人外周血的T细胞，观察T细胞增殖的程度，称为淋巴细胞转化试验（lymphocyte transformation test）,是一种细胞免疫功能的体外检测方法。被转化的淋巴细胞表现为细胞体积增大，胞浆增多，细胞核着色变浅，疏松，可见到核仁。

外源凝集素（lectin）是指来自植物种子中可与某些糖和寡糖特异性结合的蛋白质，大多数外源凝集素分子含有2个或4个同源亚单位，可与细胞膜表面的糖或寡糖结合而凝集细胞。许多外源凝集素如PHA、ConA和PWM等可作为致有丝分裂原，在免疫学中广泛用于刺激淋巴细胞的增殖。

（5）细胞因子受体（cytokine receptor,CKP）：多种细胞因子可作用于T细胞，这是由于T细胞表面表达有多种细胞因子的受体，如白细胞介素-1受体（IL-1R）、IL-2R、IL-3R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-9R、IL-12R、IL-αR、G-CSFR和TGF-βR等。静止和活化T细胞表面细胞因子受体的数目以及亲和力可有很大差别，如静止T细胞IL-2R表达β链，T细胞活化后可同时表达IL-2R的α链，并与β链、γ链组成与IL-2结合的高亲和力受体。

表7-5　常用具有促有丝分裂原作用外源凝集素的特征

名　称	来　源	分子量（kDa）	糖特异性	特性及应用
刀豆素A	刀　豆	102	α-D-mannosyl-	T细胞促有丝分裂原，
（ConA）	（jackbean）		α-D-glucose	分离细胞膜糖蛋白
植物血凝素	肾　豆	120	N-acetyl-D-	T细胞促有丝分裂原
（PHA）	（kidney bean）		galactosamine
美洲商陆丝	美洲商陆	32	β-N-acetyl-D-	B细胞、T细胞促有丝
裂原（PWM）	（pokeweed）		glucosamine	分裂原
花生凝集素	花　生	110	D-glalctosyl-	分离胸腺细胞亚群
（PNA）	（peanut）		(β1-3)-N-acetyl	（皮质不成熟胸腺细胞PNA+）
			-D-galactosamine	凝集免疫活性B细胞，
大豆凝集素	大　豆	120	N-acetyl-D-galac-	净化人骨髓，用于骨髓移植
（SBA）	（soybean）		tosamine D-galactose

T细胞表面还具有多种内分泌激素、神经递质和神经肽等受体，如生长激素、雌激素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、肾上腺素，前列腺素E、胰岛素等激素受体，内啡肽、脑啡肽、P物质等神经肽受体，5-羟色胺、多巴胺等神经递质受体。免疫细胞表面的激素、神经肽和神经递质受体是机体神经内分泌免疫网络中的一个重要环节。

二、T淋巴细胞亚群

应用CD4和CD8单克隆抗体可将外周淋巴器官或外周血中的T细胞分为CD4+CD8-和CD4-CD8+两个主要的亚群。每个亚群按照某些表面标志和功能又可分为不同的功能亚群。

（一）CD4阳性细胞群

1.Th1和Th2亚群　应用Th细胞克隆培养技术和细胞因子产生的不同，已发现小鼠CD4阳性细胞群是一个不均一的亚群，可分为Th1和Th2，主要区别见表7-6。

Th1细胞能合成IL-2、IFN-γ、，LT、IL-3、TNF-α和GM-CSF，但不能合成IL-4、IIL-5、IL-6、IL-10和IL-13；而Th2能合成TNF-α、IL-3、GM-CSF、IL-4、IL-5、IL-6、IIL-10（细胞因子合成抑制因子，CSIF）和IL-13，不能合成IL-2、IFN-γ和LT。此外Th1和Th2都能分泌三巨噬细胞炎症蛋白和前脑啡肽原。Th1和Th2都能辅助B合成抗体，但辅助的强度和性质不同。体外实验表明，IL-4明显促进B细胞合成和分泌IgE，如使LPS刺激小鼠B细胞合成IgE能力增强10-100倍。少量IFN-γ能完全阴断IL-4对IgE合成的促进作用。Th2分泌IL-4对IgE合成有正调节作用，而Th1分泌IFN-γ则起负调节作用。此外，Th2通过分泌IL-4和IL-5辅助IgA合成，分泌IL-10（CSIF）,抑制Th1细胞合成细胞因子，而Th1对IgG1合成则有抑制作用，但辅助其它几种类型Ig的合成。由于Th1和Th2合成淋巴因子的种类不同，因而介导不同的超敏反应。IL-3和IL-4均能促进肥大细胞增殖，且相互有协同作用，IL-5除辅助B细胞合成IgA外，还能刺激骨髓嗜酸性粒细胞的集落形成，因而Th2与速发型超敏反应关系密切。Th1通过产生IFN-γ阻断IgE合成，对速发型超敏反应有抑制作用。Th1与迟发型超敏反应有关，可能与IL-2、IFN-γ等对巨噬细胞活化和促进CTL分化作用有关，此外LT也有直接杀伤靶细胞作用。两群Th克隆均能诱导抗原提呈细胞（APC）表达MHCⅡ类抗原，Th1通过IFN-γ诱导Mφ表达Ia抗原，而Th2通过IL-4对Mφ和B细胞Ia抗原表达起正调节作用。在人类Th1和Th2细胞亚群尚未得到最后证实。从目前发表资料来看，CD4+CD45RO+前体细胞向Th2效应细胞分化，而IFN-γ则对前体细胞向Th2分化过程起抑制作用，因此IL-4和IFN-γ在决定CD4+CD45RO+前体细胞向Th1或Th2分化过程中起着重要的调节作用。人T细胞经多克隆活化后，在CD4阳性细胞中IL-4mRNA阳性比便不到5%，而60%的CD4+细胞有IFN-γ和IL-2mRNA的转录。

表7-6　小鼠Th1和Th2亚群的比较

		Th1	Th2
合成淋巴因子种类	IL-2	+	-
	IFN-γ	+	-
	LT	+	-
	IL-3	+	+
	TNF-α	+	+
	GM-CSF	+	+
	IL-4	-	+
	IL-5	-	+
	IL-6	-	+
	IL-10	-	+
	IL-13	-	+
辅助B细胞		+	++
辅助IgE合成		-	+
促进肥大细胞增殖		-	+
介导超敏反应类型		迟发型	速发型
促进Ia表达细胞		Mφ	B，Mφ

介导迟发型超敏反应（delayedtype hypersensitivity,DTH）的T细胞亚群称为T_DTH，表面标志CD3+CD4+CD8-，可能相当于小鼠的Th1亚群。当曾被变应原致敏的T_DTH再次与变应原相遇后，可释放出多种细胞因子，参与迟发型（Ⅳ型）超敏反应的发生。

表7-7　T_DTH释放细胞因子参与迟发型超敏反应

作用对象	细　胞　因　子	生物学活性
巨噬细胞	巨噬细胞趋化因子（MCF）	招引、聚集、活化巨噬细胞，
	巨噬细胞移动抑制因子（MIF）	增强巨噬细胞吞噬和杀伤功能
	巨噬细胞活化因子（MAF）
	IFN-γ
白细胞	白细胞移动抑制因子（LIF）	招引、聚集白细胞
淋巴细胞	IL-2	淋巴细胞局部浸润、增殖
	IFN-γ	增强杀伤功能
皮肤血管	皮肤反应因子（SRF）	增加血管通透性
靶细胞	淋巴毒素（LT）	杀伤靶细胞

MCF: macrophagechemotactic factor

MIF: macrophage migrationinhibition factor

MAF: macrophage activating factor

LIF: leukocyte migrationinhibitory factor

SRF: skin reactive factor

LT: lymphotoxin

2.抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群　应用CD45RA、CD45RO、CD29和CD31单克隆抗体可将CD4阳性细胞群分为抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群。两个亚群的表面标志和功能比较见表7-8。

（1）CD31：最近发现CD31是一种新的、激活后表达水平不发生明显变化的抑制细胞诱导亚群的表面标记。CD31是一种血小板-内皮细胞胞粘附分子（PECAM,gpⅡa），分子量为140kDa，其结构属于免疫球蛋白超家族成员。从外周血新鲜分离的CD4细胞中，CD31McAb主要与CD45RA亚群反应，对B细胞合成IgG辅助作用不明显，对ConA和自身MHC（自身MLR）反应较为敏感；而CD31-的CD4细胞群中，发现有大量辅助B细胞合成IgG的活性和对某些抗原刺激的回忆反应。CD45RA+的CD4细胞大激活后，尽管细胞表面丢失CD45RA，但表面CD31的表达仍不发生明显变化；而CD45RO+CD45RA-的CD4细胞激活后不能获得CD31表达。由于CD31在CD4细胞激活后仍不变化，对于鉴别抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群是一种有用的标志。

迄今为止，许多粘附分子如CD11a/CD18(LFA-1),LFA-3,CD2和CD29（VLAβ链）主要表达在CD45RO+T细胞表面。而CD31则表达在CD45RA+CD4细胞表面。抗CD31McAb作用于naive T细胞能触发其VLA-4介导的粘附作用。内皮细胞表面CD31及其配体与T细胞表面CD31及其配体相互作用很可能触发整合素介导的粘附作用。CD31如何参与CD45RA+CD4+T细胞功能以及诱导抑制性T细胞产生还有待进一步研究。

（2）CD45：CD45为异构型分子。CD45细胞膜外部多肽链可由A、B和C三种外显子编码。人幼稚T细胞只表达被抗CD45RA识别的CD45A型；记忆T细胞不表达任何A、B、C外显子产物而被抗CD45RO识别。抗CD45RA和抗CD45RO识别的都是休止型细胞，抗CD45RO所识别的记忆T细胞往往也可低水平表达一系列活化表面标记，如CD25、MHCⅡ类抗原、CD54、CD26等，提示这类细胞可能新近被激活过，由此推论记忆T细胞可能是由于持久性抗原或交叉抗原的低剂量、持续刺激得以维持其长时间存活。体外实验观察到细胞活化后见有从CD45RA向CD45RO的单向性转变，这与幼稚T细胞向记忆T细胞分化相平行。

表7-8　抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群的比较

	抑制细胞诱导亚群	辅助细胞诱导亚群
表　型　CD4	+	+
CD29	低密度	高密度
CD31	+	-
CD45	CD45RA	CD45RO
粘附分子(LFA、）	+	+++
增殖功能	+	+++
CD3McAb	+	+++
	+++	+
抗原刺激再次反应	-	+++
同种异体抗原	+++	+++
自身MLC	+++	+
诱导和辅助功能
辅助B细胞产生抗体	±	+++
诱导Ts	+++	-
诱导细胞介导的淋巴细胞溶解作用（CML）	±	+++
细胞发育阶段	天然（naive）	记忆（memory）

（3）自身混合淋巴细胞反应：外周血B细胞和单核细胞等非T细胞在体外培养时能诱导某些自身T细胞发生增殖反应，称为自身混合淋巴细胞的应（autologous mixed　lymphocyte reaction　,AMLR）。这一部分T细胞称为自身反应性T细胞。作为刺激细胞的B细胞和单核细胞主要是通过其细胞表面的MHCⅡ类抗原来刺激自身反应性T细胞，在体外培养时加入抗MHCⅡ类抗原的抗体可阻断AMLR。关玩弄AMLR的生理意义尚不清楚，可能是机体的一种免疫调节机制。

（二）CD8阳性细胞群

根据CD28阳性或阴性可将CD8+细胞分为细胞毒性T细胞（CD8+CD28+）和抑制性T细胞（CD28+CD28-）。CD28McAb能与60-80%T细胞发生反应，包括全部CD4细胞和部分CD8细胞。

1.Tc(CTL)　在人类CTL表型为CD3+CD4-8+CD28+。小鼠CTL表型为Thy-1+、Lyt-1+、Lyt-2+/Lyt-3+。

（1）CTL的分化：静止的CTL以前体细胞（precursor）(CTL-P)形式存在，外来抗原进入机体被抗原提呈细胞（APC）加工处理，形成外来抗原与APC自身MHc I类抗原的复合物，被相应CTL克隆细胞膜表面TCR/CD3所识别，抗原刺激信号和APC释放IL-1共同存在的条件下，CTL-p被活化，并表达IL-2R、IL-4R、IL-6R等多种细胞因子受体，在IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ等细胞因子诱导下，迅速增殖，并分化为成熟的效应杀伤性T细胞（effector CTL）。CTL具有识别抗原的特异性，即能杀伤具有特定的外来抗原（如病毒感染靶细胞膜表面的病毒抗原）与自身MHc I类抗原结合的复合物的靶细胞。有关CTL杀伤靶细胞受到MHC I类抗原的限制，参见第五章“主要组织相容性复合体”第四节。从肿瘤组织周围分离获得的CTL称为肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte , TIL）。TIL在体外加IL-2培养后，具有很高的杀伤肿瘤作用，目前已用于临床的肿瘤治疗。

（2）CTL的识别机制：多种粘附分子参与CTL对靶细胞的识别和粘附，主要有：①LFA-1/ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3，可溶性ICAM-1（sICAM-1）可抑制CTL杀伤肿瘤细胞；②CD2/LFA-3（CD58），抗CD2McAb或抗CD58McAb均可抑制CTL效应细胞对靶细胞的杀伤；③CD8/MHcI类抗原的非多态性结构域。

（3）CTL的杀伤机制：TCL杀伤靶细胞的机理目前认为主要通过释放多种的介质和因子介导的。

①穿孔素（perforin）:又称成孔蛋白（pore-foming protein,PFP）、C9相关蛋白（C9 related protein）或溶细胞素（cytolysin），贮存于电子稠密胞浆颗粒（electron-densecytoplasmic granules），成熟的穿孔素分子由534个氨基酸残基组成，分子量为56-75kDa，IP为6.4，穿孔素分子中央部位170-390之间的氨基酸序列与C9328-560氨酸酸序列约有20%同源性，这个区域与穿孔素和C9的多聚化和以管状形式插入到细胞膜有关。在杀伤相时，CTL细胞脱颗粒，穿孔素从颗粒中释放，在Ca²⁺存在下，插入靶细胞膜上，并多聚化形成管状的多聚穿孔素（polyperforin），约含12-16个穿孔素分子，分子量可达1000kDa。多聚穿孔素在靶细胞膜上形成穿膜的管状结构，内径平均16nm。这种异常的通道使Na⁺、水分进入靶细胞内，K+及大分子物质（如蛋白质）从靶细胞内流出，改变细胞渗透压，最终导致细胞溶解。此过程与补体介导的溶细胞过程类似，溶解细胞过程比较迅速。CTL本身可能释放A型硫酸软骨素蛋白聚糖（proteoglycans of chondroitinsulphate A type）、硫酸软骨素A限制因子（homologous restriction factor,HRF），因此可避免穿孔素对CTL自身细胞的攻击。

图7-3 CTL释放穿孔素杀伤靶细胞机理示意图

②丝氨酸酯酶（serine estersse）:活化CTL释放多种丝氨酸酯酶，如CTLA-1（又称CCP1或granzyme B）、CTLA-3（又称H因子或granzyme A），其作用可能类似补体激活过程中的酯酶作用，通过活化穿孔素而促进杀伤作用。

③淋巴毒素（lymphotoxin,LT）:又称肿瘤坏死因子-β（TNF-β），LT可直接杀伤靶细胞，但杀伤过程较慢，其杀伤机理参见第四章“细胞因子及其受体”第二节中肿瘤坏死因子。

2.Ts和Ts亚群　抑制性T细胞（suppressor T lymphocyte,Ts）对免疫应答有重要的负调节功能，抑制性T细胞功能的异常，常与T自身免疫性疾病、第I型超敏反应等疾病发生有关。

（1）抑制性T细胞的证实：绵羊红细胞（sheep red blood cell , SRBC）对于小鼠是良好的免疫原，合适剂量的SRBC可诱导小鼠产生高效价的抗SRBC抗体。当过高剂量SRBC免疫小鼠时，则抗体合成水平反而明显下降，称为高剂量免疫耐受。动物实验研究发现，将高剂量免疫耐受小鼠脾细胞转移到免疫原剂量刺激的小鼠体内时，则小鼠抗体应答水平明显下降。如高剂量免疫耐受小鼠脾细胞经抗Thy-1和补体处理后再转移到免疫原剂量免疫的小鼠体内，则高剂量免疫耐受小鼠脾细胞的抑制作用消失。实验证明了在高剂量免疫耐受小鼠的脾细胞中存在有抑制作用的T细胞。

表7-9 抑制性T细胞的证实

（1）	免疫原剂量---→抗体应答+++
SRBS免疫小鼠
（2）高剂量SRBC---------------------------------→抗体应答+
免疫耐受小鼠
（3）高剂量免疫-→转移未处理脾细胞-→免疫原剂量-→抗体应答+
耐受小鼠　免疫小鼠
（4）高剂量免疫-→转移抗Thy-1+ ----→免疫原剂量-→抗体应答+++
耐受小鼠　补体处理脾细胞　免疫小鼠

进一步研究证明，这种抑制细胞的表型为CD3+CD4-CD8+（小鼠CD8单抗常用Lyt-2）。人的抑制性T细胞表型为CD3+CD4-CD8+CD28-。Ts细胞不仅对B细胞合成和分泌抗体有抑制作用，而且对Th辅助作用、迟发型超敏反应以及Tc介导的细胞毒作用都有负调节作用。

(2)Ts细胞的亚群：Ts细胞还可分为Ts1、Ts2和Ts3不同亚群，分别起着诱导抑制、转导抑制和发挥抑制效应的作用。它们之间相互作用的确切机理还不十分清楚，可能是通过释放可溶性介质相互作用的。Ts1（Tsi，抗原特异性抑制性T细胞）分泌TsF1（TsiF，抑制诱导因子）→作用于Ts2（Tst，抑制转导细胞），分泌TsF2（Tst F）→作用于Ts3（Tse，抑制效应细胞），分泌Ts3F（TseF），作用于Th细胞，通过对Th的抑制作用，从而对各种免疫功能起负调节作用。Ts细胞群具有高度异质性，除Ts1、Ts2、Ts3亚群外，还有一群反抑制性T细胞亚群（contra-suppressor T cel，Tcsl）。Tcs活化后分泌反抑制性T细胞因子TcsF，直接作用于Th细胞，解除Ts细胞的抑制作用，使Th细胞恢复辅助活性。

第三节　自然杀伤细胞

自然杀伤细胞（natural killer cell, NK）是机体重要的免疫细胞，不仅与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节有关，而且在某些情况下参与超敏反应和自身免疫性疾病的发生。

一、NK细胞的来原

NK细胞确切的来源还不十分清楚，一般变人直接从骨髓中衍生，其安育成熟信赖于骨髓的微环境。小鼠和人的体外实验表明，胸腺细胞在体外IL-2等细胞因子存在条件下培养也可诱导出NK细胞。小鼠脾脏在体内IL-3诱导下可促进NK细胞的分化。NK细胞主要分布于外周血中，占PBMC5-10%，淋巴结和骨髓中也有NK活性，但水平较外周血低。

由于NK细胞具有部分T细胞分化抗原，如80-90%NK细胞CD2+，20-30%NK细胞CD3+（表达CD3ζ链），30%NK细胞CD8+（α/α）和75-90%NK细胞CD38+，而且NK细胞具有IL-2中亲和性受体，在IL-2刺激下可发生增殖反应，活化NK细胞可产生IFN-γ，因此一般认为NK细胞与T细胞在发育上关系更为密切。

二、NK细胞的表型

与T细胞、B细胞相比，NK细胞表面标志的特异性是相对的。人NK细胞mIg-，部分NK细胞CD2、CD3和CD8阳性，表达IL-2受体β链（P75，CD122），CD11b/CD18阳性。目前常用检测NK细胞的标记有CD16、CD56、CD57、CD59、CD11b、CD94和LAK-1（见表7-10）。

最近发现的一种稳定表达在NK和LAK细胞表面的LAK-1分子，120kDa，NK细胞在IL-2条件下培养30天LAK-1仍为阳性，而HNK-1（CD57）和CD16部分消失。LAK的杀伤活性可被抗LAK-1McAb所抑制。

表7-10 检测人NK细胞常用的标志

CD/代表性McAb	识别膜成分	主要反应细胞	NK细胞中的阳性率（%）
CD16/HUNK2，Leu11	FcγRⅢ	NK，粒细胞，巨噬细胞，T亚群	80～90
CD56/NKH1,Leu19	N-CAM（神经细胞粘附分子）的异构体	NK，激活淋巴细胞，NKC	>95
CD57/HNK-1,Leu7	gp110	NK，T、B亚群，NEC	50～70
CD59/NEM-43	gp18～20,GPI联接分子	活化NK，广泛分布
CD11b/Mol,OKM1	Mac-1分子的α链	NK，粒细胞，单核细胞	80～90
CD94/HP3Bi	43/43kDa（同源二聚体）	NK
未命名/LAK-1	120kDa	NK，LAK

表7-11　NK细胞和其它细胞毒效应细胞的表面标志（%）

表面标志	NK细胞	T细胞	单核细胞	中性粒细胞
CD2	70～90	>95	<5	<5
CD8	20～30(抗ζ)	>95
CD8	30～40	30～40	<5	<5
CD11b	80～90	10～15	>90	>90
CD15	<5	<5	60～80	>95
CD16	80～90	<5	10～15^a	>95
CD56	>95	<5	<5	<5

a：大多数培养的或活化单核细胞均表达CD16

三、NK细胞的活化

NK细胞可通过多种途径被活化，包括膜表面的CD2、CD3分子和多种细胞因子。

1.通过CD3分子的ζ链　NK细胞不表达TCR/CD3复合物，但部分NK细胞表达CD3ζ链，当用CD16抗体刺激NK细胞活化时，ζ链发生酪氨酸磷酸化，引起胞浆内Ca²⁺浓度升高，IP3水平增加，促进细胞因子合成和ADCC作用。

2.通过CD2分子　CD2与CD58相互作用或用CD2McAb刺激可活化NK细胞，CD3ζ链发生酪氨酸磷酸化。

3.自然杀细胞刺激因子　自然杀伤细胞刺激因子（natrualkiller cell stimulatory factor ,NKSF）对NK细胞有刺激作用。

IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白细胞调节素（liukoregulin,LR）对NK细胞的活化和分化有正调节作用，体外培养时加入上述细胞因子可明显提高NK的杀伤活性。前列腺素（PG）E1、E2、D2和肾上腺皮质激素等对NK细胞的活性有抑制作用。

NK细胞表面具有IL-2中亲和性受体，IL-2诱导NK的杀伤活性约需18-24小时，此外，IL-2还可诱导NK细胞的增殖，一般在刺激后3-4天开始发生增殖，其机理为IL-2可诱导NK细胞表达IL-2Rα链，新表达的α链与原先细胞表面的β链和γ链结合形成高亲和性受体，在IL-2存在下刺激NK细胞发生增殖。IL-2诱导NK细胞的活性机理尚不清楚，可能与增加细胞粘附分子的表达，提高对NK抵抗靶细胞的杀伤活性的关，还可能增加NK细胞胞浆中的颗粒以及丝氨酸酯酶mRN的表达，活化和促进杀伤介质的杀作用。

四、NK细胞的功能

（一）自然杀伤活性

由于NK细胞的杀伤活性无MHC限制，不依赖抗体，因此称为自然杀伤活性。NK细胞浆丰富，含有较大的嗜天青颗粒，颗粒的含量与NK细胞的杀伤活性呈正相关。NK细胞作用于靶细胞后杀伤作用出现早，在体外1小时、体内4小时即可见到杀伤效应。NK细胞的靶细胞主要有某些肿瘤细胞（包括部分细胞系）、病毒感染细胞、某些自身组织细胞（如血细胞）、寄生虫等，因此NK细胞是机体抗肿瘤、抗感染的重要免疫因素，也参与第Ⅱ型超敏反应和移植物抗宿主反应。

1.识别靶细胞　NK细胞识别靶细胞是非特异性的，这与CTL识别靶细胞机理不同，但确切的机理尚未明了。现已知淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）与靶细胞表面的细胞间粘附分子-1（ICAM-1）的作用参与NK细胞的识别过程，抗LFA-1或抗ICAM-1McAb可抑制NK细胞的杀活性。此外CD2与LFA-3（CD58）结合以及CD56也可能介导NK细胞与靶细胞的结合。有关白细胞分化抗原和粘附分子分别参见第一章和第二章。

2.杀伤介质　主要有穿孔素、NK细胞毒因子和TNF等。

（1）穿孔素：穿孔素是一种由NK、CTL、LAK等杀伤细胞胞浆颗粒释放的杀伤靶细胞的介质，有关穿孔素的结构和功能参见本章第二节。从胞浆颗粒中纯化的穿孔素在体外能溶解多种肿瘤细胞，抗穿孔素抗体可抑制杀伤活性。IL-2可提高穿孔素基因的转录。IL-6可以促进IL-2对穿孔素基因转录的诱导作用。丝氨酸酯酶可能有活化穿孔素的作用。

（2）NK细胞毒因子：NK细胞可释放可溶性NK细胞毒因子（Nk cytotoxic factor,NKCF），靶细胞表面有NKCF受体，NKCF与靶细胞结合后可选择性杀伤和裂解靶细胞。

（3）TNF：活化的NK细胞可释放TNF-α和TNF-β（LT），TNF通过①改变靶细胞溶酶体的稳定性，导致多种水解酶外漏；②影响细胞膜磷脂代谢；③改变靶细胞糖代谢使组织中pH降低；④以及活化靶细胞核酸内切酶，降解基因组DNA从而引起程序性细胞死亡等机理杀伤靶细胞。TNF引起细胞死亡过程要明显慢于穿孔素溶解细胞的作用过程。

表7-12 人和小鼠NK敏感和敏感靶细胞

	敏感的靶细胞	不敏感的靶细胞
人	K562髓样白血病细胞	Daudi Burkitt 淋巴瘤
	Molt-4急性T淋巴细胞白血病细胞	Raji Burkitt 淋巴瘤
	JM急性T淋巴细胞白血病细胞	LiBr黑钯素瘤细胞
	Jurkat急性T淋巴细胞白血病细胞
	U-937前单核细胞
	某些新鲜肿瘤细胞
小鼠	Yac-1 Moloney病毒诱导的T淋巴病	EL-4 Benzpyrene诱导的胸腺
	（A/Sn小鼠）	淋巴瘤（C57BL/6）
	MPC-11矿物油诱导的浆细胞瘤	P815 Methlycholanthrene诱导
	（BLAB/c小鼠）	的肥大细胞瘤（DBA/2）
	X-63

注：本表中NK不敏感细胞可作为LAK的靶细胞；NK细胞体外在高剂量IL-2诱导下可成为IAK细胞。

（二）ADCC（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）

NK细胞表面具有FcγRⅢA，主要结合人IgG1和IgG3和Fc段（Cγ2、Cγ3功能区），在针对靶细胞特异性IgG抗体的介导下可杀伤相应靶细胞。IL-2和IFN-γ明显增强NK细胞介导的ADCC作用。以前认为在淋巴细胞中由K细胞介导ADCC，但至今仍未发现K细胞特异的表面标记，也不能证实K细胞是否属于一个独立的细胞群，很可能NK是介导ADCC的一个主要淋巴细胞群。具有ADCC功能的细胞群除NK外，还有单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞。

（三）分泌细胞因子

活化的NK细胞可合成和分泌多种细胞因子，发挥调节免疫和造血作用以及直接杀伤靶细胞的作用。

此外，NK细胞可抑制PWM体外诱导B细胞的分化及抗体应答，其机理可能通过直接抑制B细胞或抑制辅佐细胞的抗原提呈作用。

表7-13 NK细胞产生的细胞因子

细胞因子	静止NK细胞	活化的NK细胞
IL-1	-	-
IL-2	-	-
IL-3	-	+
GM-CSF	？+	+
G-CSF	-	-
M-CSF	-	+
IFN-α或β	-	？+
IFN-γ	-	+
IFN-α	-	+
TNF-β	-	+

NK细胞通过自然杀伤和NDCC发挥的细胞毒作用，在机体抗病毒感染、免疫监视中起重要作用。（1）抗病毒感染：NK可选择性地杀伤病毒感染的靶细胞。由辅佐细胞或NK细胞所产生的IFN可协同NK的抗病毒作用，而对正常细胞有保护作用。另一方面，病毒感染细胞表面的病毒抗原和其它表面分子使得其对NK的杀伤细胞作用变得更加敏感。在体外，NK可溶解疱疹病毒、牛痘病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、巨细胞病毒和流感病毒感染的靶细胞。体内试验表明，NK低活性小鼠品系对某些病毒感染更加敏感；注射抑制NK细胞的抗Asialo GM1抗体可加重小鼠流感病毒发生肺炎。此外，NK细胞在体外还可杀伤某些细菌、真菌、原虫等，可能与NK细胞释放某些杀伤介质有关。（2）NK细胞在免疫监视、杀伤突变的肿瘤细胞可能比T细胞具有更重要的作用。某些疾病如Chediak-Higashi或X性联淋巴增殖综合征患者，由于NK功能缺陷对恶性淋巴细胞增殖疾病特别易感。（3）参与骨髓移植后移植物抗白血病效应（graft-versus-leukemiaeffect,GVL）:在体外NK细胞可杀伤某些淋巴样和髓样白血病细胞。骨髓移植后数周内，来自供体的NK细胞的PBL中占相当高的比例。此外，在体内NK细胞还可杀伤某引起不成熟细胞如髓髓干细胞、胸腺细胞亚群等。

第三节　LAK细胞

严格来说，LAK细胞并非是一个独立的淋巴群或亚群，而是NK细胞或T细胞体外培养时，在高剂量IL-2等细胞因子诱导下成为能够杀伤NK不敏感肿瘤细胞的杀伤细胞，称为淋巴因子激活的杀伤细胞（lymphokine activated killer cells,LAK）。目前应用LAK细胞过继免疫疗法（adoptiveimmunotherapy）与直接注射IL-2等细胞因子联合治疗某些肿瘤，已获得一定的疗效。

一、LAK　细胞

1.LAK的发现　1982年Grimm等首先报道外周血单个核细胞（PBMC）中加入IL-2体外培养4-6天，能诱导出一种非特异笥的杀伤细胞，这类细胞可以杀伤多种对CTL、NK不敏感的肿瘤细胞。目前尚未发现LAK细胞特有的表面标志，许多实验表明，LAK细胞的前体细胞是NK细胞和T细胞。

2.LAK的临床应用　1984年11月Rosenberg研究组经美国食品和药品检验局（Us Food and Drug Administration,FDA）批准下，首次应用IL-2与LAK协同治疗25例肾细胞癌、黑素瘤、肺癌、结肠癌等肿瘤患者。治疗用LAK细胞数量在0.6-18.4*10¹⁰，IL-2用量2.8*10⁵-3.32*10⁶U/kg。其中11例肿瘤缩小超过50%，1例黑素瘤完全消退。1988年该研究组总结了IL-2与LAK细胞协同治疗222例肿瘤患者，其中16便患者肿瘤转移灶完全消退，26例患者肿瘤消退50%以上，该疗法对转移性肾细胞癌、黑素瘤、结肠癌和非何杰金氏淋巴瘤患者的疗效较显著。有报道乳腺癌、膀胱癌局部应用IL-2进行治疗也获得明显疗效。

由于IL-2用量大，在治疗过程中可出现毒副反应，最常见和最严重的毒副作用是出现毛细血管渗漏综合征（capillary leak syndrome,CLS），主要表现为全身性水肿和多器官功能失调，可引起胸腹腔积液、肺间质水肿和充血性心力衰竭。引地卢CLS的机理可能与内皮细胞损伤和产生血管活性物质有关。

二、肿瘤浸润淋巴细胞

1986年Rosenberg研究组首先报道了肿瘤浸润淋巴细胞（tumorinfiltrating lymphocyte,TIL）。TIL细胞表型具有异质性，一般来说，TIL中绝大多数细胞CD3阳性。不同肿瘤来源的TIL细胞中，CD4+T细胞、CD8+T细胞的比例有差异，大多数情况下以CD8+T细胞为主。新鲜分离的TIL中CD25+细胞百分率较低，随着体外加IL-2培养时间的延长，CD25+细胞百分率逐渐升高。NK细胞的标记（CD16，CD56）在TIL体外加IL-2培养过程中有先增高后降低的趋势。

用机械处理和酶消化方法，从肿瘤局部分离出肿瘤浸润的淋巴细胞，加入高剂量IL-2体外培养，残存的肿瘤细胞7-13天全部死亡。经IL-2活化的TIL与来自PBMC的LAK细胞比较，其特点是：（1）50-100倍，因此在治疗中可以减少效应细胞和IL-2的用量，而且对LAK治疗无效的晚期肿瘤仍有一定治疗效果；（2）主要由CD8阳性细胞诱导而来，在动物实验中发现TIL杀伤肿瘤作用具有特异性；（3）宿主的抑制状态有利于TIL的杀伤作用，因此治疗时加用环磷酰胺（Cy）100mg/kg可明显提高疗效，可能与免疫抑制药能消除抑制性细胞或因子，增强过继免疫治疗作用有关，因而可减少IL-2的用量，降低毒副反应；（4）可从手术切下肿瘤组织、肿瘤引流淋巴结、癌性胸腹水中获得淋巴细胞，经加IL-2培养后，其生长、扩增能力强于LAK细胞。已有报道应用TIL治疗14例转移性肺癌等晚期肿患者，其中4例肿瘤缩小50%以上，副作用明显低于IL-2/LAK疗法。

应用LAK或TIL细胞治疗肿瘤国内外进展都很快，今后发展的方向是：（1）提高LAK细胞的纯度，应用活化LAK细胞贴壁的特性，纯化粘附LAK（adherent-LAK,A-LAK）细胞。在IL-2诱导下数量可增加100倍，而且抗肿瘤转移的作用比LAK强20-50倍。（2）改变继承转移细胞在体内的分布，如改变注射细胞途径和方法，达到局部/区域继承免疫疗法的目的。（3）与其它细胞因子如IL-12、IFN、TNF-α和CSF联合治疗，增强LAK的杀伤活性，另有报道，抗CD3单抗与IL-2协同，能显著提高LAK细胞的数量和杀伤活性。应用CD3单抗诱导的杀伤细胞称为CD3抗体激活的杀伤细胞（CD3McAb activated killer cells,CD3AK），抗体含量在10-20ng/ml即可达到刺激杀伤活性的高峰，体外培养数天后即可出现明显的杀伤活性。CD3AK激活需要单核细胞存在，其增殖速度和细胞毒活性均高于LAK。所有的D3+CD8+T细胞和1-6%CD3+CD4+T细胞可诱导出CD3AK。CD3AK已开支应用于临床。（4）将某些细胞因子（如IL-2、TNF等）cDNA转染LAK或TIL用于基因治疗。

表7-14 影响LAK效应的因素及机理

影响因素		调节方式	效　应
影响因素		调节方式	促进作用	抑制作用
细胞	单核-巨噬细胞	双向	T、NK产生IL-2，表达高亲和性IL-2r	产生PGE2，抑制IL-2产生，消炎痛（indomethacin）可解除Mφ抑制作用
	肿瘤细胞	双向	肿瘤细胞及其提取物增强混合淋巴细胞肿瘤细胞培养和体外致敏的LAK活性	肿瘤细胞分泌的因子抑制LAK活性
	中性粒细胞	负		产生超氧化阴离子（O₂-）
	红细胞	正	分泌超氧化物歧化酶，抑制O₂-作用，促进淋巴细胞分泌IL-2、IFN-γ和表达IL-2R
细胞因子	IL-1	正	IL-2、IFN-γ产生和IL-2R表达，增强LAK的ADCC效应
	IL-3	正	+
	IL-4	双向	+，多为小鼠实验系统	-，抑制IL-2诱导的LAK活性
	IL-5	正	协同IL-2诱导LAK活性
	IL-6	正	协同IL-2诱导LAK活性
	IL-7	正	单独可诱导LAK活性
	IL-12	正	协同IL-2诱导LAK活性
	GM-CSF	正	促进Mφ分泌IL-1、TNF-α
	TNF-α	正	与IL-2有协同作用，LAK分泌
			TNF-α直接作用
	IFN-γ	双向	促进LAK分化	可通过单核-巨噬细胞分泌PGE2抑制LAK活性
	IFN-β	负	抑制细胞因子产生和受体	抑制细胞因子产生和受体表达
	LR	正	促进LAK杀伤活性
抗体	抗肿瘤细胞	正	促进LAK的ADCC
	抗CD3	正	与IL-2联合应用，促进LAK活性，增加LAK数量
	抗Tac，抗TfR	负		封闭细胞表面结构
	抗IFA-1	负		抑制效应细胞-靶细胞粘附
	抗LAK-1	负
	双特异性抗体	正	抗肿瘤和CD3McAb重构的双特异性抗体
多糖激素神经肽	蘑菇多糖、黄芪	正
	去甲肾上腺素	正	激活PKC
	生长抑素	正	抑制腺苷酸环化酶
	糖皮质激素	负		-
	PGE2	负
	β-内啡肽	负
	环孢菌素A	负		-

表7-15 生药活性多糖对细胞因子产生、淋巴细胞功能和抗肿瘤的增强作用

名称	调节作用	应用范围
香菇多糖（Lentinan）	促进IL-1、IL-2产生	免疫增强剂抗肿瘤
	提高Th功能
	促进T细胞分化和CTL杀伤活性
	协同IL-2激活的LAK杀伤活性
	协同IL-2激活的LAK杀伤活性
枸杞子多糖（Kycium　Bsrbarum polysaccharide,LBS）	促进IL-2分泌	调节免疫功能
枸杞子多糖（Kycium　Bsrbarum polysaccharide,LBS）		抗衰老抗肿瘤（动物实验）
刺五加多糖（polysaccharide　of Acanthopanax Senlicosus,PAS）	促进淋巴细胞对丝裂原的	抗癌、抗白血病
刺五加多糖（polysaccharide　of Acanthopanax Senlicosus,PAS）	增殖反应协同ConA诱导淋巴细胞分泌IL-2诱生IFN促进CTL活性	（动物实验）
黄芪多糖（Astragalus　polysaccharide,APS）	促进淋巴细胞增殖	治疗化疗引起
	增强Th功能	的免疫抑制
	增强病毒诱生IFN
	促进IL-1、IL-2产生
	F3成份增强LAK活性

第四节　免疫细胞中的凋谢

生存和死亡是存在于所有生物的一对矛盾，它们维持着生物界的平衡，机体的免疫系统亦不例外，免疫细胞的增殖和死亡是免疫系统得以保持自身平衡的重要条件。

细胞的死亡是人们很早就注意到的现象。1972年Kerr首先提出了有别于一般死亡意义的一种新的概念，称之为凋谢（apoptosis）。对凋谢的研究近年来进展很快，引起了多学科的广泛重视，为肿瘤和自身免疫性疾病的防治等研究方面提供了新的思路。

一、凋谢的生物学特征

（一）凋谢的概念

细胞的死亡有两种方式，第一种是细胞在受到严重的操作后发和的死亡，通常表现为细胞的突然死亡。在死亡过程的最早期，线粒体的功能和形态即发生变人经，继之，细胞失去自身平衡，细胞膜的操作导致渗透压平衡的失调，细胞出现肿胀，最后胞膜破裂，胞浆内容物外泄，引起组织器官的炎症反应，这种方式被称为坏死（necrosis）。

另一种细胞死亡的方式是1972年Kerr等在正常的生理状态下观察到的，这处死亡方式最初被描述为一种正常生理状态下的形态学改变。8年以后，这个实验小组将这种形式的细胞死亡命名为凋谢，以区别于坏死。凋谢是机体的正常细胞在受到生理性和病理性刺激后启动的自发的死亡过程，是一种主动的、信号依赖的过程，包括胞浆内Ca²⁺、cAMP升高，RNA和蛋白质合成增加。其典型的特征是一种内源性核酸内切酶的激活和由此导致的细胞染色体DNA的降解，DNA在核小体外被切断，形成约185bp或整数倍长度的DNA片段，DNA电泳时形成特征性的梯形（ladder）电流条带。这种细胞死亡方式的另一个特点是，降解的胞浆及胞核成份被包裹于膜性成分中而形成凋谢小体（apoptosis bodies），胞膜成份和结构的改变可以被吞噬细胞表面的粘附分子及磷脂酰丝氨酸受体（phosphatidylserine receptor）快速识别，凋谢细胞被吞噬并降解，因此不引起局部的炎症反应。

（二）凋谢与坏死、程序化细胞死亡

坏死是由于补体或裂解性病毒等致细胞裂解因素造成的细胞胞膜的直接损伤，或是由于其它因素干扰胞膜上的能量依赖泵的功能而造成细胞水分、离子浓度的失衡，导致细胞膜破裂，胞浆内容物外泄，进而引起炎症，是一种病理状态下的细胞死亡。

在描述细胞死亡的术语中，还有一个概念是程序化细胞死亡（programmed cell death,PCD）。PCD最初是发育学的一个术语，是指机体发育过程中出现的一系列与发育相关的细胞生理性死亡过程。后来，这个概念被用来指由基因介导的细胞死亡，例如放射性照射的未成熟T细胞经历的死亡过程。启动PCD的因素通常为正常的生理信号，其发生需要有某些基因的表达，给将发生PCD的细胞加入RNA或蛋白质合成抑制剂，不但不会促进PCD的发生，反而延迟或阻止PCD的发生。

凋谢和程序化细胞死亡并不是完全相同的，大部份的PCD过程伴有凋谢的形态学改变。但某些物种组织细胞在发育过程中经历的PCD并没有凋谢典型的胞膜出泡、染色质局限化和DNA降解。本文中，我们把凋谢和程序化细胞死亡当成是一种通用的概念。

（三）与凋谢相关的基因

所有的PCD过程都有新基因的表达和蛋白质的合成，在绝大多数凋谢也是如此。PCD所需的蛋白在正常的细胞中是非组成性表达的，即这些基因的表达是诱导性的。已报道有大量的基因可能与PCD的发生有关，它们促进或抑制PCD的发生，如c-fos、c-myc、TGF-β、p53、bcl-2、apt-4、apt-5、nuc-1、ces-2、ced-3、egl-1等。到目前为止，这些基因中只有小部分被确定为PCD所必需，如p53和cel-1等。到目前为止，这些基因中只有小部分被确定为PCD所必需，如p53和c-myc的表达可以诱导某些T细胞和白血病细胞发生PCD，将p53基因转入白血病细胞中即可迅速引起PCD。bcl-2是抵抗PCD的基因，bcl-2基因的缺失突变将促进PCD的发生。目前，这些基因影响PCD的机制还不十分清楚。

二、免疫细胞中的凋谢

各种免疫细胞都存在有凋谢的现象，这对保持免疫系统的平衡十分重要。诱导免疫系统PCD的因素有生理性和非生理性的。生理性因素如细胞因子浓度的改变、B细胞发育过程中Ig基因的重排等。非生理地因素如电离辐射、加热、药物等。体外培养的淋巴细胞对电离辐射尤为敏感，即使暴露在2-5Rad下也能产生形态改变，X身线和Y射线可诱导静止期的淋巴细胞出现典型的凋谢改变，这一过程有赖于大分子的合成。加热对于胸腺细胞来说是一种PCD凋谢特征的DNA降解。其它因素如甲醇、DMSO等在低浓度条件下可诱导PCD，浓度过高时则引起细胞的坏死。

（一）干细胞

干细胞在骨髓的造血环境中受到基质细胞、细胞外基质、生长因子和抑制因子的作用。这些因素共同作用，控制造血干细胞的自我更新和分化。细胞因子在造血干细胞的凋谢过程中发挥重要的作用，IL-3、GM-CSF、IL-6等不仅对于造血干细胞的增殖分化是必须的，而且对保持干细胞的存活也是必不可少的。去除这引起细胞因子将是致干细胞发生凋谢。因此，有的学者提出了一类新的造血因子概念，即造血挽救因子（survival factors），这类因子的存在可以阻断细胞凋谢的机制，通过其尝试的变化影响凋谢，达到地造血干细胞调节的作用。EPO、IL-3、GM-CSF、G-CSF等对造血干细胞凋谢均有抑制作用。目前认为EPO对凋谢的抑制机理是，红系干细胞发育从CFU-E或更早的BFU-E开始进入对EPO的依赖阶段，在这一时期，如果失去EPO的维持，红系干细胞将发生凋谢，EPO的作用只是抑制干细胞发生凋谢，但对细胞的DNA合成并汉骨促进作用。CFU-E中的红系干细胞在无EPO存在的条件下培养16小时，70%的DNA被降解，在EPOSCF存在的条件下，DNA的降解比率分别为3%和42%。

（二）T细胞

1.胸腺细胞的发凋谢　淋巴干细胞通过血流进入胸腺，在胸腺中的发育成熟过程中要发生基因的重排和分化，同时，胸腺细胞要经历严格的选择过程，只有那些对自身MHC分子亲和力较高的细胞克隆才被允许发育为CD4+和CD8+双阳性细胞（阳性选择）。其中那些对自身抗原和力较高的胸腺细胞必须清除（阴性选择）。胸腺细胞在胸腺中的阳性选择和阴性选择是通过凋谢机制来实现的，其机制与胸腺细胞和胸腺基质细胞间的相互作用有关。大部分的胸腺细胞是未经阳性选择或阴性选择过的，因此其平均寿命很短，只有3-4天，代表了胸腺中凋谢的整体水平。在胸腺细胞中，凋谢与内源性糖皮质激素有关，未成熟胸腺细胞对糖皮质激素是敏感的，而成熟T细胞对糖皮质激素则是抵抗的。

2.活化T细胞与凋谢　静止T细胞受到丝裂原CD3-TCR抗体的诱导而发生增殖，产生细胞因子。同样的信号在未成熟T细胞和T细胞杂交瘤则诱导细胞的凋谢，这种凋谢也称为活化诱导的细胞死亡（activation-inducedcell death, AICD）。决定这种差别的因素目前还不完全清楚，可能与Ca²⁺流量和蛋白激酶C（PKC）有关。蛋白激酶C可以阻断引起核酸内切酶海参性所需的Ca²⁺流，它可能通过抗原刺激依赖的第二因子（如IL-1激活的蛋白激酶C）的存在与否来诱导凋谢或增殖。

活化诱导的细胞死亡并不仅仅限于未成熟的胸腺细胞和T细胞杂交瘤，在成熟的外周T细胞也发现了类似的情况。表达TCRαβ或TCRγδ的小鼠和人T细胞在受到抗CD3-TCR抗体、PHA或抗Fas单抗的诱导时发生凋谢。

（1）活化状态的外周T细胞更易发生凋谢：经丝裂原活化和体外扩增培养的人外周T细胞对凋谢更为敏感。小鼠脾脏T细胞在对凋谢易感之前也需要受到抗原的激活。在活化的T细胞中，对凋谢的敏感性在CD4+和CD8+T细胞亚群之间无差异，在小鼠CD4+细胞中，Th1和Th2亚群之间亦无明显的区别。

（2）细胞因子在凋谢中的作用：目前关于细胞因子在体外诱导和阻止凋谢中发挥作用的报道不尽一致。在辅助性T细胞亚群和细胞毒T细胞亚群中，不仅其激活和增殖需要依赖IL-2，其存活也需要IL-2的支持。如在上述细胞的培养基中支除IL-2可使细胞在6小时内进入PCD。在体内，这种对细胞因子的信赖性与机体在抗原清除后扩增的效应淋巴细胞亚群的消失有关。以防止过高和维持时间过长的免疫应答。

（3）抗原诱导的T细胞的凋谢：抗CD3单克隆抗体及PHA虽然能有效地诱导外周T细胞的活化，但它们不是生理性的刺激剂。目前认为AICD也能以抗原特异性的方式发生于T细胞，如超抗原葡萄球菌肠毒素（SF）能在体外及体内诱导活化T细胞的凋谢。抗原诱导的T细胞的凋谢也发生于同种异体抗原的刺激，当同时异体抗原再次刺激机体时，有20%-30%的同种异体反应细胞发生了AICD。

（4）AICD的调节及其意义：相同的抗原在通过CD3-TCR刺激静止T细胞活化的同时，也启动了活化T细胞的凋谢过程。那么，静止细胞和活化细胞发生凋谢是如何调节的呢？一种可能的机制是某一特定的T细胞克隆的活化和凋谢是同时进行的，抗原的量决定增殖抑或凋谢。SE超抗原在诱导部分活化细胞（40%-50%）凋谢的同时，也有MHCⅡ抗原阳性的抗原提呈细胞的作用下诱导其余T细胞（50%-60%）的增殖。AICD是外周T细胞克隆清除（clonal deletion）的一种机制，有助于机体免疫耐受机制的建立，也是对细胞免疫调节的补充。当抗原活化的T细胞与特异性抗原接触时诱导部分T细胞发生AICD，使得机体能在一定范围内限制免疫应答的强度。

（三）B细胞

B细胞根据其分化的不同阶段对抗原的刺激有不同的反应。前B细胞在发育过程中必须经历免疫球蛋白的基因重排。基因重排未成功的B细胞将发生凋谢，重排成功的前B细胞最先表达膜表面IgM，如果前B细胞在这个阶段接触抗原，它们将会夭折，这是机体去除自身抗原反应细胞的一种机制。因为大多数出现在骨髓的抗原是自身抗原。mIgM、mIgD阳性B细胞如无抗原刺激一般于24小时之内在脾脏中死亡，脾脏B细胞胞核有高浓度的Ca²⁺、Mg²⁺，可诱导内源性的核酸内切酶，与无抗原刺激B细胞的凋谢有关。B细胞mIg结合相应抗原的亲和力成熟在保持B细胞的存活中起重要作用，只有对抗原刺激能产生高亲和力抗体的B细胞才能逃避凋谢。

（四）髓样细胞

免疫系统其它细胞中的嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和单核细胞都与炎症发生密切相关。体外实验表明，它们各自在炎症中的作用可通过细胞因子对凋谢的发生来加以调节。髓样细胞系HL-60细胞在培养时，除小部分细胞自发分化外，大部分细胞在经历5-7天的培养时间后发生凋谢。单核细胞在失去某些刺激时将发生PCD，FMLP、C5a、MCP-1、TGF-β、IL-2、IL-4和IL-6都不能阻止单核细胞的凋谢，而适当浓度的IL-1β、TNF-α、TIFN-γ和GM-CSF等炎症因子则能阻断单核细胞PCD过程。活化的单核细胞也通过自分泌方式产生IL-1β、TNF-α和GM-SCF。有趣的是，TNF-α在成熟单核细胞和单核细胞系U937中对PCD的诱导作用是完全相反的。新鲜分离的嗜酸性粒细胞在体外培养72-96小时后即进入PCD，而具有促进嗜酸性粒细胞集落形成作用的IL-5能使嗜酶性粒细胞的PCD过程推迟80小时。LPS、C5a和FMLP在体外能以剂量依赖式推迟中性粒细胞的PCD过程。炎症因子对嗜酸性粒细胞和中性粒细胞PCD的推迟，有助于死亡的细胞被巨噬细胞完整地摄入并加以清除。

（金伯泉　孙凯）

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第八章　淋巴细胞活化过程中信号转导的分子基础

淋巴细胞是免疫系统中重要的免疫活性细胞，其活化过程的信号转导（signal transduction）及其分子基础极为复杂，是目前分子免疫学及免疫生物学中研究的热点。目前对T淋巴细胞活化过程中信号转导及其分子基础的研究较深入，而对B细胞的研究资料还较缺乏。本章着重介绍T淋巴细胞活化过程中信号转导的分子基础。

所谓信号转导是指外部的信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发出诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能改变的应答过程。信号转导的最终结果是活化了某些蛋白分子，活化后的蛋白发生构型变化，具有了转录因子的功能，它们作用于靶基因，使一些基因打开或使一些基因关闭，从而引起细胞功能的改变。T淋巴细胞活化是一个涉及多种细胞表面受体以及一系列相关多肽的复杂过程。T细胞受体（TCR）提供了识别和结合配体的结构，而多种相关分子则是作为信号转导途径中的介体（mediators）。抗原或T细胞受体（TCR）复合体相应抗体的刺激，激活了T细胞多种信号传导途径，它们各自发挥级联（cascade）反应，调节最初的活化步聚，并将信号转导进入细胞核内，触发在遗传上预先确定的若干个途径中的某一个或几个途径，并诱导T细胞的增殖和分化，从而发挥其效应功能。

目前认为T细胞的活化途径除经典的磷脂酰肌醇（phosphatidylimositol）代谢途径之外，还包括蛋白酪酸激酶途径以及T细胞活化旁路途径。磷脂酰肌醇代谢途径可在T细胞及其它多种细胞类型中发挥作用，通过磷脂酰4，5-二磷酸肌醇（PIP2）的水解以及1，4，5-三磷酸股醇（IP3）和1，2-二酰基甘油（diacylglycerol,DAG）第二信使的形成，导致细胞内钙离子的流动，从而活化丝氨酸-苏氨酸特异的蛋白激酶C（proteinkinase C,PKC）(图8-1)。蛋白酪氨酸激酶途径是一种不同于磷脂酰肌醇代谢途径的新的T细胞活化途径，主要是通过蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosinedinase,PTK）以及一些调控PTK的酶而活化T细胞的。T细胞活化旁路途径是指由T细胞表面多种分子参与活化信号传递的途径，在小鼠T细胞参与旁路途径活化的表面分子有Ly-6、Thy-1和Qa-2；有人类有CD2、CD5、CD28、CD55、CD59、CD73和VLA-5（CD49e/CD29）等。酪氨酸磷酸化及去磷酸化是T细胞淋巴活化过程中重要的早期事件，并受到多种酶的控制，这些酶通过与T细胞活化过程中的其它分子的密切联系，一起控制淋巴细胞活化过程中的信号转导。

T淋巴细胞活化通常需要克隆型TCR（clonotypic TCR）同抗原提呈细胞（APC）表面主要组织相容性复合体（MHC）分子所提呈抗原多肽相互作用。TCR/CD3复合物中TCR提供特异性结合抗原的结构，CD3分子参与受体的装配及信号传递。目前认为，在TCR/CD3结合抗原后可以导致一个或多个与之相关PTKs的活化，随后发生多种底物酪氨酸磷酸化以及磷酶Cγ1（phospholipase C γ1,PLCγ1)的活化，后者使PIP2水解形成DAG和IP3，这些第二信使可引起细胞内钙离子尝试突然升高，最后导致T细胞的活化增殖。经TCR介导信号传递过程中涉及到许多相关分子，主要包括TCR/CD3复合体、G蛋白、PTKs、蛋白酷氨酸磷酸酯酶（protein tyrosine phosphatase,PTPase）、PLC以及PKC等。

图8-1　磷脂酰肌代谢途径（模式图）

注：抗原与TCR结合后可激活磷脂酰肌醇特异的磷脂酶C，随后它作用于PIP2，使之产生IP3和DAG。IP3和A23187可使细胞内钙离子浓度升高；DAG和TPA可以激活PKC。

TCR：T cell receptor,T细胞受体

PLC：phospholipase C,磷脂酶C

PI：inositol phospholipids,磷脂酰肌醇

PIP2:phosphatidyl inositol P2,磷脂酰肌醇二磷酸

IP3:inositol P3,肌醇三磷酸

PKC：protien kinase C,蛋白激酶C

DAG:diacylglycerol,二酰基甘油

A23187:钙离子载体

TPA:12-0-tetradecanoylphordol-13-acetate,乙酸豆寇佛波酯

PI-PIC，磷脂酰肌醇特异性的磷脂酶C

第一节　TCR/CD3复合体

TCR/CD3复合体中的两个多态型亚单位（TCRαβ或TCRγδ）主要功能是识别结合MHC分子的抗原，而胞浆区非常短；CD3分子的主要功能是参与TCR/CD3复合体的装配和稳定以及信号转导（表8-1）。CD3分子亚单位的胞浆内部分含有一个共同的序列，即D/EX2YX2L/IX8YX2L/I，其中含有两个YXXL/I结构。由于其序列同淋巴细胞抗原识别后淋巴细胞的活化及信号转导关系密切，因而把此序列称为抗原识别活化基序（antigen recognition acivation motifs,ARAMS）其中含有两个YXXL/I结构。由于其序列同淋巴细胞抗原识别后淋巴细胞的活化及信号转导关系密切，因而把此序列称为抗原识别活化基序（antigen recognition activation motifs,ARAMS）。其中CD3γ、ε、δ各含一个ARAM，η链含二个，ζ链含三个。此外，在B细胞受体（b cell receptor ,BCR）α链（Igα、CD79a）和β链（Igβ、CD79b）、FcγRⅢ以及Fcεr I的γ链、FcεR I β链等中也含有类似结构的ARAM。经突变及嵌合分子等研究证实，ARAM是TCR信号转导的结构基础，单独分离的ARAM能够转TCR介导的信号。TCR与抗原结合后可激活一些PTKs，包括TCR相连的p59^fyn、ZAP-70（ζassociated protein-70)、CD4/CD8相连的p56^lck以及其它src相关的PTKs（图8-2），随后引起多种底物的酪氨酸磷酸化。

图8-2 TCR与抗原结合后导致一些激酶的活化

目前证实TCR激活的PTKs底物有原癌基因产物Vav、42kDa的微管相关蛋白激酶（Mi-crotubule-associated protein kinase,MAPK）、PLCγ1及CD3ζ链（图8-3）。这些磷酸化的蛋白在信号转导中具有重要作用。

TCR/CD3复合体根据结构特点可分为三组：（1）两个多态型亚单位即TCRβ或TCRγδ，属免疫球蛋白超家族成员，各含有一个V区和一个C1区；（2）CD3γ、δ和ε链，亦属免疫球蛋白超家族成员，各含有一个C2区；（3）ζ和η链，胞膜外区很短，不属于免疫球蛋白超家庭的成员（图8-4）。

图8-3 TCR同抗原结合后所引起的PTKs底物磷酸化

一、TCRαβ和TCRγδ

TCRαβ和TCRγδ中两个多态型亚单位具有类似免疫球蛋白可变区（V）和恒定区（C）的结构域，其中V区能同抗原特异地结合。αβ或γδ链通常以异源二聚体形式表达在T细胞表面，成熟的T淋巴细胞根据其细胞表面表达的异源二聚体受体类型不同可分为两个亚群：TCRαβ亚群，包括大多数的外周成熟T细胞；TCRγδ亚群，主要是定居在组织上皮中大多数淋巴细胞。

(一)TCRαβ

CD4阳性TCRαβ T细胞可识别非已MHCⅡ类抗原（同种异体抗原）或自身MHCⅡ类抗原与外来抗原复合物。CD8阳性TCRαβT细胞则可识别非已MHC I类抗原或自身MHC I类抗原与外来抗原的复合物。α链分子量44-60kDa，等电点为4.4-4.7；β链40-55kDa，等电点6.0-6.2。α和β链各由一个可变区（V区）和一个恒定区（C区）组成，与Ig的V区和C区大小相似。每个功能区系由二硫键相连的50-60氨基酸残基组成的环肽。此外还有一个穿膜区和一个烄短的含亲水氨基酸的胞浆部分（5个氨基酸残基）。α和β链的连接肽（connecting peptide）处由二硫键连接为双体。在空膜部分各含一个赖氨酸，可能同CD3中γ、ε和δ键穿膜部分的天冬氨酸或谷氨酸形成盐桥，与TCR信号通过CD3传递有关。

（二）TCRγδ

γ链分子量为40-60kDa，δ链为40-60kDa，γ与δ链由非共价键相连。在小鼠和部分人的TCR中，γ和δ也可由二硫键相连接，这种二聚体中γ和δ链分子量分别为36-40kDa和43kDa。

二、CD3γ、δ和　ε链

CD3ε、γ和δ链的cDNA序列分析表明，它们都属于I型跨膜蛋白，都含有一个约有50氨基酸残基组成的类似免疫球蛋白胞外功能域，编码这些肽链的基因密切连锁，可能起源于同一祖先基因。在复合体中，CD3γ、δ和ε以二种非共价键形式γε和δε异源二聚体存在。

ε链分子量为20-25kDa，从编码ε cDNA推算出多肽链的结构，包括氨基端104个亲水性氨基酸，穿膜部分为26个氨基酸残基，胞浆内为81个氨基酸残基。编码ε基因与δ链基因连锁在一起。研究表明，ε链胞浆内功能域的缺失不会导致明显的信号转导障碍，且缺乏ε链的TCDR/CD3复合体足以产生抗原介导的细胞活化和IL-2的产生。但通过构建嵌合分子进行基因转染试验证实，在缺失ζ链的淋巴细胞中，ε链胞浆功能域可以转导淋巴细胞活化信号。另外，ε和ζ胞浆功能域活化T细胞可引起不同方式的蛋白磷酸化，提示ε和ζ亚单位可能涉及到两种不同的独立的跨膜信号转导生化途径。目前研究发现，ε链主要介导抗原或超抗原（superantigen）的活化信号；ζ链除介导抗原的活化信号外，还可介导经淋巴细胞表面分子（如CD2）以及致有丝分裂原（如PHA、PMA）所产生的活化信号。

三、CD3ζ和η链

从基因水平研究发现，ζ和η链是同一基因的两种不同的拼接形式。ζ链由前1-8外显子编码，而η链是前1-7加上第9外显子编码。在遗传和结构上，与CD3γ、ε和δ三个亚单位不同，ζ和η链只有一个短的细胞外功能域（9个氨基酸残基）。ζ和η链在氨基酸水平的主要差异存在胞浆内，η链比ζ链多42个氨基酸残基，但缺少6个潜在的酪氨酸残基磷酸化位点中的一个。沁ζ、η和Fcεr Iγ多肽链共同表达于同一个细胞时，一个ζ亚单位可同ζ、η或Fcεr Iγ三个亚单位中的任何一个通过二硫键形成三种不同的二致辞体如ζ-ζ、ζ-η或ζ-Fcεγ（Ige Fc I型受体γ链），因此有人将ζ、η和FcεR Iγ链称之为ζ家族（ζfamily）。以TCRαβ多态型为例，可有TCRαβγεδεζζ或TCRαβγεδεηζ不同组合的TCR/CD3复合物，并可能共同存在于同一个细胞表面，把某一抗原与不同信号转导途径连接起来。

（一）ζ链

ζ链绝大多数以同源二聚体即ζ-ζ形式存在，仅有10%以异源二聚体（ζ-η）形式存在。ζ链是一种高度保守的结构，分子量为10kDa，从小鼠ζ链的cDNA推算出信号肽21个氨基酸残基，胞膜外区为9个氨基酸残基，穿膜区21个氨基酸残基，胞浆区113个氨基酸残基。目前已知，ζ链是一种受体激活的蛋白酪氨酸激酶底物，当受体与配体结合后，ζ链很快发生酪氨酸磷酸化，参与淋巴细胞活化信号的转导。用基因转染方法证实，ζ链胞浆内功能域具有将受体结合与细胞内信号转导途径连接起来的功能。目前发现，ζ链并非为TCR/CD3复合体所特有，它可以不依赖CD3的其它亚单位而存在于NK中，并同FcζγRⅢ（CD16）相连。此外，在TCR触发后，ζ链可以同一胞浆内称为ζ链相关蛋白70（ZAP-70）相结合，AP-70为一种胞浆内具有PTK活性的信号蛋白，含有两个SH-2（srchomology region 2,SH-2）结构域以及一个与猪脾中PTK syk相关的激酶结构域，ZAP-70分子中SH-2与ζ链中磷酸化的酪氨酸残基相结合，ζ链的酷氨酸磷酸化是由p59^fyn或p56^lck催化所致。

(二)η链

小鼠η链分子量为21kDa，可与ζ以异源二聚体形式存在。在人体细胞中至今还缺乏分子水平的证据来证明η蛋白产物及其在细胞中转录物的存在。采用不同探针在体外进行核糖核酸酶保护试验证明，人及某些哺乳动物有η样区产物表达，对其序列分析表明，η样区产物是ζ基因经选择拼接后所产生，但在人类η样区表达水平很低，仅有ζmRNA水平的0.25%.不同物种η样区基因在核苷酸水平高度保守,但由于读框改变使得它们在氨基酸水平无明显同源性。

表8-1 T细胞抗原受体复合体中的蛋白多肽

名称	功能	分子量（kDa）		多聚体形成	特点
名称	功能	人	鼠	多聚体形成	特点
TCRα	作为MHC-Ag复合体识别受体的肽链	45～60	44～55	α β	IGSF成号；基因重排；CD4+或CD8+T细胞
TCRβ	作为MHC-Ag复合体识别受体的肽链	40～50	40～55	α β	IGSF成员；基因重排；CD4+或CD8+T细胞
TCRγ	作为MHC-Ag复合体识别受体的肽链	45～60	45～60	γδ或γγ	IGSF成员；基因重排；为CD4-CD8-T细胞
TCRδ	作为MHC-Ag复合体识别受体的肽链	40～60	40～60	γ δ	IGSF成员；基因重排；主要为CD4-CD8-T细胞
TCRγ	作为αβ和γδTCDR信号转导分子	25～28	21		IGSF成员；丝氨酸残基磷酸化
TCRδ	作为αβ和γδTCDR信号转导分子	20	28		IGSF成员；丝氨酸残基磷酸化
TCRε	作为αβ和γδTCDR信号转导分子	20	25		IGSF成员；丝氨酸残基磷酸化
TCRζ	作为αβ和γδTCDR信号转导分子	16	16	ζζ或ζη	酪氨酸残基磷酸化
TCRη	作为αβ和γδTCDR信号转导分子	？	21	ζη
TCRψ	参与胞浆内质网	28	28		不表达在细胞表面
（或TRAP）	CD3分子的装配				TCR/CD3复合体中

注：TRAP：T cell receptor-associated protein,T细胞受体相关蛋白

IGSF：immunoglobulin superfamily,免疫球蛋白超家族

在T细胞成熟过程中，TCR/CD3复合体中任何一个亚单位缺陷，可能导致细胞功能低下，甚至引起临床症状。TCR/CD3复合体形成过程通常是按以下顺序进行的；首先CD3γ、δ和ε三种肽链通过形成γ-ε和δ-ε两种异源二聚体成为稳定的复合物核心，TCRαβ（或TCRγδ）与之结合，随后ζ-ζ或ζ-η二聚体同TCRαβ（或γδ）/CD3γεδε复合物结合，最后转移到T细胞表面。CD3γ和δ的缺陷可能影响TCR/CD3复合物的装配和表达。γ-TCRID（TCr immunodeficiencies）患者的TCR/CD3复合物在外周血T细胞膜中的表达较正常人低两倍，可发生腹泻和致命性病毒性肺炎。ε^-TCRID患者的TCR/CD3复合物在外周血T细胞膜中表达较正常人低10倍，但这些患者的临床症状较轻微，提示患者T细胞表达的TCR/CD3的功能基本是正常的。

组成TCR/CD3复合体的分子以及这些分子在一系列生化事件中将信号转导核内方面的研究也取得很大进展。TCR通过两种或更多不同的独立的途径中某一途径传递信号，取决于被选择的TCR/CD3和/或TCR/CD3相关分子的活化，这些分子在某个途径起作用，并决定着细胞所获得的效应功能的转归。TCRαβ或γδ克隆型异源二聚体，能同CD4或CD8复合体分子相连，并可具有CD3中ζ-ζ、ζ-η甚至ζ-γ二聚体蛋白，在同一个T细胞中可以表达一种类型以上TCR分子。不同TCR以及它们相关信号转导途径反映了：（1）存着许多功能上不同的T细胞亚群；（2）分化的T细胞对在不同途径中的所需要的条件取决于它们分化的不同阶段。例如：抗原刺激可以诱导某个分化阶段T细胞发生增殖，对另外一群T细胞可能诱导程序性细胞死亡，而在T细胞第三亚群中可能诱导免疫无反应性。另外，单独一个成熟T细胞在免疫应答过程中发挥辅助功能或细胞毒作用，可能同选择与相应受体相连几种信号传递途径的不同有关。

由于分子生物学和基因工程技术的应用，TCR/CD3中新成员以及它们相关分子方面的研究获得了相当大的进展。但是，还不能回答关于抗原刺激如何选择几种信号转导途径中的某一种，以及它们在每个途径中起何作用，因此，涉及到经TCR途径信号转

导的新分子及其作用机理还有待进一步鉴定和阐明。

第二节　蛋白酪氨酸激酶

蛋白酷氨酸激酶（proteintyrosine kinase,PTK）是一类催化ATP上γ-磷酸转移到蛋白酪氨酸残基上的激酶，能催化多种底物蛋白质酪氨酸残基磷酸化，在细胞生长、增殖、分化中具有重要作用。迄今发现的蛋白酪氨酸激酶中多数是属于致癌RNA病毒的癌基因产物，也可由脊椎动物的原癌基因产。根据PTK是否存在于细胞膜受体可将其分成非受体型和膜受体型。

1.非受体型　以src基因产物为代表，此外还有Yes、Fyn、Lck、Fgr、Lyn、Fps/Fes及Ab1等。徐后两者外，其余非受体型蛋白酪氨酸激酶src家族分子理约为60kDa的蛋白质，它们之间除了N末端80个氨基酸组成不同外，其作部分都非常相似。

2.受体型　根据它们的结构不同，受体型酪氨酸激酶可以分为9种类型，其中较常见的有4种类型（图8-5）。

（1）表皮生长因子受体（EGFR）家族：EGF-R家族成员包括EGF-R（分子量为170kDa，广泛表达于多种组织细胞中）、erbB2/neu 及erbB-3基因表达产物。其家族成员的特点是在胞膜外有两个富含半胱氨酸的区域，胞浆内含有一个有酪氨酸激酶活化性的区域。

（2）胰岛素受体家族：其家族成员包括胰岛素受体（insulin receptor,IR）、胰岛素样生长因子-1受体（insulin-like growth factor-1receptor,IGF-1R）以及胰岛素相关受体（insulin related receptor,IRR）。胰岛素受体家族成员是由二个α亚单位和二个β亚单位通过链间二硫键形成的异源四聚体。其中α亚单位为配体结合部位；β亚单位的胞浆内部分含有酪氨酸激酶活性区域。

（3）PDGF/MCSF/SCF受体家族：其家族成员包括血小板衍生的生长因子α受体（PDGF-αR）、PDGF-βR、巨噬细胞集落刺激因子受体（M-CSFR）以及干细胞生长因子受体（SCFR）。以上成员的特点是胞膜外含有5个免疫球蛋白样结构域，胞浆内含有两个呈串联结构的酪酸激酶功能区。

（4）成纤维细胞生长因子受体（FGFR）家族：FGFR家族成员有FGFR1、FGFR2、FGFR3以及FGF4。它们的特点是在胞膜外含有3个免疫球蛋样结构域，其中在第1和第2结构域之间有一个含8个连续的酸性氨基酸结构，又称酸性盒结构域（acid box domain）；胞浆内含有两个呈串联结构的酷氨酸激酶功能区。

图8-5 受体型酪氨酸激酶示意图

家体型酪氨酸蛋白激酶所介导的信号传递途径中涉及到一种重要的蛋白激酶即丝裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）。MAPK属于一种Ser/Thr蛋白激酶，可在多种不同的信号转导途径中充当一种共同的信号转导成份，且在细胞周期调控中发挥重要的作用。目前MAPK家族中至少有4个成员已被纯化和深入研究。如p42^mapk,p44^erk1,p54MAPK及p44^mpk。这些MAPK最初由于不同的研究目的而被发现，因而它们各自还有着其它一些名称。如p42^mapk也称为微管相关蛋白激酶（microtubule-associatedprotein-2 kinase,MAP-2k）及细胞外信号调节的激酶2（extracellular signal-regulated kinase2,ERK2）等。

属于src家族的蛋白酪氨酸激酶是一组膜结合蛋白，包括p60^arc、p56^lck、p59^fyn、p59^yes、(p62^ues)、p56^lyn、p59^hck、p55^fgr和p55^blk等成员。但由于src家族PTKs缺乏胞外及跨膜序列，因此这些src家族PTKs通过其N末端与细胞膜表面蛋白的胞浆内结构域相连接，从而发挥信号转导作用（表8-2）。已证实p56^lck参加CD4和CD8介导的信号传递；p59^fyn参加TCR/CD3复合体介导的信号传递；p56^lyn参加B细胞受体（BCR）介导的信号传递。经TCR途径T细胞活化后最早生化事件是几种内源性底物酪氨酸磷酸化水平的升高。这种酪氨酸磷酸化可能由p56^kk或一个与PTK相关的称为p59^fyn所介导。p59^fyn主要表达于T淋巴中，发挥某些独特的调节功能。然而，还有一些调节功能更为广泛的PTKs表达于包括T细胞在内的多种细胞类型中，包括：（1）最初从小鼠脾细胞中发现的tk1蛋白产物；（2）在T细胞有丝分裂中数量可见增加并同T细胞瘤的发生有关的p34^pim；（3）表达于T细胞中c-abl、ltk、c-kit和其它原癌基因蛋白产物。这些PTKs的确切功能还不清楚。

表8-2 同src家族PTKs相连接的细胞表面蛋白

细胞表面蛋白	细胞类型	src家族PTK
TCR-CD3	T	Fyn
CD2	T	Fyn
CD4	T	Lck
CD8	T	Lck
CD45	T	Fyn、Lck
BCR	B	Blk、Lyn(Fyn)、Lck
FcγRⅢ（CD16）	NK	Fyn
IL-2R	T，NK	Lck、Lyn
FcεR I	肥大细胞、嗜碱性粒细胞	Yes、Lyn(src)
FcεR Ⅱ（CD23）	肥大细胞、嗜碱性粒细胞	Fyn
CD36	血小板	Lyn、Fyn、Yes

一、p56[SB]lck[/SB]

p56^lck属于以p60v-src/c-src为代表的蛋白酪氨酸激酶家族成员。同这个家族的其它成员一样都具有酪氨酸激酶活性。目前发现，p56^lck相对特异地存在于淋巴细胞中，尤其是成熟的静止T淋巴细胞中。p56^lck可能在T细胞活化信号转导以及分化调节过程中起着重要的作用。

（一）p56^lck结构和功能特点

1.p56^lck的结构　p56^lck是由lck基因编码的分子量为56kDa的单链分子，由509个氨基酸残基组成。在小鼠，lck基因定位于4号染色体，人lck基因定位于1号染色体的1p32-35区间。同其它具有PTK活性的生长因子受体如EGF-R和PDGF-R等比较，p56^lck分了属于非受体型蛋白酪氨酸激酶，无胞膜外区，其N-端通过豆蔻酸（myristic acid）与细胞膜内侧面相连。p56^lck分子结构可以分为四个功能区：（1）膜接触区，位于N-端，N-端第2位Gly能结合豆蔻酸，通过豆蔻酸与细胞膜内侧面相连；（2）底物作用区，该区的氨基酸结构不同于src家族的大部分其它成员；（3）催化区或激酶区，这一区域在氨基酸组成上与其它src家族成员高度同源；（4）调节区，位于羧基端，可能与p56^lck的PTK活性的特异调节有关（图8-6）。

图8-6 p56^lck分子的功能区

2.p56^lck的功能特点　p56^lck底物作用区存在几个位置尚不明确的Ser磷酸化位点；催化区Lys273是ATP结合点，Tyr394为自身磷酸化位点；调节区Tyr505是调性磷酸化位点。在静止细胞中，p56^lck在Tyr505上发生磷酸化，但当细胞活化时这个残基则发生去磷酸化，随之发生激酶的活化以及Tyr394的自身磷酸化。目前研究认为，CD45通过使Tyr505去磷酸化对p56^lck起正调控作用；而p50^csk是使Tyr505发生磷酸化对p56^lck则起负调控作用。CD45和p50^csk对其它src家族PTKs也发挥着同样的调节作用。

（二）p56^lck与CD4/CD8分子

1.p56^lck的分布　CD4和CD8以共受体形式（coreceptor）表达于成熟的T淋巴细胞，尽管CD4和CD8跨膜分子都属于免疫球蛋白超家族，但它们之间仅存在有限的同源性。CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和MHc I类分子的恒定区决定簇相互作用。CD4是分子量为55-60kDa的糖蛋白，以单体形式表达。CD8是由二致辞体组成，有两种形式：一种是由两条α链（32-34kDa）组成的同源二聚体；另一种形式是由α链和β链（25-26kDa）组成的异源二聚体。CD4和CD8分子中胞浆内部分子不具有激酶功能区，因此它们与受体酪氨酸激酶如EGF-R或PDGF-R无同源性。目前已经证实CD4和CD8均与信号转导成份p56^lckPTK相连接。p56^lck几乎在所有淋巴细胞中表达，包括全部成熟T细胞和胸腺细胞，提示它可能在T细胞活化和分化调节过程中起作用。有关p56^lck在T细胞活化信号中正调节作用的最初发现是p56^lck直接同CD4或CD8复合受体分子胞浆内功能域相连接，在体外具有酪氨酸激酶活性，在体内，T细胞受到刺激后酪氨酸磷酸化水平增加。即使在静止的鼠CD4-T细胞中也有大约50%细胞内p56^lck是同CD4糖蛋白相连接。

图8-7　p56^lck同CD4、CD8作用的模式图

2.p56^lck与CD4/CD8分子的连接　p56^lck同CD4/CD8相互作用的区域位于分子的氨基端的底物作用区（图8-7），此区域在src相关PTKs中是独特的，含有4个半胱氨酸，这对于p56^lck与CD4和CD8相互作用是必须的。底物作用区中6个带负电荷的氨基酸可使p56^lck与CD4/CD8结合位点内相对应的碱性氨基酸残基相结合。在CD4和CD8α分子的胞浆内有一个含13个氨基酸的相似区域，经突变研究和肽竞争分析法证实此区域可能为p56^lck结合区域。CD4和CD8α含有两个对于p56^lck结合起关键作用的半胱氨酸以及与p56^lck氨基末端负电荷相互作用的5个带正电荷的氨基酸。证实此区域中有6个氨基酸直接与p56^lck结合有关，如果把这6个氨基酸残基从CD8α胞浆功能域转移到一个非相关蛋白水泡性口炎病毒糖蛋白（VSV-G）胞浆功能区域上，p56^lck即可结合到这个杂交分子上去。

3.p56^lck参与T细胞活化　用蛋白激酶C激活剂刺激T淋巴细胞可引起p56^lck从CD4分子上解离下来，随后发生CD4内化。CD8分子在这方面不同于CD4，CD8+T淋巴细胞经PKC激活剂刺激事对CD8分子内化以及CD8-p56^lck的解离影响极微。现已提示，p56^lck可能以生长因子PTK受体相同方式起作用，即TCR结合与MHC相连的抗原后，CD4中CD8与MHC相互作用，与CD4或CD8相连接的p56^lck补充到TCR多肽胞浆内部分靠得很近的区域，然后发生PTK的活化以及TCR内底物（？）和/或其邻近分子（PLCγ1？）的磷酸化。p56^lck除参与抗原诱导的淋巴细胞活化外，还可能参与T细胞的分化和成熟。在T细胞分化的所有阶段，包括CD4、CD8双阳性胸腺细胞都可检测到p56^lck与CD4和CD8形成的复合物。

（三）p56^lck与非CD4/CD8分子

p56^lck除了同CD4和CD8形成复合体外，还可能同另外一些参与信号转导的细胞受体分子形成稳定的复合物。

1.p56^lck与IL-2R的关系　IL-2R由α、β、γ三条肽链组成。三条肽的不同组合即αβγ，βγ以及单独α分别构成IL-2的高、中、低三种亲和力的受体。由于IL-2Rα链在胞浆内仅有一个较短的功能域（13个氨基酸残基），所以介导IL-2R信号转导主要为β和γ链。IL-2Rβ链胞浆内有两个结构域：其中一个靠近细胞膜，富含丝氨酸，对于IL-2诱导的增殖信号具有重要作用；另一结构域远离细胞膜，富含酸性氨基酸，为酪氨酸激酶物理连接部位。经IL-2Rβ链免疫沉淀后进行免疫印迹也证实了IL-2Rβ链同p56^lck相连。体外系统中也发现IL-2结合到IL-2R后可促进p56^lck活性，引起IL-2Rβ链的酪氨酸磷酸化。IL-2Rγ链胞浆内含86个氨基酸，无激酶功能区，但具有一个与SH-2同源的区域，可能参与IL-2R介导的信号转导。最近研究表明，IL-2Rγ链为IL-4、IL-7、IL-9、IL-13等细胞因子受体所共用（common chain,γC)。

2.p56^lck与其它分子的关系　同p56^lck相互作用的其它一组分子有人T细胞糖磷脂酰肌醇（glycophosphatidylinositol,GPI）连接的蛋白包括CD59、CD55、CD48以及小鼠T细胞中的Thy-1。应用免疫沉淀方法均能使这些分子同p56^lck发生共免疫沉淀。此外，将T淋巴细胞同针对GPI连接的膜分子特异性抗体孵育，然后加入二抗使其交联，均发生几种内源性底物的酪氨酸磷酸化。

许多GPI连接的细胞表面分子可能以两种不同的形式表达在T细胞中，这是由相应分子mRNA不同拼接所致。一种形式是通过GPI附着在细胞膜上，另一种形式具有跨膜区和胞浆的PLC去掉所有GPI相连的膜蛋白后进行免疫沉淀，并分析它们相连的激酶活性，发现大多数酪氨酸磷酸化活性已丧失，表明GPI连接物对于同p56^lck相结合是必需的。

采用烷基化试剂或金属离子结合试剂进一步证实了CD4/CD8多肽和GPI连接膜蛋白是分别通过两种不同的机理与p56^lck相互作用的。这些试剂可以干扰p56^lck同CD4或CD8分子的相互作用，因为p56^lck同CD4或CD8的相互作用依赖游离半胱氨酸的存在，并需要金属离子使之稳定这种结合；而p56^lck与GPI相连结的蛋白的结合则不受这些试剂影响。这些结果表明，p56^lck通过两种或更多不同相互作用机理，直接或间接地同多种细胞表面蛋白形成复合物。

二、p59[SB]fyn[/SB]的

1.p59^fyn的分布和结构　p59^fyn为非受体PTKs src家庭的一个成员，见于多种细胞中。由于基因拼接的差异产生了两种不同形式的p59^fyn。一种以高水平表达于大脑中（p59^fyn），另一种主要存在于T淋巴细胞中（p59^fyn）。p59^fyn基本结构类似于p59^fyn和p60^src。它通过氨基末端豆蔻酸的基团共价结合于胞浆膜内面，羧基末端有一个负调控功能域，包括含有一个酪氨酸磷酸化位点Tyr528，与p59^lckTyr505和p60^srcTyr527所起的功能相似。此外，p59^fyn还一个自身磷酸化位点Tyr417。

2.p59^fyn的功能　p59^fyn可能与T细胞活化调节有关的证据最初来自对带有lpr(lymphoproliferation)或gld(generalizedlymphoproliferative disease)常染色体隐性基因小鼠T淋巴细胞特性的研究，这些T细胞可以表达高于正常T细胞10倍的p59^fyn活性。由于大量不成熟T细胞扩增，lpr和gld纯合子小鼠可发生严重的淋巴结病和自身免疫性疾病。进一步研究发现，这些T细胞存在着固有的酪氨酸磷酸化的TCR-ζ链，并提示ζ链磷酸化可能是由p59^fyn所介导的。lpr小鼠的T细胞不能经TCR/CD3途径对刺激剂产生应答，可能是由于ζ链磷酸化可能是由p59^fyn所介导的。1pr小鼠的T细胞不能经TCR/CD3途径以刺激剂产生应答，可能是由于ζ链内在的磷酸化而使TCR与PLCγ1脱偶联有关。p59^fyn同TCR/CD3复合物相连结，用温和去垢剂抽取细胞膜后与抗CD3ε体一起孵育时，p59^fyn可与CD3组份发生共免疫沉淀。上述所有推测表明，p59^fyn是TCR连接的信号结构所必需的，与p59^fyn相连TCR/CD3亚单位是CD3ε。

不成熟CD4+CD8+胸腺细胞中p59^fyn表达水平相对较低，当分化为CD4+CD8-或CD4-CD8+成熟T细胞时，p59^fyn表达水平增加了10倍。表明p59^fyn有利于T细胞的分化。用fyn cDNA同lck启动子融合后建立的转基因小鼠，p59^fyn表达水平升高约20倍，并对T细胞系具有严格的限制性。虽然转基因小鼠胸腺细胞静脉型类似于正常鼠胸腺细胞，但对TCR介导的刺激应答增强，同时伴有酪氨酸磷酸化、细胞内钙离子浓度、IL-2产生和细胞增殖水平明显升高。

三、SH-2结构域的调节作用

（一）SH-2结构域的结构特点

前已所述，PTKs src家族包括p59^lck和p59^fyn，这两个分子的氨基端有三个同源的区域。其中一区域对于豆蔻酸的附着是必需的，豆蔻酸可以通过疏水的相互作用和/或同一种胞浆膜蛋白结合的方式使得激酶定位于质膜上，这种胞浆膜结合蛋白实际上是豆蔻酸化多肽特异性受体。第二区域称为src同源区3（src homology3,SH-3），为一个保守的氨基酸序列，约含50个氨基酸，可见于多种胞浆信号蛋白（signaling protein）以及肌动蛋白结合蛋白中，如肌球蛋白、血影蛋白以及酵母细胞骨架蛋白。目前研究发现SH-3识别的部位是一些富含脯氨酸的区域。但对于SH-3结构域的功能研究还不太清楚，可能与以下几种功能有关：（1）在信号转导过程中调节蛋白与蛋白之间相互作用；（2）调节src相关PTKs与细胞骨架中某些成份相互作用；（3）连接酪氨酸激酶途径与小G蛋白（smallG protein）所调控的途径。第三区域称为src同源区2（src homology2,SH-2），能够识别蛋白中磷酸化的酪氨酸残基，是一个保守的蛋白序列，约有100氨基酸残基组成。通过X光衍射晶体分析法发现SH-2的中心为反平行β片层结构，为SH-2同磷酸化酪氨酸残基作用部位，两侧为α螺旋结构。SH-2主要存在于多种胞浆信号蛋白中（见图8-8），如IP2特异的PLC、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3 kinase,PI-3K）的调节亚单位（P85），调节ras活性的ras-GTP酶激活蛋白（GTPase activating protein,GAP）以及crk、abl和vav原癌基因产物等。

图8-8 参与T细胞活化并含SH-2、SH-3结构域分子的模式图

注：GAP:GTPaseactivating protein,GTP酶激酶活蛋白

SH-2：src homology region2,src同源区2

SH-3：src homology region 3,src同源区3

PLC：phospholipase C,磷脂酶C

（二）SH-2结构域的功能

SH-2的主要功能是介导胞浆内多种信号蛋白的相互连接，形成蛋白异聚体复合物，从而调节信号转导途径中的信号传递。信号蛋白的相互连接是通过的一个多肽分子上SH-2结构域与另一分子磷酸化的酪氨酸残基直接相互作用而完成的，并通过酪氨酸残基的磷酸化或去磷酸化而得到调控。胞浆内信号蛋白分子中SH-2作为一种具有识别功能的结构可以同具有PTK活性的细胞因子受体或PTK相关分子相结合（图8-9）。如小鼠血小板衍生的生长因子受体β（PDGF-βR）本身具有酪氨酸激酶活性，当与配体PDGF结合后，受体本身可以发生二聚体化（dimeration），形成二聚体的两条链互相交叉催化导致受体自身酪氨酸磷酸化，某特定位点的磷酸化的酪氨酸可以同胞浆内某些信号蛋白中的SH-2结合，使得具有PTK活性的激酶接近信号蛋白，然后使信号蛋白发生酪氨酸磷酸化，从而启动多种信号转导途径。例如（1）PLC中γ发生酪酸磷酸化后激活PLC，水解PIP2产生DAG和IP3第二信使物质，进一步发挥信号转导作用；（2）GAP的激活可以提高GTP酶活性；（3）PI-3K中的酪氨酸残基磷酸化后即被激活，提高PI-3K产物水平[PtdIns3P、PtdIms(3、4)P2、PtdIns(3、4、5)P3]，进而在信号转导过程中发挥重要作用。

图8-9 胞浆内信号蛋白通过其SH-2与生长因子受体中磷酸化的酪氨酸残基相互作用模式图

注：Y：酪氨酸残基

（三）Vav蛋白

Vav癌基因产物是T细胞活化过程中另一种含SH-2蛋白。Vav蛋白含一个SH-2和两个SH-3结构以及其它一些常见于转录因子中的结构，包括一个碱性区域螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链结构域，可使蛋白形成二聚体并具有DNA结合活性的锌指结构以及一个核定位信号（nuclear localizationsignal）。TCR发生交联后的T细胞以及经EGF-R、PDGF-R、IgE-R以及IgM-R刺激途径的其它细胞类型如成纤维细胞、嗜碱性粒细胞、B淋巴细胞均有Vav蛋白酪氨酸磷酸化的发生。Vav酪氨酸磷酸化可能使Vav从膜附着的受体复合物中释放出来并进入细胞核内，通过直接结合琶DNA上调节基因的转录。因此Vav代表了一个独特的酪氨酸磷酸化底物，它可以通过把细胞表面受体与转录调控连接起来的方式，在信号转导中发挥独特的作用。

综上所述，在信号转导过程中涉及到多种信号蛋白的相互作用，这些信号蛋白的相互作用通常是由信号蛋白中某些特殊功能域来实现的，除以上提到的SH-2、SH-3功能域外，还有一些信号蛋白中GAP、PLCγ等，含有一同源区域，此区域约由100氨基酸残基组成，由于它最初发现于pleckstrin中，因而被称为pleckstrin homology(PH)。PH功能域可用同G蛋白相互作用，如β肾上腺素能受体激酶（β-adrenergicreceptor kinase,βARK）中PH功能域可以同G蛋白中β和γ亚单位相结合，目前对PH在信号转导过程中的确切作用还不清楚。

第三节　蛋白酪氨酸磷酸酯酶

T细胞活化中所发生的多种蛋白分子酪氨酸磷酸化提示必需有蛋白酪氨酸磷酸酯酶（protein tyrosine phosphatase,PTPase）来拮抗这种作用，通过负反馈来维持机体生理功能的平衡。PTPase基因是一个多基因家族，主要位于人第20号染色体上，不同来源的PTPase cDNA在结构上差别较大，其表达的产物一般分为受体和非受体样PTPase两类，每类又分为许多亚类，各类之间及亚类之间在结构上既有差别，又有一定的同源性。PTPase在调节受本连续信号转导途径中具有重要作用。目前所知涉及T细胞活化PTPase的种类为数不多。CD45（也称T200，白细胞共同抗原或Ly-5）是一个典型代表。

一、CD45的基因结构及异型

(一)CD45的基本结构

CD45是位于白细胞表面的白细胞共同抗原（leukocytecommon antigen,L-CA）。CD45可以高水平（>10⁶个分子/细胞）表达在淋巴细胞以及除了红细胞和血小板之外的其它所有的造血细胞上。CD45的序列分析表明它具有受体蛋白的结构特征，为单链跨膜蛋白，包括三个不同的区域：（1）一个长的胞浆C末端，约含700个氨基酸残基，由两个串联的具有PTPase活性的结构域组成，这两个结构域之间有33%个氨基酸同源性；（2）跨膜区域，含22个氨基酸残基；（3）胞膜外糖基化氨基末端区域，约含400个氨基酸残基，这个功能域在种间有高度的保守性，约有85%的氨基酸同源性，它具有同配体相结合的功能。

（二）CD45的异型

CD45分子一个明显的特点是存在结构和分子量不同的异型（isoform），大约在170-240kDa之间，氨基酸序列以及碳水化合物含量方面也都不同。CD45异型产生的分子基础是由于CD45mRNA水平的不同拼接所致，CD45基因通过选择性地使用氨基端的三个相邻外显子（外显子4、5、6）产生了8种可能的mRNA分子（图8-10），其中已有6种异型的cDNA得到证实。除了多态的蛋白骨架外，由于翻译后糖基化修饰不同，更增加了CD45分子的多样性。

在T淋巴细胞中，不同的细胞亚群活化过程中CD45的表达也可发生变化，经不同的细胞表面受体而起作用的致有丝分裂原刺激剂，可诱导细胞产生不同异型的CD45分子。CD45多态的特性以及它在不同特性T细胞亚群中的不同的表达，很可能说明它具有重要的功能，不同CD45异型可能与不同配体相结合。所有CD45异型可用特异性单抗归类为D45RA、CD45RB、CD45RC及CD45RO。CD45RA识别的是外显子4的表位；CD45RB识别的是外显子5的表位；CD45RCV识别的为外显子6的表位；而CD45RO识别的表位则不含外显子4、5、6。其中CD45RA存在于天然（naive）t 细胞中，CD45RO存在于被激活或记忆T细胞中。既然不同CD45异型以一种保守的细胞型特异方式表达于T细胞中，显然在T细胞分化过程中不同外显子的选择以及它们选择性使用是以一种精确方式调控的预程序过程。

二、CD45在信号转导中的调节作用

（一）CD45在活化信号转导中的调节作用

在确定CD45为一种PTPase之前就已证实了CD45参于细胞的活化和生长调节。抗CD45抗体可以（1）抑制PHA或CD3交联所介导的T细胞增殖；（2）抑制NK或细胞毒性T细胞对靶细胞的杀伤；（3）抑制经CD2、CD3以及CD8膜分子介导的信号转导。

图8-10 CD45 8种可能mRNA分子产生模式图

注：h:人，m：小鼠，r；大鼠

当CD45和CD2、CD3和CD28等受体通过分子共凝集（co-aggregation）作用使之紧密相连时，要比单纯CD45交联所得到的部分抑制应更为有效；相比之下，CD45和CD4共凝集反而使T细胞应答增强。提示CD45在信号转导过程中正确节或负调控主要取决于CD45与之相邻的相应受体的种类。

（二）CD45参与特异性抗原活化T细胞的过程

CD45直接参与抗原诱导的T细胞活化过程已在小鼠I-EK限制的鸽细胞色素C应答的T细胞克隆中得到证实，这种细胞克隆是用CD45抗体加补体进行诱变后筛选行到的。表达TCR/CD3但无细胞表面CD45的细胞克隆不能对抗原或CD3交联发生增殖反应；而当获得CD45时，对抗原的应答也同时恢复了。这些结果提示CD45是抗原特异活化T细胞所需要的起始信号。

（三）CD45调节作用的机理

1.p56^lck的去磷酸化　CD45在体内作用的底物目前还不完全清楚，一种可能的底物是参与T细胞活化途径中的蛋白酪氨酸激酶。静止T细胞中p56^lck是无活性的，其分子的505位点氨基酸被磷酸化。p56^lck激酶活性的升高是与Tyr505去磷酸化相一致。CD45可使有活性激酶中主要自身磷酸化Tyr395发生去磷酸化，从而引起激酶活性的抑制。

2.MAP-2K的去磷酸化　T细胞活化中，CD45另一种可能催化的底物是丝氨酸特异的微管相关蛋白-2激酶（serine-specific microtubule-associatedprotein-2 kinase,MAP-2K）。MAP-2K在TCR/CD3与配体结合后可以发生酪氨磷酸化而被活化，随着酪氨酸磷酸化的去除，酶的活性随之降低。CD3诱导的MAP-2K活性可因CD3和CD45的共凝集而降低，同时伴有MAP-2K酪氨酸磷酸化水平的降低。纯化的CD45能够使部分纯化的MAP-2K上已磷酸化的酪氨酸残基在体外发生去磷酸化。

3.Ca²⁺浓度与CD45活化的关系　活化T细胞内酷氨酸磷酸化水平升高与细胞内钙离子浓度升高相关，推测高浓度钙离子可能对CD45具有负调控作用。用Ca²⁺载体离霉素（iono-mycin）处理小鼠胸腺细胞和T细胞可降低CD45PTPase活性，同时伴有CD45分子丝氨酸残基磷酸化水平的降低。这些结果支持这样一个模型，即抗原同TCR结合，随后CD4和CD45发生共凝集，从而导致CD45介导的p56^lck去磷酸化而活化，细胞内钙离子水平的突然升高又可灭活CD45，从而使二级底物发生短暂的酪氨酸磷酸化以及活化信号的传递；随后细胞内钙离子水平又回到最初的水平，CD45也从无活性状态中恢复过来，使p56^lck在在Tyr394位点发生去磷酸化而灭活，以及其它能终止信号转导途径起始步骤中起关键作用的酶发生去磷酸化。但也有认为高浓度离子霉素影响CD45可能通过一个钙离子非依赖的机理。

4.CD45可能与相应的配体结合　CD45活性调节另外一种机理可能是通过目前还不清楚的配体与CD45细胞外结构域结合所介导的。CD45胞膜外区长而复杂的结构、多态性以及细胞表面高密度CD45分子都支持这个假说。CD45同配体相互作用引起了分子的构象改变，从而导致磷酸酯酶的活化或抑制。目前证实CD45RO的配体为存在于B细胞表面的CD22分子，与B细胞信号转导的调节有关。

除些之外，CD45胞浆尾部中具有潜在的PKC、酷蛋白激酶Ⅱ和PTKs磷酸化位点，CD45酶活性可能在细胞内通过这个区域磷酸化或去磷酸化而得到调节。当抗TCR抗体刺激静止T细胞时，存在于高尔基体细胞内池的CD45被转位到浆膜上，提示TCR介导的信号可能调节PTPase接近质膜内面的一些关键底物。

第四节　G蛋白和磷脂酶C

G蛋白在TCR/CD3与磷脂酶C（phospholipaseC,PLC）的结合过程中起到重要的调节作用。通过G蛋白可使PLC发生活化，从而激活磷脂酰肌酰肌醇代谢途径，引起淋巴细胞活化和增殖。自80年代中期发现G蛋白发现G蛋白及ras等GTP结合蛋白以来，G蛋白与信号转导关系的研究已获得重大突破，因之获得1994年诺贝尔医学和生理学奖。

一、G蛋白

受体与配体结合后即与膜上的偶联蛋白结合，使其释放活性因子，再与效应器发生反应。位于受体与效应器之间的则是偶联蛋白。目前所知的偶联蛋白种类较多，都属于结构和功能极为类似的一个家族，由于它们都能结合并水解GTP，所以通常称G蛋白，即鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）。

（一）G蛋白的分类

G蛋白的种类已多达40余种，大多数存在于细胞膜上，由α、β、γ三个不贩亚单位构成，总分子量为100kDa左右。其中β亚单位在多数G蛋白中都非常类似，分子量36kDa左右。γ亚单位分子量在8-11kDa之间，除Gt外，大多数G蛋白的γ亚单位都是相同的。βγ两个亚单位的不同可以将G蛋白分为Gs、Gi、Go、Gq、G?及Gt等六类。这些不同类型的G蛋白在信号传递过程各种发挥不同的作用。除此之外，在细胞内还存在另一类G蛋白，这类G蛋白具有鸟核苷酸的结合位点，有GTP酶活性，其功能也受鸟核苷酸调节，但与跨膜信息传递似科无直接相关。在结构上不同于前述的G蛋白，分子量较小，在20-30kDa之间，不是以α、β、γ三聚体方式存在，而是单体分子，因此被称为小G蛋白（small G proteins）。如ras表达产物为一种小G蛋白。小G蛋白同ras蛋白具有同源性，同属于ras超家族（ras superfamily）。哺乳动物G蛋白中属ras超家族约有50多个成员，根据它们序列同源性相近程度又可以分为Ras、Rho和Rab三个主要的亚家族。

（二）G蛋白与信号传递

细胞表面的受体通过与其相应配体作用后，可经不同种类的G蛋白偶联，分别发挥不同的生物学效应。与G蛋白偶联的多种受体具有共同的结构功能特点：分子量40-50kDa左右，由350-500氨基酸组组成，形成7个由疏水氨基酸组成的α螺旋区段，反复7次穿越细胞膜的脂质双层。肽链的N末端在胞膜外，C末端在细胞内。N末端上常有许多糖基修饰。从功能上看，受体的识别区域并不象一般想象的那样在胞膜的外部，实际上是由7个跨膜区段间通过特定氨基酸残基之间的相互作用形成复杂的空间构象。配体结合于识别区域之后，即导致整个受体构象的变化。受体肽链的C末端和连接第5和第6个跨膜区段的第三个胞内环是G蛋白结合部位。目前研究发现，趋化因子受体家族（chemokine receptor family）以及一些神经递质受体都属于G蛋白偶联的7次跨膜受体的超家族。例如IL-8RA胞膜外N端Asp11、Llu275、Arg280以及可形成二硫键的Cys30和Cys277在与配体结合中起重要作用；紧接第三个空膜区第二个胞浆环中DRY序列对于与G蛋白的结合是必要的。

（1）Gs：细胞表面受体与Gs（stimulating adenylate cyclase g protein,Gs）偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活cAMP依赖的蛋白激酶。

（2）Gi：细胞表面受体同Gi（inhibitory adenylate cyclase g protein,Gi）偶联则产生与Gs相反的生物学效应。

（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。

（4）Go：可以产生百日咳杆菌毒不导致的一系列效应。

（5）Gq：同PLC偶联，在磷脂酰肌醇代谢途径信号传递过程中发挥重要作用。

（6）小G蛋白：近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物有着广泛的调节功能。Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导；Rho蛋白对细胞骨架网络的构成发挥调节作用；Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通（membrane traffic）。此外，Rho和Rab亚家庭可能分别参与淋巴细胞极化（polarization）和抗原的提呈。某些信号蛋白通过SH-3功能区将酪氨酸激酶途径同一些由小G蛋白所控制的途径连接起来，如Rho（与Ras有30%同源性）调节胞浆中微丝上肌动蛋白的聚合或解离，从而影响细胞形态。这一事实解释了某些含有SH-3的蛋白同细胞骨架某些成份相关联或调节它们的功能（见第二节有关SH-3的功能）。

二、磷脂酶C

PLC是存在于胞浆膜上一个关键酶，有9种异构体，分为α、β、γ和δ四组。PLC作用于PIP2产生三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG），IP3和DAG是

T细胞活化的重要信号。除PLCα组外，其余PLC组均不具有跨膜序列，所以PLC在水解PIP2时必须与细胞膜结合。在T细胞活化过程中，参与信号转导的主要为PLCγ。

第五节　蛋白激酶C

蛋白激酶C（protein kinase C,PKC）是一类Ca²⁺、磷脂依赖性的蛋白激酶，在跨膜信号传递过程中起着重要作用。PKC通过催化多种蛋白质上Ser/Thr磷酸化，调节多种细胞的代谢、生长、增殖和分化。

表 8-3　哺乳动物组织内的PKC亚类

亚　类	氨基酸残基	分子量（kDa）	激　活　剂	表达组织
A组：经典PKC
α	672	76	PS、Ca²⁺、DAG、FFA、LysoPC	广泛
βI	671	76	同　上	某些组织
βⅡ	673	76	同　上	多种组织
γ	697	78	同　上	脑
B组：新型PKC
δ	673	77	PS、DAG	广　泛
ε	737	83	PS、DAG、FFA	脑　等
η（L）	683	77	？	肺、皮肤、心脏
θ	707	81	？	骨骼肌
C组：非典型PKC
ζ	592	67	PS、FFA	广　泛
λ	586	67	？	卵巢、睾丸等

注：PS：磷脂酰丝氨酸　FFA：游离脂肪酸

DAG：二酰基甘油　LysoPC：溶血磷脂酰胆碱

一、PKC的亚类及其结构特点

（一）PKC亚类

到目前为止，在哺乳动物组织内已确定10种PKC亚类（8-3），分为A、B、C三组，A组称为典型或传统的PKC（classicalor conventional PKC,CPKC），包括α、βI、βⅡ和 γ亚类，其中βI和βⅡ有高度的同源性，是由同一mRNA的不同剪接而成，A组成员分子量在76-78kDa。B组为新型PKC（atypical PKC,aPKC），包括δ、ε、η（L）和θ亚类，分子量在77-83kDa。C组为非典型PKC（atypicalPKC,aPKC），由ζ和λ亚类组成，分子量较小为67kDa。

（二）PKC的结构

PKC的所有亚类都由一条单肽链组成（图8-11），分子量大约为67-83kDa，其结构可分为四个保守区C1-C4（mPKC和aPKC缺少C2区）和五个可变区V1-V5。基中C1区可能是膜结合区，并且含有富含半胱氨酸的随机重复序列Cys-X2-Cys-X13(14)-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys（X代表任何一种氨基酸），这段顺序与在许多金属-蛋白质及转录调节有关的DNA结合蛋白中的半胱氨酸-锌-DNA结合指形区（cysteine-Zinc-DNabinding finger）保守顺序Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys相似。最近对PKC的多肽片段进行分析发现，该序列与佛波酯和二酰基甘油（DAG）的结合有关。C2区与PKC对Ca²⁺的敏感性有关。C1和C2在结构上不同于其它蛋白激酶，能结合Ca²⁺、磷脂、DAG和TPA，因此C1和C2区又称为调节区。C3区包括一个ATP结合序列Gly-X-Gly-X-X-Gly-Lys,该区域与其它蛋白激酶的ATP结合位点具有很高的同源性，又称催化区。C4区包含一个底物结合区，是识别磷酸化底物所必需的。

图8-11　PKC亚类的分子结构

二、PKC的转位与激活

1.PKC的转位　PKC广泛分布于多种组织、器官和细胞，静止细胞中PKC主要存在于胞浆中，当细胞受到刺激后，PKC以Ca²⁺依赖的形式从胞浆中移位到细胞膜上，此过程称之为转位（translocation）。一般将PKC的转位作为PKC激活的标志。

2.PKC的激活　PKC的活性依赖于钙离子和磷脂的存在，但只有在磷脂代谢中间产物二酰基甘油（DAG）存在下，生理浓度的钙离子才起作用，这是由于DAG能增加PKC对底物亲和力的缘故。磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）在磷脂酶-C作用下水解生成DAG和IP3。IP3促进细胞内钙离子的释放，在激活PKC过程中与DAG起协同作用。乙酸豆塞外佛波酯（12-o-tertradecanoylphordol-13-acetate,TPA;或phorbol-12-myristate-13-acetate,PMA）是一种促肿瘤剂，由于基结构与DAG相似（图8-12），可在很低尝试下模拟DAG，活化PKC，使PKC亲和力增至10^-7M。PKC是TPA的受体，当TPA插入细胞膜后可以替代DAG而直接活化PKC。当过高剂量TPA处理细胞可使靶细胞中PKC迅速耗竭，反而影响细胞的信号传递。

我种化学物持或抗生素对PKC活性具有抑制作用，根据抑制剂作用PKC靶部位的不同可以将抑制剂分为二组：一组是作用于催化区的抑制剂，它们可与蛋白激酶的保守残基结合，因此对PKC无明显的选择性；另一组是作用于调节区的抑制剂，它们可与Ca²⁺、磷脂和二酰基甘油/佛波酯相结合，因而有较高的选择性（图8-4）。

表8-4　蛋白激酶C的抑制剂

靶部位	抑　制　剂	来　源
催化区	staurosporine	放线菌属
	UCN-01	放线菌属
	UCN-02	放线菌属
	K252a	放线菌属
	H-7	合成
	氨基吖啶	合成
	桑吉瓦霉素	放线菌属
调节区	氯丙嗪	合成
	三氟拉嗪	合成
	三苯氨胺	合成
	多粘菌素B	细菌
	阿霉素	放线菌属
	calphostin	真菌
	cercosporin	真菌

图8-12　TPA与DAG结构的比较

第六节　T细胞基因的转录激活及其表达

TCR/CD3复合物与配体结合后，经多种信号转导途径传递信号，最终导致T细胞活化和增殖。信号转导中所涉及的基因根据其活化时间可以分为早早期、早期、晚期基因三种类型（表8-5）。早早期基因的转录不需蛋白的合成，而早期及晚期基因的转录则需蛋白的合成。早早期及早期基因转录在有丝分裂期之前，而晚期基因转录在有丝分裂期之后。根据活化T细胞内转录的基因表达蛋白功能的不同，活化T细胞基因可以分为以下三种类型：（1）细胞原癌基因；（2）细胞因子基因；（3）细胞因子受体基因。

表-8-5 活化T淋巴细胞表达的基因产物

名　称	功能范围	最早检测mRNA的时间	基因产物存在部位	活化后增加倍　数
早早期
c-fos	核结合蛋白	15min	胞核	<100
c-myc	核结合蛋白	30min	胞核	20
NF-AT	核结合蛋白	20min	胞核	50
NF-κB	核结合蛋白	30min	胞核	>10
早　期
TFN-γ	细胞因子	30min	分泌	>100
IL-2	细胞因子	45min	分泌	>1000
TGF-β	细胞因子	≤2hr	分泌	>10
IL-2R（p55）	细胞因子受体	2hr	浆膜	>50
IL-3	细胞因子	1～2hr	分泌	>100
LT	细胞因子	1～3hr	分泌	>100
IL-4	细胞因子	<6hr	分泌	>100
IL-5	细胞因子	<6hr	分泌	>100
IL-6	细胞因子	<6hr	分泌	>100
Tf-R	受体	14hr	浆膜	5
c-myb	细胞癌基因	16hr	胞核	100
GM-CSF	细胞因子	<20hr	分泌	-
晚　期
HLA-DR	MHC-Ⅱ类分子	3～5d	浆膜	10
VLA-1	粘附分子	7～14d	浆膜	-

一、细胞原癌基因

细胞原癌基因是一种正常细胞基因，它们的产物存在于细胞的不同部位，参与细胞的生长和分化，这些细胞基因研究室所以称为细胞原癌基因，是因为这些基因的过分表达或其基因的突变形式的表达可以导致细胞恶性增生。T细胞在经TCR/CD3介导的刺激后，几种细胞原癌基因转录水平明显升高，而且许多非淋巴细胞类型在相应配体刺激后也表达这些细胞原癌基因。这些基因中研究最多的是c-fos和c-myc，它们都属于早早期基因范围。c-fos和c-myc转录本分别在T细胞刺激15min和30min内可以检测到，转录水平分别在1hr和6hr内到达最高水平，这两种细胞原癌基因被认为是通过在细胞核内发挥作用而调节细胞生长。Fos蛋白还参与其它基因的转录调节，包括IL-2基因。Myc蛋白可能对于DNA合成的起始是必需的，但它发挥作用的方式还不清楚。其它细胞原癌基因在T细胞活化后期阶段才转录活化，而且需要其它基因的预先表达，例如c-myb仅在自分泌IL-2刺激T细胞后才转录，Myb蛋白发现于细胞核中，但它的功能还不清楚。

二、细胞因子基因

T细胞中多种细胞因子基因转录水平的TCR/CD3介导的刺激4hr后明显提高。IL-2基因可以作为T细胞活化期间细胞因子基因转录调节的典型，IL-2对于大多数正常T细胞来说是一种自分泌生长因子，因此，其基因的转录调节对于T细胞活化是必需的，IL-2基因在TCR介导的正常T细胞刺激45nim-1hr内开始转录。细胞因子基因转录本RNA水平升高大部分是由于转录的增加，而不是由于RNA降解减少。

[AP-1]转录因子AP-1(activator protien-1)是由Fos（55kDa）和Jun(39kDa)组成的异二聚体，通过亮氨酸拉链（leucine zipper,LZ）与DNA结合。AP-1结合点又称佛波酯（12-0-tet-radecanoyll-phordol-13-acetate,TPA）反应元件（TPa responsive element,TRE）,其序列为5`-TGACTCA-3`）。TRE命名是因为TPA可通过活化PKC而诱导AP-1并与AP-1结合位点结合。

图8-13 IL-2基因转录调控模式图

IL-2基因在转录起始部位的5`端含有一个增强子，它仅存在T细胞中以细胞特异性的方式控制IL-2基因的转录，几种结合到IL-2基因增强子区域的DNA结合蛋白被认为是MHC/Ag结合TCR与IL-2基因转录调节之间重要的联系环节。这个增强子中的一些序列可以特异性地同一个称为AP-1的转录激活蛋白相结合。AP-1可存在于不同细胞类型中，许多不同基因的调节区域都存在AP-1的结合。AP-1可存在于不同细胞类型中，许多不同基因的调节区域都存在AP-1的结合位点，AP-1大部分由c-jun癌基因的蛋白产物组成，但当它同c-fos基因的蛋白产物形成复合物时，其与DNA结合的亲合力大大增加。Fos和Jun是通过多种亮氨酸残基之间的疏水作用即一种“亮氨酸拉链”（lucinezipper）结构结合在一起的，采用某些T细胞肿瘤细胞系分析表明AP-1在IL-2基因转录调节中的作用是非常重要的，采用某些T细胞肿瘤细胞系分析表明AP-1在IL-2基因转录调节中的作用是非常重要的，这些细胞系仅在TCR介导的信号以及IL-1共同作用下才出现IL-2基因的转录。PHA刺激c-fos转录，IL-1刺激c-jun转录，因此，PHA和IL-1可以诱导AP-1核因子的出现（见图8-13）。在正常T细胞中情况更加复杂，IL-2基因的转录可能还需要其它的核因子参与。T细胞中细胞子基因转录的一个明显的特点是它们对免疫抑制药CsA的作用非常敏感，CsA主要是通过抑制T细胞因子的产生起免疫抑制作用的，从而抑制T细胞生长和效应功能，IL-2基因增强子区域是CsA抑制IL-2基因转录的作用位点，推测CsA是干扰一种或多种转录激活DNA结合蛋白的功能。

三、细胞因子受体基因

IL-2R基因的转录是T细胞活化过程中的重要表现，它对于T细胞自分泌生长是必需的。目前证实IL-2R由三条肽链组成，即α、β、γ链。TCR介导的T细胞刺激可以导致IL-2R亚单位p55（α链）表达升高。IL-2Rα基因有一个5`增强子区域，它可以同PMA诱导的核因子结合。有关IL-2Rβ、γ链的转录调节还不清楚。编码其它细胞因子受体基因（如IL-4R）转录的T细胞受到刺激后也可得到激活，其转录调控方式类似于IL-2R基因。

第七节　经B淋巴细胞抗原受体介导的信号转导分子基础

B淋巴细胞是另一群重要的免疫活性细胞，它有两个基本的功能：一方面作为免疫效应细胞直接参与免疫应答，介导体液免疫；另一方面作为特异性的抗原提呈细胞选择性地捕获抗原并提呈给T细胞，协同和调节T细胞免疫应答。B细胞以上的两个基本功能是通过其表面的抗原受体所介导。B细胞抗原受体的信号介导由许多分子参与，主要包括B细胞抗原受人本（b cell receptor,BCR）和BCR相关联的分子。通过信号蛋白激活B细胞内的多种酶活化途径，最终导致B细胞的增殖、活化，合成和分泌免疫球蛋白。

一、BCR的组成及功能

同 TCR/CD3复合体一样，BCR也是一种由异源寡聚体形成的复合体。目前证实BCR至少同二部分组成：（1）膜表面免疫球蛋白（surface membrane immunoglobulin,mIg）；（2）Igα和Igβ（图8-14）。

1.mIg　mIg是由二和要重链和二条轻链通过二硫键相连形成的四聚体结构，同分泌形式的Ig不同，mIg的重链是穿膜的多肽链。重链的胞膜外区由1个V区、3-4个C区组成，其胞浆尾部由数目不等氨基酸组成，μ和δ含3个相同的氨基酸残基，α含14个氨基酸残基，γ和ε含28个氨基酸残基。成熟的B细胞含有mIgD和mIgM两类mIg；而未成熟的B细胞仅含mIgM。mIg主要的功能是识别外源性抗原。

2.Igα和Igβ　Igα和Igβ（分别为CD79a和CD79b）都是免疫球蛋白超家族结构相关基因的表达产物，又分别称为MB-1（为mb-1基因表达产物）和B29（为B29基因表达产物）。Igα和Igβ在物种之间有高度的保守性。人和小鼠Igα、Igβ在DNA水平上有90%的同源性。在人B细胞中Igα和Igβ的分子量分别为47kDa和37kDa；在小鼠B细胞中Igα和Igβ的分子量分别为34kDa和39kDa。Igα和Igβ都属于I型跨膜糖蛋白，在B细胞中以二硫键相连形成异源二聚体，并同mIg相连接。Igα和Igβ胞膜外结构域同TCR/CD3复合体中CD3的γ、δ、ε链相似，各含有1个免疫球蛋白样结构域，此外，MB-1和B29同CD3的γ、δ、ε和ζ亚单位一样，胞浆内也含有一个含酪氨酸的ARAM。Igα和Igβ的功能有二个方面：（1）作为一个主要的信号传导分子传递外界抗原结合受体所产生的刺激信号；（2）参与mIg的表达及其转运。B29（Igβ）单独足以转运IgM到细胞膜上，且参与由免疫球蛋白所介导的抗原特异性信号传导。在垂体细胞系中，Igα和Igβ可以完全导致mIg的产生，并部分重建由IgM所介导的信号转导。

二、BCR相关联的分子

1.BCR与激酶相连　除了BCR/Igα/Igβ外，B细胞表面还存在着一些BCR相关联分子，参与BCR的信号转导。BCR交联后可引起Igα和Igβ的酪氨酸磷酸化，Igα和Igβ胞浆内功能区无激酶同源序列，但Igα和Igβ确与一些激酶相关联。尽管Igα和Igβ有着高度的同源性，但它们胞浆尾部连接激酶分子的种类有所不同。Igα胞浆内同src家族激酶p56^lyn和p59^fyn相连结，而Igβ胞浆尾部则同磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）及尚末明确的磷酸化蛋白pp40和pp42相连结。

2.BCR与CD19、CD21相连　成熟人B细胞mIg可以同CD19和CD21跨膜蛋白相连。CD19是一种B细胞特异的抗原，为Ig超家族成员，表达于除浆细胞外所有B细胞上。CD21为C3dg和iC3b的受体（CD2）。抗原一方面可以与BCR结合，另一方面可以通过C3dg与CD21相连，构成了B细胞的双重抗原识别（dual antigen recognition）(图8-15)。这种双重抗原识别可以使BCR与CD19、CD21形成多聚化，为B细胞的活化提供了最佳刺激信号。此外，MHC-Ⅱ类分子，Fcγr Ⅱ以及胞浆p21^ras蛋白与mIg发生共帽（co-capping）现象，从而参与B细胞的信号转导，但它们的调节作用不同。MHC-Ⅱ类分子在人B细胞转导激活信号，在LPS激活的B细胞中介导负信号；Fcγr Ⅱ的交联可以加速由mIg交联所致升高Ca²⁺的清除，并阻止mIg介导的信号转导给G蛋白；p21^ras是一种GTP酶，可将浆膜上的生长信号同胞质中c-raf和c-erk激酶连接起来。

图8-15　B细胞双重抗原识别模式图

三、PCR介导的信号转导途径

BCR的交联可以激活多种酪氨酸激酶，引起许多蛋白酪氨酸磷酸化，酪氨酸激酶底物有Igα和Igβ链、LC的γ1和γ2异型、p21^ras蛋白以及PI-3K等。这些分子发生要酪氨酸磷酸化后可被激活，从而介导信号的传导。B细胞活化过程中涉及到多种磷脂酰肌醇的产生及其调节（图8-16）。其中某些磷脂酰肌醇产物主要参与信号传递，如IP3为一种第二信使，引起胞浆内Ca²⁺浓度升高，激活Ca²⁺浓度升高，激活Ca²⁺依赖的蛋白激酶。3，4-二磷酸磷脂酰肌醇[phosphatidylinositol3，4-bisphosphate,PtdIns(3,4)P2]及3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇[PtdIns(3,4,5)P3]均可以充当第二信使，在体外可激活PKCζ异型。

BCR交联后通过PI-3K和PLC二种酶介导的不同的信号转导途径调节磷脂酰肌醇的产生，产生不同种的磷脂酰肌醇可分别激活下游的信号蛋白，使得信号逐级传递，最终引起B细胞的活化、增殖，并发挥其生物学功能。

图8-16 不同磷酸化磷脂酰肌醇的产生及调节

注：PtdIns:磷脂酰肌醇

PtdIns3P:磷脂酰肌醇3磷酸

PtdIns4P:磷脂酰肌醇4磷酸

PtdIns(3,4)P2:3，4-二磷酸磷脂酰肌醇

PI-3K：磷脂酰肌醇3激酶

PI-4K：磷脂酰肌醇4激酶

PtdIns（3，4，5）P3：3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇

Ins(1，4，5)P3：1，4，5-三磷酸肌醇

PLC：磷脂酶C

DAG：二酰基甘油

第八节　淋巴细胞信号转导研究中常用方法

信号转导是目前分子免疫学中研究的热点。免疫学中所涉及的信号转导主要包括淋巴细胞的信号转导以及细胞因子/细胞因子受体的信号转导，其研究手段多种多样，包括细胞生物学、分子生物学以及蛋白质化学等技术。本节将扼要介绍目前信号转导研究中常用的方法和技术。

一、磷酸化的信号转导分子的鉴定

在淋巴细胞信号转地过程中可发生多种蛋白底物的磷酸化，包括酪氨酸磷酸化、苏氨酸残基磷酸化及丝氨酸残基磷酸化。它们分别由不同的蛋白激酶所催化。这些磷酸化蛋白通常都为信号转导分子，在信号传递过程中发挥重要的作用。一些信号蛋白结构中含SH-2结构域可同某些磷酸化的酪氨酸残基相结合，使信号得以逐级传递。含酪氨酸磷酸化的蛋白鉴定通常是首先分离粗提蛋白，采用针对含这些氨基酸残基磷酸化蛋白的单克隆抗体进行免疫沉淀　（immunoprecipitation），SDS-PAGE电泳，然而采用Western blotting及immunoblotting鉴定其分子量，进一步利用分子生物学技术克隆信号蛋白，搞清其基因结构和氨基酸序列。

二、信号转导中第二信使含量的测定

信号转导过程中，第二信使（second messenger）含量的高低同信号传递密切相关。目前测定的第二信使主要包括细胞内Ca²⁺（[Ca²⁺]i）、二酰基甘油（DAG）、三磷酸肌醇（IP3）以及环腺苷酸（cAMP）等。

1.[Ca²⁺]i的测定　细胞内Ca²⁺的测定方法有原子吸收光谱法、离子微电极测定法、放射示踪法及标记示踪法等。目前常用标记示踪法，即用荧光探针标记靶细胞。常用的荧光探针有quin-2/Am、Fura-2/Am及Indo-1等。Fura-2/Am和Indo-1较为敏感。

2.IP3的测定　采用³H-TdR标记的肌醇标记靶细胞后，用不同的刺激剂刺激细胞，分离磷脂酰肌醇混合物，通过阴离子交换层析柱（Serva公司Dowex1*8）分离洗脱，收集IP3洗脱峰后进行液闪测定。此外，还可以使用Amersham公司生产的D-myo-IP3[³H]分析系统直接测定粗提物中的IP3含量，此方法简易、敏感。

3.DAG的测定　首先提取含DAG的样品，然后采用Amersham公司生产的DAG分析系统进行测定。此系统测定的原理是用DAG激酶催化底物DAG，使之发生磷酸化，外源加入³²γ-ATP，最后将反应产物进行分离后测定放射性含量，根据标准品计算出样品中DAG的含量。

4.cAMP的测定　可选择不同的方法：（1）cAMP[³H]分析系统，其优点是放射性半衰期长，可用于大量样品的分析；（2）cAMP[¹²⁵I]分析系统，用于小量样品的分析；（3）cAMp ILISA测定方法，此方法简便、敏感。

三、激酶活性的测定

信号转导过程中往往涉及多种激酶的活化，因而对这些激酶活性的测定可以作为信号转导研究中的一种重要指标。常见激酶活性的测定有PTK、PKC及PI-3K等。均有商品化的试剂盒。检测原理是根据激酶可以催化特定底物发生磷酸化，外源加入³²γ-ATP，通过分离反应产物后测定放射活性，从标准曲线推算出样品酶的活性。前已提及，PKC从胞质向胞膜的转位是PKC活化的一个重要指标，因而分离胞质和胞膜中的PKC并分别测定其活性，计算胞膜上PKC活性占总PKC活性的比例，从而判定PKC的活化程度。

四、细胞核转录因子的分离和鉴定

信号转导的结果是细胞核内一些转录因子同DNA上某些特定的序列结合，调节转录活性和基因的表达水平。因而分离鉴定细胞内核转录因子在信号转导研究中具有独特的意义。根据核转录因子可与一些特定的核甘酸序列结合的特点，将其特定的核苷序列标记上同位素，来鉴定信号转导中的核转录因子。核转录因子具有一些特征性的结构域，即亮氨酸拉链（lucine zipper）、锌指结构（zinc finger）和螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）结构。并且受用足迹法（foot printing）分析新发现核转录因子结合DNA的位置和核甘酸序列。

随着分子生物学核技术的发展，信号转导研究取得很大进展。采用基因克隆技术发现了越来越多的信号蛋白分子；嵌合分子的构建及基因转染等技术的应用为细胞因子的信号转导研究提供了有效的手段；点突变、肽竞争等技术使信号蛋白中某些功能区的作用的研究变得更为精确。

（夏海滨金伯泉）

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第九章　免疫网络学说及其在医海陆空中的应用

1974年，Jerne根据现代免疫学对抗体分子独特型的认识，在Burnet“克隆选择学说”的基础上提出了著名的免疫网络学说（immune network theory）。该学说认为，任何抗体分子或淋巴细胞的抗原受体上都存在着独特型，它们可被机体内另一些淋巴细胞识别而刺激诱发产生抗独特型。以独特型同抗独待型的相互识别为基因，免疫系统内构成“网络”联系，在免疫调节中起重要作用。Jerne的网络学说强调了免疫系统是各个细胞克隆之间相互联系、相互制约所构成的对立统一整体，这是免疫学中的一重大突破，它对于免疫学理论研究以及在生物学和医学领域中的实际应用都具有重大意义。由于Jerne对免疫学理论研究的贡献，他与外两位科学家一起分享了1984年的诺贝尔医学和生理学奖。

第一节　独特型和抗独特型

一、独特型发现

本世纪中叶，人们发现将Ig注入同种或异种动物体内可诱导产生抗Ig的抗血清。随后发现了在Ig分子上有两类抗原决定簇，即同种型（isotype）和同种异型（allotype）。1955年Slater等在研究兔抗人骨髓瘤蛋白抗血清的特异性时，发现抗某一些骨髓瘤蛋白抗血清用无Slater等在研究兔抗人骨髓瘤蛋白抗血清的特异性时，发现抗某一些骨髓瘤蛋白抗血清用无关的其它骨髓瘤蛋白或正常人Ig充分吸收后，仍然与最初用作免疫原的那种骨髓瘤蛋白起反应，他们把存在于Ig上这种新的抗原特异性称为“个体”抗原特异性（‘individual'antigenicspecitficities）。

1963年Oudin等用伤寒沙门氏菌免疫50只家兔，将其中一只家兔血清中分离的抗伤寒沙门氏菌抗体作为免疫原，免疫正常家兔，并分离其血清得到抗抗体。研究发现，这种抗抗体只能与作为免疫原的抗伤寒少门氏菌抗体发生常常反应，但不能与其余49只伤寒沙门氏菌免疫家兔的血清发生沉淀反应，也不能与其它抗原免疫家兔血清或正常家兔血清发生反应。上述结果表明，这只家兔产生的抗伤寒沙门氏菌抗体具有特殊的抗原决定簇，它既不同于其它个体（家兔）针对同一抗原（伤寒沙门氏菌）所产生抗体分子上所具有的抗原决定簇，也不同于同一个体针对不同抗原所产生抗体分子上的抗原决定簇，Oudin将这种不同于同种型（isotype）和同种异型（allotype）的抗原决定簇称为idiotype,意为个体基因型。后来人们发现，在在多数情况下，不同个体针对同一抗原的抗体存在着交叉反应，因此不再认为idiotype有严格的个体差异。idiotype现译为独特型。随着名次化学的研究进展，进一步了解到独特型存在于Fab段，它是编码抗体可变区基因的标记。

图9-1 独特型抗原特异实验（Oudin,1963）

二、独特的分类

独特型主要是通过抗独特型抗体（anti-idiotypicantibodies,αId）的血清方法来进行分类的。

（一）结合点相关独特型和骨架区相关独特型

通过观察用αId对抗体与相应抗原分子结合是否有抑制作用，可将独特型分为两类：对抗原和抗体的结合有抑制作用的独特型，称为结合点相关独特型（idiotypes associated with combining site）；对抗原和抗体的结合无抑制作用的独特型，称为骨架区相关的独特型（framework associated idiotypes）。

（二）私有独特型和交叉反应性独特型

1.私有（或个体）独特型　私有独特型（individual Id,IdI）是指某一特异的抗体分子所特有的独特型，一般认为V区中D基因片段所编码的CDR3与此关系较为密切。

2.交叉反应性独特型　交叉反应性独特型（cross-reactive idiotype,CRI或IdX）是指来自不同个体但具有相同特异性Ab或TCR上的独特型，也可以是来自不同种动物具有相同抗原特异性抗体上的独特型。V基因片段编码的CDR2区域中的某些氨基酸序列（如54、55位氨基酸）常与IdX有关，极少数IdX与重链骨架区和J基因片段所编码的氨基酸序列有关。例如：用葡聚糖（Dextran）免疫BALB/c小鼠制备的两组抗葡聚糖单克隆抗体J558和M104，所有单克隆抗体轻链为λ型，这两组单克隆抗体之间除具有IdX外，各自还具有IdI。它们的交叉反应独特型定位于可变区中的HR（CDR）2；而IdI则定位于HR（CDR）3。换言之，两者在HR2具有共同的抗原决定簇，而在HR3的抗原性彼此不同（图9-2）。

图9-2 抗葡聚糖抗体上的IdX和IdI与结构的相关性

注： N：天冬酰氨酸 Y：酪氨酸 H：组氨酸 M：甲硫氨酸 S：丝氨酸

D：天冬氨酸 R：精氨酸 K：赖氨酸V：缬氨酸

根据IdX与表达IdX动物种系关系的不同，Bona等又反CRI（IdX）分为以下三类。

（1）与同种异型相关的IdX：这种交叉反应独特型表达于所有近交品系或重组近交品系动物相同的同种异型Ig重链或轻链上。

（2）品系间独特型（interstrain idiotypes）：这种交叉反应独特型存在于多种近交品系或者一种远系繁殖种中大部分个体。

（3）种间独特型（interspecies idiotypes）：不同种不同个体针对相同抗原特异性抗体上的IdX，种间独特型是生物进化过程中胚系基因保守的标记。例如小鼠和大鼠对人工合成抗原GAT的抗体有交叉反应性独特型。再如小鼠、兔和人针对肾综合征出血热病毒抗体上也存在这种类型的IdX。

（三）常规性独特型和调节性独特型

1.常规性（或传统性）Id(conventional idiotypes)　这种Id在机体免疫应答过程中不发生变化，主要存在于天然抗体和自身抗原受体上，前者是由遗传获得，后者在个体发生时已产生了免疫耐受。因此这种Id在机体内的含量很低，不能激活它们的互补性克隆的增殖，在免疫调节上也无重要作用。

2.调节性Id(regulatory idiotypes)　这种Id主要存在于外源性抗原刺激产生的抗体分子上，可激活互补克隆的增殖，在机体免疫应答过程中可发生改变，并参与机体对抗原应答的调节作用。

三　、独特型的分布

1974年Jerne提出把抗原决定簇称为表位（epitope,E）,抗体分子上与E互补的结合部位称为补位（paratope,P）。Jerne假设一个表位可被若干种补位以不同的精密度所识别，同样，一种补位可被几种不同的表位所结合。Jerne把抗体分子上V区内存在的若干个表位称为独特位（idiotope,i）如il、i2……等，并认为抗体的独特型是由抗体分子上所有独特位所组成。抗体分子上每个Fab段都有一个补位和一组数量约5-6个的独特位（图9-3）。

图9-3　抗体分子上独特位、独特型、补位以及与抗原表位相互作用的示意图

注：（a）抗体的补位与抗原表位相结合，独特位a、b、c、d、e和f组成独特型

（b）一种补位可结合几种不同表位

（c）一种补位可结合几种不同补位

应用免疫印迹方法，或免疫化学方法所制备的重链-轻链杂交分子，以及免疫球蛋白可变区蛋白序列的合成肽研究表明，Ig分子特定的独特位主要以单独存在于重链或者单独存在于轻链的方式存在。这在天然Ig分子中也能见到，如E-109骨髓瘤蛋白的Id主要由轻链决定，而A4骨髓瘤蛋白Id主要由重链组成。但在有的情况下，Id分子上的Id依赖于重链和轻链共同组成的天然构象。

四、抗独特型的分类

Bona等根据Id与抗Id的血清学反应和Ab2的功能，将Ab2分为四种类型（图9-4）。由于这种分类方法的实验依据充分，与实际应用联系密切，故应用较为广泛。

图9-4 Bona抗Id分类模式图

1.Ab2α　这类抗体能识别Ab上与免疫球蛋白骨架区（framework）相关的独特型决定位，Ab2α与Ab1的结合不影响抗原与Ab1的结合，属半抗原非抑制性Ab2（hepten-noninhibitable Ab2）。Ab2α具有调节作用，促进或抑制Ab1克隆。例如抗流感病毒神经氨酸酶特异性抗体所共有的IdX的单克隆抗体，具有促进动物特异性免疫应答，但Ab2α本身并不能诱导动物产生抗神经氨酸酶抗体。

2.Ab2β　具有抗原“内影像”（internal image）的作用，可模拟抗原诱导机体产生针对始动抗原的特异性抗体或细胞免疫应答，因而可抑制Ab1与相应抗原的结合反应，Ab2β在体外可与Ab1上IdX相结合。

已有实验表明，某些Ab2β与模拟的抗原之间的特定部位有较高的同源性，Abβ2可诱导出特异性与Ab1相同的Ab3，这为在分子水平上Abβ2模拟原始抗原提供了证据。需要注意的是，除了蛋白质一级结构外，分子三维结构的相似性，或者与Ab1补位结合点的相似性也可能是Ab2β模拟抗原的分子基础。例如某些b2β可模拟非蛋白质的抗原分子，如细菌的果聚糖、磷酸胆碱、醛固酮、糖脂性质的肿瘤相关抗原等，这可能是b2β某个区域原子核和电子的排列与抗原表位相似，因此可以相似的方式与Ab1的补位相结合。

3.Ab2γ　这类Ab可识别Ab1上与补位（paratope）相关的独特位，能抑制抗原与Ab1的结合，属于半抗原抑制性Ab2（hapten-inhibitable Ab2）。Ab2γ也具有调节作用，可促进或抑制带有相应Id克隆细胞增殖。

4.Ab2ε　又称epibody，一种双特异性抗体，它能识别Ab1骨架区上的抗原决定簇，同时识别自身或外来抗原上的抗原表位。这种抗独特型抗体对于自身免疫性疾病的研究可能具有意义。

第二节　免疫网络学说

免疫网络学说最早由Jene提出，在免疫网络学说的发展过程中不断得到完善和发展。

一、Jerne的免疫网络学说

Jerne强调免疫系统中各个细胞克隆不是处于一种独立状态，而是通过自我识别、相互刺激和相互特约构成一个动态平衡的网络结构。构成相互刺激和相互特约的物质基础是独特型和抗独特型。

1.Jerne的免疫网络结构见9-5示意图。

2.Jerne免疫网络解释免疫应答

（1）启动免疫应答：正常生理情况下，体内i2对P1的正调节和P3对il的负调节，使Plil处于一个动态抑制性稳定状态。外来抗原（E）进入机体后打破了识别和反应组、内影像组、抗独特型组以及非特异平行组之间保持的抑制性平衡状态。进入机体的抗原，一部分刺激识别组细胞，一部分立即与识别组预先产生的自然抗体相结合并消除这部分抗体，这就暂时减弱了识别组对内影像组的抑制效应和对抗独特型组的刺激效应。由于内影像组抑制效应的减弱，使该组细胞发生增殖并产生抗体，增强了内影像组对识别组的刺激效应。同时识别组对抗独特型组的刺激效应减弱，使独特型组处于更可抑制的状态，以致减弱了对识别组的抑制效应。因此，抗原的刺激、内影像组刺激效应的增强和抗独特型组抑制效应的增强等多种因素促进了识别组的增殖和抗体的分泌。

（2）免疫应答的自控：由于抗原启动免疫应答，识别组分泌抗体增加，恢复了对内影像组的抑制效应和对抗独特型组的刺激效应，使免疫应答水平得到控制，免疫网络的动态趋于恢复平衡。如刺激的抗原在体内持续存在，对识别组的刺激效应持续超过对该组的抑制效应，可使免疫应答持续发生。当抗原被清除后，对识别组的抑制效应超过对其的刺激效应，使免疫应答恢复到原先的平衡状态。

图9-6是简化的Jerne免疫网络结构示意图。机体的免疫网络同四组淋巴细胞构成。第一组为抗原反应细胞（ARC），可通过其抗原受体对外来抗原起反应，并以ARC为主体与另外三组淋巴细胞构成网络。第二组为独特型反应细胞（IRC）或独特型组（idiotype set）。能识别ARC上的独特型决定簇，从而抑制ARC对外来抗原起反应。第三组为内部影像组（internal image set）。其抗原受体上的独特型与外来抗原相同，故能被ARC识别，激发ARC增殖。第四组为非特异性平行组（nonspecific parallel set）,它的抗原ARC不同，但其抗原受体上的独特型（Id）与ARC上的Id相同，故能被IRC识别，从而间接抑制ARC的增殖，加强了对网络的抑制作用。二、三、四组淋巴细胞又可各为主体，再分别与另外的三组淋巴细胞组成网络，如此下去，在体内形成网络系统。从总的效应来看，是一种均衡性抑制。

图9-6 免疫网络学说（Jerne）

免疫网络学说和内影像可解释医学上的一些现象，如记忆淋巴细胞的存在、Weigle现象以及非特异性的反应等。

（1）记忆淋巴细胞：Ab2β不仅可激发针对外来抗原或自身抗原Ab1产生前体细胞（precursors），使机体对入侵到体内的抗原迅速发生免疫应答，而且与记忆细胞的存在有关。当抗原被其诱发的免疫清除后，由于记忆细胞识别抗原受体具有更高的亲和力，因而Ab2β替代原始抗原可能足够刺激记忆细胞的增殖和存活。

（2）Weigle现象：现已发现，与自身成份有交叉反应的抗原能够使机体原有的免疫耐受丧失，这与某些自身免疫病的发生有关。例如，链球菌与心肌组织有共同抗原，正常情况下，机体对自身的心肌组织存在着免疫耐受。某些病人感染链球菌后，由于足够量的交叉反应性抗原刺激，增强了内影像组对ARC组的刺激效应，减弱了IRC组对ARC组的抑制效应，致使ARC组逃脱抑制，耐受性丧失，从而发生风湿性心肌炎。

（3）非特异性反应：某些抗原刺激机体后，可诱导出现非特异性抗体应答。Oudin发现，这一非特异性抗体与特异性抗体的独特型是相同的。依照网络学说，当抗原的刺激使ARC组增殖并分泌抗体时，加强了对IRC组的刺激，继而IRC组的增殖又加强了对非特异性平行组的刺激并使后者增殖和抗体分泌，这些抗全具有与ARC相同的Id，但结合抗原的特异性与ARC不同，即所谓非特异性抗体。

二、免疫网络的其它模型

Jerne的网络学说奠定的用整体的、联系的观点解释免疫调节和免疫现象的基本思想。以此免疫学说为基础，Richter、Hoffmann等又加以修改补充提出了新的网络模型。

Richter把各种不同的克隆称为功能单位，以Ab0、Ab1、Ab2、Ab3等表示，每一个克隆包括T细胞、B细胞、抗体分子及T细胞因子。Ab1识别外源性抗原决定基，Ab2识别Ab1的Id，Ab3识别Ab2的Id，以此类推。Ab1除能识别外源性抗原外，还能识别该抗原的网络中的内影像，即Ab0。在网络内部，Ab0刺激Ab1，Ab1刺激Ab2，Ab2刺激Ab3……；反之，Ab3抑制Ab2，Ab2抑制Ab1，Ab1抑制Ab0。其中，刺激效尖所需要的抗体分子浓度高于抑制效应所需之浓度。这种刺激与抑制的相互调节使免疫网络处于相对稳定的状态。

图9-7 Richter网络模型

按照Richter模型，可对免疫应答的抗原剂量信赖性反应进行解释。

1.正常免疫应答　适量的抗原刺激进入机体后，刺激相应的B细胞克隆产生Ab1，Ab1带有与产生Ab1B细胞表面BCR相同的独特型，当Ab1产生到一定水平时，可刺激体内识别Ab1上Id的另一组B细胞克隆产生Ab2；以类似的方式Ab2刺激机体产生Ab3。由于适量抗原刺激，反应只能使Ab3产生一定水平，此水平足以抑制Ab2，但尚不能刺激Ab4。这样，使Ab1克隆细胞得以活化增殖，产生较高水平的针对入侵抗原的抗体（Ab1）。

2.低剂量耐受性　低剂量抗原刺激机体产生较低水平的Ab1，只能微弱地刺激产生Ab2，其浓度恰好能够抑制Ab1但不足刺激Ab3，因此发生低剂量免疫耐受。

3.高剂量耐受性　高剂量抗原的刺激信号强，可产生较高水平的Ab3，进而刺激产生Ab4，Ab4对Ab3的反馈抑制，导致Ab2逃脱Ab3的抑制而增殖，从而抑制了Ab1克隆表现为高剂量耐受性。

Id除分布于Ig分子或BCR V区外，还存在于T细胞受体（TCR）α和β链，包括t h、Ts、T_DTH和Tc等不同T细胞亚群。TCR上的Id可用抗IdAb或抗IdT细胞来鉴定。一般来说，TCR上的Id与Ig或BCR上的Id有所差别，这可能是TCRα、β链的V基因与Ig重链、轻链V基因同源性较低的原因。抗TCr Id也能模拟抗原而活化T细胞。最近研究表明，抗原特异性B细胞上Id不仅可被Ab2B细胞所识别，也可被独特型特异性Th、Ts或Tc所识别；同样抗原特异性T细胞上Id可被TCR特异性T细胞和Ab2 B细胞所识别，这可能与淋巴细胞V基因库中，TCRα、β链V基因库与BCR免疫球蛋白重量链和轻链V基因库有一定程度的同源性有关。

图9-8 TCR和BCR上Id相互被识别的示意图

第三节　抗独特型抗体及其在医学研究中的应用

针对外来抗原的抗体分子（Ab1）可变区上Id可刺激机体产生相应的抗Id抗体（Ab2）。Ab2β具有与外来抗原相似的氨基酸排列顺序或空间构型，它能够在体内模拟始动抗原的作用。应用Ab2β的这一特性，可有目的地制备Ab2β，将其作为抗原的替代物用于基础和临床医学研究。

一、抗独特抗体的制备

（一）抗原及其用量的选择

由于Ab2是针对Ab2Id的抗体，因而制备Ab2时应选择适当的Ab1作为免疫原。所用抗原的用量依照给予抗原的种类、次数、途径以受体动物的耐受性而有所不同。一般来说，当受体动物为小鼠时，常用Ab1最为50-200μg；若受体动物为家兔时，使用的Ab1量可达100-200μg。

（二）免疫动物的选择

抗独特型抗体可在自身体内、同类系、同种异体以及异种动物中诱导产生，因此在制备抗独特型抗体时可根据不同情况选用同类系、同种异体或异种动物（表9-1）。从制备技术上讲，可以制备单克隆抗Id和多克隆（免疫血清）抗Id。

表9-1 不同宿主免疫系统识别的抗体决定簇及抗独特型抗体的制备

受体动物（应答者）	提供Ab1的动物（刺激者）	Ab1分子上的抗原决定簇类型	产生Ab2的类型
家兔	BALB/c小鼠	同种型	抗同种型
		独特型	抗同种型
C59BL/6小鼠	BALB/c小鼠	同种异型	抗同种异型
		独特型	抗同种型
BALB/c小鼠	BALB/c小鼠	独特型	抗同种型

1.同类系动物　用某一种抗原免疫某一品系的动物，分离纯化的Ab1再免疫相同品系的另外一只动物，可获得抗独特型体。例如Uytdegaag等将Ⅱ型脊髓灰质炎病毒免疫BALB/c小鼠，经杂交瘤技术制备了单克隆抗体（Ab1）,再用Ab1免疫BALB/c小鼠，制备了单克隆Ab2。

2.同种异型动物　Seto等从一只品系为a3b4家兔血清中纯化出IgG作为Ab1，然后免疫B/J品系家兔，得到了含有Ab2的免疫血清。用此方法制备的抗血清中，除了含有抗Id外，还含有抗同种异型决定簇的抗体。

3.异种动物　例如用人IgM作为Ab1免疫小鼠制备单克隆Ab2。由异种动物免疫制备的Ab2血清中，除抗Id外还含有抗同种型的抗体。

（三）抗独特型抗体的检测

抗Id抗体的鉴定至关重要。通常采用免疫学检测方法如ELISA、RIA、免疫荧光和中和试验等，可根据具体条件和需要加以选用。抗Id的鉴定必须设置充分的对照，确保检测结果的可靠性。例如，在鉴定小鼠源性抗原特异性人IgM抗独特型抗体时，用正常人IgM作为对照。将Ab1（抗原特异性人IgM）包被微孔板，然后加检测样品（小鼠源性抗Id），再加抗鼠的标记抗体，为了克服非特异性鼠抗人IgM同种型Ig造成的假阳性，同时用非特异性人IgM包被微板作为对照（图9-9）。当试验孔为阳性、对照孔为阴性时可基本确定为抗Id抗体。

图9-9 用ELISA间接法检测鼠源性单克隆抗Id示意图

二、抗独特型抗体在医学中的应用

抗独特型抗体不仅对于免疫应答调节的理论研究具有重要意义，而且在传染性疾病的预防、自身免疫性疾病发病机理研究和恶性肿瘤的治疗等应用研究中也具有重要的价值。

（一）抗独特型抗体与疫苗

抗独特型抗体中Ab2β作为抗原的模拟物，可代替病原体的抗原，诱导机体产生抗病原体的特异性免疫应答，即所谓抗独特型疫苗（anti-idiotype vaccine）。目前，抗独特型疫苗研究仍处于动物实验研究阶段，疫苗的范围主要有病毒、细菌和原虫等引起的传染病（表9-2）。

1.抗病毒的抗独特型疫苗　针对病毒感染的抗独特型疫苗是近年来较活跃的研究领域。Reagan将狂犬病毒糖蛋白特异的单克隆抗体免疫动物，制备出抗Id抗体，将这些抗体注射小鼠后，可诱导出具有病毒特异性中和活性的抗体应答。Kennedy等用抗HBsAg抗体制备出抗独特型抗体，经亲和层析纯化后注射于BALB/c小鼠，诱导产生针对HBsAg的体液免疫应答。

Uytdehaag等用对Ⅱ型脊随灰质炎病毒特异的保护性单克隆抗体（Ab1）免疫BALB/c小鼠,制备出单克隆Ab2，用Ab2免疫BALB/c小鼠后，可诱导出Ab3，产生抗脊髓灰质炎病毒的保护性免疫，这种单克隆Ab2可用于预防Ⅱ型脊髓灰质炎病毒的感染。Tanaka等在BALB/c小鼠中用抗新城疫病毒（NDV）血凝素的抗体诱导出抗Id抗体，在无病毒抗原存在的情况下，这种抗Id抗体可刺激小鼠产生抗NDV抗体。Lathey用单纯疱疹病毒（HSV）糖蛋白D特异的McAb制备了抗Id抗体，并在小鼠中诱发对HSV的免疫应答。用人工合成HIV包膜抗耕牛的735-752氨基酸段的多肽免疫黑猩猩制得Ab1，再用Ab1免疫家兔制备Ab2，将Ab2免疫小鼠获得Ab3，实验表明，Ab3能与HIV多肽抗原发生特异性结合。

图9-10 HBsAg抗Id的实验研究（Kennedy,1984）

2.抗细胞菌和原虫的抗独特型疫苗　抗Id抗体也可用于诱导针对细菌和原虫的保护性免疫应答。例如，用Ab2诱导动物针对肺炎球菌、大肠杆菌（K13）、血吸虫和罗德西亚锥虫等病原体的保护性免疫。其Ab2的制备和研究方法与病毒性抗Id疫苗研究类似。

抗Id作为疫苗有以下优点：（1）不含有传染性物质；（2）可大量制备抗Id的McAb；（3）某些保护性抗原决定簇为碳水化合物，不能用DNA重组技术获得，而某些抗Id可模拟碳水化合物抗原决定簇；（4）能诱导比灭活病毒更为有效的T细胞应答；（5）诱导抗原决定簇特异性的抗Id疫苗。应该看到，抗Id疫苗的免疫应答水平一般较低，大剂量鼠源性免疫球蛋白可能刺激机体产生抗异种蛋白的免疫反应以及过敏反应。因此，在临床实际应用中，制备人源性抗Id疫苗，应该看到，抗Id疫苗的免疫应答水平一般较低，大剂量鼠源性免疫球蛋白可能刺激机体产生抗异种蛋白的免疫反应以及过敏反应。因此，在临床实际应用中，制备人源性抗Id疫苗，提高抗Id疫苗的免疫原性，以及细胞工程和基因工程相结合等方面有待进一步深入研究。

（二）抗独特型抗体与自身免疫性疾病

自身免疫病是机体产生对自身成份的免疫应答并造成病理损害而引起的一系列疾病，常与自身隐蔽抗原的释放、自身反应的T细胞克隆激活以及由于具有与自身交叉反应抗原的病原体感染有关。随着免疫网络学说和抗独特型抗体研究的发展，进一步提示了抗独特型抗体与某些自身免疫性疾病的发生有关。

表9-2 抗独特型疫苗的研究

抗独特型疫苗种类	作者
病毒
狂犬病毒糖蛋白	Reagan等（1983）
呼肠孤病毒	Sharpe等（1984）
HBsAg	Kennedy等（1984，1986）
Ⅱ型脊髓灰质炎病毒	Uytdehaag等（1985）
新城疫病毒血凝素	Tanaka等（1986）
HSV-1糖蛋白D	Lathey等（1986）
肾综合征出血热病毒	米力等（1993）
细菌
肺炎球菌	McNamara等（1984）
大肠杆菌（K13）	Stein等（1984）
肺炎球菌	Ward等（1987）
原虫
疟原虫	Naussenzweig等（1980）
非洲锥虫	Sack等（1982）
血吸虫	Grzych等（1985）

1.抗独特型抗体与重症肌无力　1971年，Bartels等合成了称之为Bis-Q(trans-3,3`-bis[(α-trimethylammonio methyl)azobenzene]的化合物，发现Bis-Q可模拟乙酰胆硷（acetylcholine,Ach）与乙酰胆硷受体（acetylcholinereceptor,AchR）结合。继而，Erlanger将Bis-Q与蛋白载体交联，制备了Bis-Q特异性抗体。1982年Wassermann等用抗Bis-Q抗体免疫家兔，由于抗Bis-Q能模拟AchR，免疫后产生的抗独特型抗体可模拟抗AchR，结果在接受抗Bis-Q免疫的5只家兔中，在第1次加强免疫后就有4只产生了实验性重症肌无力（myasthenia gravis,MG）的症状，但第2次加强免疫后MG症状又有所减轻。他们认为，第1次免疫后产生了抗AchR，阻断了运动终板处Ach与AchR的结合，与MG的症状产生有关。而第2次免疫后，由于注入的抗Bis-Q对血清中抗AchR抗体有中和作用，抑制了抗AchR的作用，使MG症状缓解。重症肌无力患者血清中，除了发现有抗AchR的自身抗体外，还可能存在针对Ach抗体的抗Id抗体，Ach可刺激抗Ach抗体的产生，Ab1可变区的Id又可刺激抗Id抗体产生，Ab2作为Ach的模拟和换封闭了神经肌肉接头的AchR，从而导致神经-肌肉接头功能障碍，发生MG症状。

图9-11 Bis-Q、αBisQ和ααBis-Q与实验性MG发生的关系

1984年，Erlanger等又进一步以α-Bis-Q为抗原免疫小鼠，制备了分泌ααBis-QId McAb的杂交瘤细胞株，将此杂交瘤细胞注入到小鼠腹腔，小鼠发生自身免疫性MG，这是由于杂交瘤所分泌的αα-Bis-QId McAb可模拟抗AchR抗体的作用，与Bis-Q的封闭作用相似。

2.抗独特型抗体与促甲状腺受体病　甲状腺机能亢进（简称甲亢）的病因尚不十分清楚。以往认为，病人血清中存在着抗促甲状腺素受体（thyroid stimulating lormone receptor,TSHR）的抗体，由于该抗体与TSHR的结合可模拟TSH的配体作用，因而刺激产生甲状腺素，导致患都产生甲亢的症状，并将抗TSHR称为长效甲状腺刺激素（long acting thyroidstimulator,LATS）。以后研究发现针对抗TSH的独特型抗体中有一部分应能模拟TSH的作用，能与TSHR结合而刺激甲状腺素的分泌。

进一步研究证实：（1）来自甲亢患者血清中TSHαId可促进甲状腺上皮细胞对碘的摄取；（2）αId作为TSHR的配体，检测到TSHR的分子量为197kDa；（3）αId的Fab段可直接与TSh McAb结合并TSH与TSH McAb的结合，TSH也可抑制αId与TSHR的结合。

3.抗独特型抗体与类风湿关节炎　类风湿关节炎患者血清中存在类风湿因子（rheumatoid tacfor,RF）,在来自不同个体的类风湿因子之间存在着不同程度的交叉反应，表明这些RF存在着交叉反应独特型（IdX）。Bona等在研究针对人IgM型RF的IdX时，发现一种特殊的抗独特型抗体，称为epidody，这种抗体不仅能与IgM类风湿因子可变区结合，同时也可与IgG的Fc段结合。Chen等合成了与该种Igm RF可变区IdX中氨基酸序列相同的一段多肽作为抗原，免疫家兔制备抗体，结果该抗体可与Igm RF的轻链和IgG结合，提示IgMRF的轻链和IgG上具有交叉反应性抗原决定簇。以上述实验为依据，似乎存在这样的可能：由RF刺激机体产生的epibody可广泛地与人Igg Fc段结合，所形成的免疫复合物沉积于关节滑膜等部位，导致类风湿性关节炎等自身免疫损伤。此外，有人认为许多自身抗体上具有交叉反应Id，这些IdX与外界微生物感染时诱发产生抗体的Id有交叉反应。当相应的微生物感染机体时，刺激产生特异性抗体以及相应的抗Id抗体，后者可通过与自身抗体可变区上IdX的相互作用，诱发自身免疫应答，从而导致免疫损伤。

(三)抗独特型抗体与肿瘤免疫

表达于肿瘤细胞的肿瘤相关抗原刺激小鼠产生相应的抗体(Ab1),用这种Ab1免疫另一小鼠可诱导产生针对Ab1的抗独型抗体,其中Ab2β（模拟肿瘤相关抗原）注入荷肿瘤的动物或病人可诱导出称之为抗-抗-独特型抗体的Ab3，由于这种Ab3与最初肿瘤相关抗原所诱导的Ab1具有相同的抗原特异性，因此又称为Ab1`。

图9-12 模拟肿瘤相关抗原的Ab2β诱导出Ab3（Ab1`）

采用模拟肿瘤相关抗原的Ab2β刺激机体的抗肿瘤免疫应答，已在许多动物实验中得到证实，包括B淋巴细胞肿瘤、T细胞性白血病、乳腺癌、黑素瘤、小鼠肉疚、结肠癌、胰腺癌等（表9-3）。目前，有几种肿瘤相关抗原抗Id已开始临床I期验证，有些病例显示出一定的疗效。

Lery等（1982、1985）应用淋巴细胞杂交瘤技术，制备了针对病人结节性淋巴瘤B细胞表面免疫球蛋白的αId（4D6），获得一定的疗效（图9-13）。

在实验研究中发现，有的肿瘤相关抗原如黑素瘤相关蛋白聚糖（MPG）难于在动物体内诱导出MPG特异性抗体，但是模拟MPG抗原的Ab2β可诱导出肿瘤相关抗原的特异性抗原，提示Ab2β可能通过打破机体对某些肿瘤相关抗原的天然免疫耐受，从而诱导相体产生抗肿瘤相关抗原的免疫应答。

需要注意的是抗Id在一定条件下可抑制机体的免疫应答。Flood等（1980）报道了由抗IdT细胞所诱导的免疫抑制作用。小鼠纤维肉瘤1591和1316都有很强的免疫原性，在正常情况下移植到小鼠体内后100%被排斥。如先用纤维肉瘤1591效应T淋巴母细胞（含TCr Id）免疫正常同类系小鼠，然后分为两组，分别移植1591和1316肉瘤，结果发现，移植1591组约有2/3小鼠丧失排斥肉瘤的能力，而移植1316组仍100%被排斥，说明TCr Id T淋巴母细胞所诱导的免疫抑制作用是特异性的，其机理可能是αIdT细胞杀伤或抑制了肉瘤特异性T效应细胞。

表9-3　肿瘤相关抗原抗Id临床前研究和临床I期验证（举例）

肿瘤相关抗原	Ab1	Ab2	治疗肿瘤	应用情况
T细胞肿瘤抗原gp37（SN2肿瘤相关抗原）	SN2（McAb）	4DC6（McAb）	皮肤性T淋巴瘤（CTCL）	在家兔和小鼠体内诱导出Ab3，与绝大多数CTCL发生结合反应，已开始I期临床验证
高分子量癌胚抗原（HMW-CEA）	116NS-3d(3019)(McAb)	3H1(McAb)	人结肠癌、胰腺癌	在小鼠体内诱导出Ab3，特异性结合CEA和结肠癌细胞株LS174T
黑素瘤相关蛋白聚糖（MPG）				在猴子体内诱导出Ab3，与大多数人黑素瘤细胞结合，抑制黑素瘤细胞侵入基底膜基质；免疫沉淀出MPG
乳腺癌粘蛋白样蛋白（400kDa）	MC-10	11D2	乳腺癌	在不同种动物诱导出Ab3，与MC-10阳性抗原发生结合反应
小鼠肉瘤MCA-1490		4.72(McAb)	MCA-1490	抑制小鼠肉瘤生长，诱发MCA1490肉瘤特异性迟发型超敏反应
结节性淋巴瘤		4D6	B细胞瘤	对肿瘤病人本身有作用，约50%病人病性缓解
结肠直肠癌相关抗原	17-1A GA733	多克隆抗体（羊）	结肠直肠癌	Ab2注入晚期病人能产生Ab3，能与结肠肿瘤细胞发生结合反应，约43%病人有改善
人高分子量黑素瘤抗原（high-MrMAA）		MK2-23(McAb)	黑素瘤	部分病人产生的病人疗效优于不产生Ab3病人，近20%病人转移肿瘤缩小

注：CTLC:cutaneousT cell lymphoma

CEA:carcinoembryonic antigen

MPG:melanoma-associatedproteoglycan

high-MrMAA:human high molecularmass melanoma associated antigen

图9-13 抗Id（4D6）治B细胞瘤示意图

（金伯泉许辉）

参考文献

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第十章　神经免疫内分泌学引论

生物科学研究在广度和尝试上飞速发展，导致传统的学科界限日趋模糊，并不断衍生和分化出新的学科。神经免疫内分泌学（neuroimmunoendocrinology）的形成和建立即是如此。此学科横跨神经、免疫和内分泌等三大系统，集中探讨系统间的多重往返联系及其生理或病理意义，着重研究系统间的信息交流和影响因素。本章拟简述神经免疫内分泌学的历史发展，神经、免疫和内分泌网络的理论基础和实验依据，神经免疫内分泌相关疾病实例，以及神经免疫内分泌学的发展前景。

第一节　神经免疫内分泌学的发展简史

人类有关神经系统和或内分泌系统影响机体免疫功能的感性认识由来已久。古希腊医生Galen曾注意到忧郁的妇女较乐观的女生易罹患癌症。祖国医学对七性（喜、怒、衷、思、悲、恐、惊）致病也早有直觉和经验性的描述，提示情绪因素至少可部分地影响机体的抗病能力特别是免疫力，从而加速或延缓疾病的发生和发展。西方医学的许多早期观察均说明应激性刺激可导致疾病或促进发病。直至1919年，Ishigami的工作才为以上的经验积累提供了直接的实验证据。他发现在慢性结核病患者，情感挫折可明显削弱机体对结核杆菌的咸噬能力，并提出情绪性应激可导致免疫抑制。继后，受巴甫洛夫学说的影响，Metalnikov等于1924年证明，经典式条件反射可改变免疫反应，说明免疫系统亦接受神经系统高级中枢的有力影响。这一事实得到反复证实，并已成为心理神经免疫学（psychoneuroimmunology）重要研究领域。1936年，Selye分析了一系列伤害性刺激对机体的影响，发现诸如缺氧、冷冻、感染、失血、中毒和情绪紧张等均可引起肾上腺皮质肥大，胸腺萎缩，外周血中淋巴细胞减少等变化，他将这群征候称为“应激”（sterss），并确定这些变化系由肾上腺皮质激素分泌过多所致，由此证明了内分泌系统对免疫系统的影响。嗣后，不断有报道描述神经精神因素及内分泌因素对免疫功能、免疫性疾病和肿瘤的影响。本世纪五十年代以后，由于中枢毁损方法在神经生理学研究中的应用，发现某些中枢神经核团或区域参与对机体免疫功能的调节，如可改变外周血中单核细胞吞噬能力及循环血中抗体深度等。1972年苏联学地得Korneva等发现机体接受抗原刺激后，脑内某些区域神经元放电发生改变。瑞士学者Besedovsky等实验也得到类似结果。与此相近，神经内分泌学也因下丘脑促垂体激素释放或释放抑制激激素如促甲状腺素释放激素（thyrotropin-erleasing hormone,TRH）、促黄体生成素释放激素（luteinzing-hormonereleasing hormone,LHRH）、生长抑素（somatostatin,SS）的分离、纯化和鉴定，进一步证明应激是一典型的神经内分泌反应，而应激对免疫系统的影响自然应是神经内分泌系统的调控结果。然而，这一时期与神经、免疫内分泌系统相关的工作总体处于低潮，因免疫学家们更关注的是免疫系统的内部调节和机制，且许多免疫现象和过程可在离体条件下重现，故主观上忽视了神经和内分泌系统在免疫学中的作用和地位。另一方面，神经生理学家和神经生物学家们也仅关注神经元的结构和功能及突触传递等课题而无暇它顾，同时在客观上也受技术条件及各学科发展深度的限制。

进入八十年代后，由于技术方法的进步和新的学说和理论的问世，神经、内分泌和免疫系统间的关系探讨进入一个新的阶段，神经免疫内分泌学渐趋成形，这主要基于下述事实：

（1）众多的神经递质、神经肽及激素于在体和离体条件下可影响免疫细胞及免疫应答的各环节。

（2）免疫细胞上及胞内有多种神经递质、神经肽或激素的受体的表达。

（3）免疫细胞可合成某引起神经肽或激素。

（4）神经细胞及内分泌细胞均可合成及分泌免疫分子（如细胞因子等），且细胞因子对内分泌影响亦极为广泛。

（5）神经内分泌及免疫系统间存在双向往返的反馈联系。

（6）许多临床疾病的发生和发展与神经免疫和内分泌系统间的交互作用密切相关。

围绕神经免疫内分泌系统间交互影响，还有众多名词术语从不同的角度加以反映，如神经免疫学（neuroimmunology）,心理神经免疫学（psychoneuroimmunology），行为免疫学（behavioral immunology）,免疫精神病学（immunopsychiatry），神经免疫发生（neuroimmunogene-sis）,神经免疫调节（neuroimmunomodulation）等，Blalock提出的“神经免疫内分泌学”，因精神心理活动是神经系统的高级主功能，精神疾患的发生有深刻的神经内分泌基础，且以上各术语的共同基础是神经免疫内分泌系统间的交互作用，即为“神经免疫内分泌网络”（neuroimmunoendocrine network）。

迄今，已有几部神经免疫内分泌学专著问世，已举办了数届神经免疫内分泌学相关的国际会议，出版了儿种国际性杂志如Journal of Neuroimmunology,Brain Behav Imm等，每年有众多论文发表，并散见于各相关领域。此领域的研究工作在美国、加拿大、瑞士、日本、前苏联及东欧一些国家广泛开展，较知名的研究者有Ader,Blalock,Sharp,Dinarello,Fontana,Besedovsky,Berczi等。我国的神经免疫内分泌研究工作也有了一定的基础，较有系统性的工作始于八十年代中期，较系统从事此领域研究的北京医科大学、白求恩医科大学等，零散的工作遍及许多省市医学院校和科研单位。相信这门新兴学科在我国能引起文学注意并取得发展。

第二节　神经、免疫及内分泌系统间的关系

一、神经、免疫、内分泌系统的特性和共性比较

高等动物的机体是由诸多系统的机组合而成的结构和功能性整体。这些系统可粗略分为二类：一类主要执行着机体的营养、代谢及生死等基本生功能，包括血液循环、呼吸、消化及泌尿生殖等系统；而广泛分布的神经、免疫及内分泌三大系统则起着调节上述各系统的活动，参与机体防御及控制机体的生长和发育等重要作用，从而构成另一类枢纽性系统。此三大系统除各具有独特而经典的内容外，尚有下述方面可资相互比较。

1.三大系统与种系发生和个体发育以种系发生的观点而言，神经、免疫及内分泌系统的区分和定义是局限于多细胞生物的。然而这三大系统共同的基本功能，即信息的传递和感受，却可在原核生物中有雏形体现，例如，Stock等的工作表明，大肠杆菌细胞膜上有膜受体蛋白质构成的化学感觉系统，经4个蛋白质成份而将相关信息传入胞内，并借助这些蛋白的磷酸第过程，完成信息的储存记忆和对其的反应，如细菌的化学趋化等过程。阿米巴滋养体的吞噬活动，既是其摄食方式，亦可视为非特异性免疫的较早范例。此外，单细胞生物如梨形四膜虫，粗糙链孢霉菌及烟曲霉菌中均含有胰岛素样物质，但其功能意义尚不清楚。一般变为，神经元最先在二胚层动物水螅的胚层间出现。这些事实提示，三大系统的种系进化可能是不同步的。自个体发生的角度而论，末受精鸡卵内即含有胰岛素，而爪蟾卵母细胞中除含有胰岛素及其mRNA外，尚有TGF-β及FGF的mRNA表达，编码TGF-α、TGF-β及PDGF的mRNA亦可在小鼠胚泡中检测出，且着床前的小鼠胚胎中还有胰岛素受体及IGF-I受体的分布。神经系统的个体形成似晚于免疫和内分泌系统。神经免疫内泌间的交互影响也有渊远的进化过程，如曼氏裂体血虫中含POMC相关的mRNA，且Mytilus edulis的血细胞可生成脑啡肽并受其影响，这种生物的血淋巴细胞可接受ACTH的调控。Cooper等人比较性地研究了蜗牛、蟾蜍、鱼和许多哺乳动物的免疫功能，发现许多低等动物的免疫细胞均有自分泌现象，并可释放阿片肽，且后者可影响这些细胞的功能。

2.三大系统分布、作用途径和范围从分布和作用途径及范围来看，三大系统在体内均系广泛分布，但神经系统有以突触为中介的结构连续性，并可借其分枝支配各种组织和器官，包括内分泌组织和细胞，长期认为垂体前叶无直接神经支配的观点目前已被推翻。免疫组织亦是如此，甚至小肠壁集合淋巴小结也发现有神经末梢分布。所以，广义上讲，内分泌和免疫系统可视为反射弧的传出环节。神经系统的信息传递主要由神经纤维上的动作电位及化学性和电突触来实现，而内分泌及免疫系统的信息传递更多是由体液运输完成的，后者还依赖于免疫细胞的循环而行使其细胞和体液免疫功能。Blalock还将免疫细胞的经体液转送称为“流动的脑”。近年有人系统地研究了白细胞胞膜上的离子通道和电活动，这较好地体现了神经元、内分泌细胞与免疫细胞间的相似性。

从内外环境条件变动构成的刺激性质分析，理化，生物及心理因素均可以直接或间接的方式影响此三大系统的功能状态，但它们的适宜刺激却明显不同，如角摸刺激仅能直接作用于神经系统。然而此三大系统的反应本质均可视为阻尼性振荡过程，即减少或消除刺激所造成的影响，在某些情况下可为共振性质。

3.三大系统的某些共性神经、免疫、内分泌系统在信息分子和细胞表面标志、信息储存和记忆、周期性变化、正负反馈调节性机制以及与性别和衰老的关系等方面都有不同的程度的相似之处。

（1）信息分子和细胞表面标志：愈趋增多的证据表明，这三大系统可共享信息分子及其受体。表现为大多数神经肽、激素及免疫因子可分别在神经、免疫及内分泌组织内合成或释放，这已在转录、翻译、加工、储存和释放等多重水平上得到证实。不仅如此，神经、免疫和内分泌细胞的标志分子也呈重叠分布，如，Thy-1糖蛋白是啮齿动物胸腺细胞和神经元细胞的表面标志，嗜铬颗粒蛋白（chromogranins）是神经内分泌系统中一种分泌性蛋白质标记物，而在脾、淋巴结、胸腺等淋巴器官中也有此蛋白的存在；淋巴细胞可结合嗜神经病毒，同样，嗜淋巴病毒亦可攻击中枢神经系统，如人T细胞嗜淋巴病毒Ⅲ（AIDS相关病毒）可选择性伤害辅助-诱导T细胞，并能引起脑器质性病变，提示神经细胞和免疫细胞膜结构的相近。免疫细胞表面的MHCI及Ⅱ类抗原分子也可在神经胶质细胞及垂体前叶滤泡星形细胞膜上表达。另外激活的人T细胞也能合成神经细丝（neurofilament）。神经胶质细胞的标志蛋白S-100不但存在于垂体滤泡星形细胞中，也出现胸腺的树突状细胞内。

（2）信息储存和记忆：从信息储存记忆的角度考察，神经系统借助感官可存储和记忆外界信息，免疫系统则在抗原识别等方面表现出记忆功能，但神经系统和免疫系统记忆的分子机制有何异同，尚不清楚。内分泌系统似科不具备某种形式的记忆功能。

（3）周期性变化：与其它系统类似，神经和内分泌系统的活动都具有周期性变化，如睡眠、多种神经肽及激素的分泌节律等。在免疫系统，也已证实小鼠的外周血中和脾内淋巴细胞数目有明显的昼夜节律，其变化与小鼠活动规律相一致，表现为白昼降低，夜晚上升。这一变化系由肾上腺糖皮质激素分泌所介导的。因去肾上腺小鼠无此节律，给强的松可压抑此节律性波动。在人类，T细胞、B细胞等均具有周其性波动，即昼降夜升，并与血浆中皮质醇水平呈反变趋势。在鱼类等变温动物的外周血中，淋巴细胞数目于冬季最低而在夏季达高峰，淋巴细胞亚群也有类似变化。爬行类动物免疫系统的季节性活动突出体现在免疫细胞存活率、抗体滴度、溶血斑形成细胞（PFC）数目及E玫瑰花形成数目。这些周期性现象似起源于机体神经内分泌节律活动，尤其是下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴系以性腺和松果腺的功能活动。起源于免疫反应自身的周期性变化尚较少报道。

（4）正负反馈调节性机制：神经、免疫和内分泌系统各自内部均存在正负反馈性调节机制，由此各系统的功能活动更趋协调、准确而精细。在病理条件下，某些反馈机制可引起机体较严重的损伤，如超敏反应等。

（5）与性别和衰老的关系：性别差异和衰老性变化亦可体现在此三系统的各主要方面。性别差异主要是遗传因素和内分泌系统中的性腺轴系造成的，而对神经系统和免疫系统产生明显的影响。人及各种实验动物的免疫机能均有明显的性别差异，包括体液免疫和细胞免疫的诸方面，如血浆中Ig水平、细胞免疫的各种参数，对自身免疫性疾病、感染性疾病及肿瘤发生的易感性等。与雄性小鼠相比，雌性小鼠脾细胞在ConA作用下分泌更多的IL-2，而预先用Ag致敏的脾中APC细胞（抗原提呈细胞）所诱发的再次免疫应答也以雌鼠为强。雄激素水平变动可影响这一反应。雌性小鼠的胸腺中糖皮质激素受体含量亦高，并可受雄激素的负性调控。久已清楚的是全身性红斑狼疮（SLE）患者约90%为女性，且雌激素增多可加重这一自身免疫性疾病。类风湿性关节炎亦有类似情况。另外，男性易产生免疫耐受现象。衰老可引起从多的神经内分泌改变，如GH分泌减少，垂体前叶对下丘脑激素的反应性降低，靶腺对垂体激素及外周靶组织对激素的反应性也呈下降趋势。同样，衰老也可涉及免疫系统，突出的是胸腺萎缩，这可能是GH及甲状腺激素分泌异常所致。除此，衰老动物对外来抗原的反应能力减弱，而自身免疫反应常出现或加重，也影响到T细胞、Mφ细胞，使其生成IL-6和TNF-α能力降低。衰老小鼠某些T细胞亚群在激活后表达的IL-2R数目较少，这可能与T细胞受刺激后信号转导障碍有关。

二、神经、免疫、内分泌系统间的关系

机体内各系统可抽象地以集合概念表明，则神经，免疫和内分泌三系统间的关系可以图10-1中的集合群表示。其中三个集合两两重叠处可分别代表神经（N）与免疫（I），免疫（I）与内分泌（E）及神经（N）与内分泌（E）间的共同范畴，而三重叠部应视为神经、免疫和内分泌的共同内容（NIE）。集合间各有种组合方式可罗列如表10-1和图10-2。

图10-1 神经（N）、免疫（I）和内分泌（E）系统的关系

图10-2 N、I、E间作用方式

由表10-1可见，神经免疫内分泌学（NIE）与神经内分泌学（NE）、神经免疫学（NI）和免疫内分泌学（IE）相比，涉及更为复杂的系统间影响和作用。内内涵广泛，并以NE、NI和IE间的联系为基础。系统间作用方式，既有直接和间接之分，亦要同时和先后之别，系统间交互作用的性质可为增强、减弱、修饰、允许或协同，借变频、变时和变力等方式体现。系统间作用的属性，可有生理和病理性之分，是质和量的互变过程。上述关系图示为二维描述，实际应为立体过程，结合时间变量，则三大系统间的交互影响即为四维图象，这难以直观图示。

鉴于目前描述神经，免疫和内分泌系统间关系的术语较多且易混淆，缺乏统一性，故应确定术语的范畴及相互关联系，以决定相应学科内容及领域。下述考虑似有助于澄清此问题。

（1）在现代内分泌学的理论体系中，“内分泌”概念应包括内分泌、神经内分泌、旁分泌和自分泌等方式；而激素的内涵亦大为增加，诸如局部激素、循环激素、神经激素等，而许多免疫因子如淋巴因子和单核因子等均符合激素的标准；严格地讲，神经系统和免疫系统既与内分泌系统有种种区别，又有诸多共性，这也是系统间相互影响的基础。

表10-1 N、I、E间的作用和联系方式及相应学科划分

(2)细胞免疫和体液免疫是借助于血液循环、淋巴循环或组织液而进行和实现的生理过程，而神经内分泌调控也最终由循环血液或组织液完成，故在此交汇路途上难免发生交叉性影响和作用。所以神经内分泌或免疫内分泌联系在活体内必将受到免疫或神经源性因素的影响。

（3）已研究的神经免疫学领域和内容，绝大多数发现有内分泌因素或成份的参与。

（4）精神和心理活动以及行为的共同基础是中枢神经系统的高级功能活动，由此可把精神神经免疫学（psychoneuroimmunology）及行为神经免疫心理学(behaviouralneuroimmunololgy)划入神经免疫内分泌学(neuroimmunoendocrinology)，作为其重要的分支学科。

综上所述，用《神经免疫内分泌学》这一名称可较贴切地包涵三大系统间的交互作用和多重联系，并可将此学科内容进一步划分为数门子学科（如上述）。随着研究的深入，可望将神经内分泌学的大部分内容纳入这一学科。神经免疫内分泌学可直接引用神经科学、免疫学和内分泌学的相关概念和理论，其研究方法应是跨学科的，研究工作应采用多重指标，全面观察，对相关临床问题的考察，更应从多方面入手，分清主次矛盾，并应考虑与其它系统的联系和影响，以期在不同水平上全面而完整地反映机体的真实生理过程。

第三节　神经和内分泌（或神经内分泌）系统对免疫系统的调控

神经免疫内分泌学中一重要方面是神经和内分泌系统（或神经内分泌）对免疫功能的调控。广义上讲，所有的内分泌功能均受神经系统的直接或间接支配，故神经和内分泌系统可以神经内分泌表示。神经内分泌对免疫系统的影响是由激素、神经肽、神经递质的作用所实现，体现于一些典型的生理过程或实验过程中，如应激、妊娠、哺乳或条件性免疫应答的产生等。

一、神经内分泌对免疫功能调控的生物学基础

（一）免疫组织及器官上的神经支配

淋巴组织和淋巴器官具有神经去配是久已周知的事实，这些神经纤维伴随血管穿过被膜而进入淋巴组织，其性质为交感或副交感神经纤维。近年大量工作表明，支配中枢和外周淋巴器官的神经含有众多肽能神经纤维。

1.髓髓　脊神经中的内脏纤维伴骨动脉经滋养孔进入骨髓，支配骨髓内血管及实质，与细胞关系密切。这些纤维包括有髓和无髓纤维，其中有P物质（substance P,SP）肽能神经纤维。

2.胸腺　作为中枢免疫器官和内分泌器官，胸腺可接受膈神经、交感神经和副交感神经支配，其中交感神经纤维来源于颈胸段交感神经链，而副交感纤维来源于迷走神经。用免疫组织化学逆行追踪法证实，支配胸腺的迷走神经纤维发自延髓的面后核、颖核、迷走神经背核等核团，并接受网状系统的传入冲动，与高级中枢间构成多突触联系。这些迷走神经节前神经元含有高脑啡肽（leucine-enkephalin,L-ENK）和生长抑素（SS）。在发育早期，迷走神经纤维即分布于胸腺，进而形成神经网。这些神经纤维随腺体的发育、成熟和衰退而变化。交感和副交感神经纤维在皮质中成丛分布，游离末梢进入髓质，与各种细胞相比邻。血管活性肠肽（vasoactive intestinal polypeptide,VIP）、降钙素基因相关肽（calcitonin-gene-related polypeptide,CGRP）及神经肽Y（neuropeptide Y,NPY）阳性的神经分布于大鼠胸腺血管周围，小叶间结缔组织及皮质和髓质的实质内。被膜中有SP及CGRP阳性纤维和去甲肾上腺素（norepinephrine,NE）能神经纤维分布，并有分支穿插于胸腺实质细胞间，与肥大细胞及巨噬细胞关系密切。已发现NPY亦共存于NE能神经末梢中。这些事实说明胸腺的结构和机能可受交感和副交感神经活动的影响。一般认为交感神经兴奋可减弱免疫机能，而副交感神经兴奋则作用相反。

3.脾　来自腹腔神经节的交感神经形成脾神经沿脾门入脾，迷走神经伴动脉入脾，进入脾实质白髓的小动脉树，与淋巴细胞关系密切，尤其在白髓和红髓的交界处。大鼠脾脏白髓中央动脉及其分支上有NPY，甲硫氨酸脑啡肽（methionine-enkephalin,M-ENK）缩胆囊素（cholecystokinin,CCK）和神经降压素（neurotensin,NT）阳性神经纤维分布，仅少数进入实质。猫脾脏血管中亦含有NPY、SP及VIP免疫阳性神经纤维。已发现NPY与NE共存。这种纤维主要见于脾脏被膜和小梁部位的血管。另外酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase,TH）阳性神经末梢可与脾淋巴细胞形成突触联系。

4.淋巴结　在淋巴结的包膜下及包膜内，可见乙酰胆硷（acetylcholine,ACh）能神经纤维，而NE能神经进入淋巴结实质中，绕周边血管成丛分布，少许在实质中游离。在淋巴结的门部、被膜下、皮质与髓质交界及髓质和副皮质区有SP、VIP、NPY、CGRP等肽能神经纤维的分布。

5.淋巴管　交感和副交感神经纤维支配淋巴管，并有区域性特点。另外，肠壁粘膜下层的淋巴小结或Peyer氏结与粘膜免疫密切相关，并受SP肽能神经纤维的支配。SP肽能神经纤维还存在于肠绒毛中央乳糜管周围，后者还有ACh能神经纤维分布。

以下上事实说明，免疫组织和器官受到交感神经、副交感神经和肽能神经纤维的支配，从形态上体现出神经系统对免疫系统的直接影响，这种神经支配可以突触方式和非典型突触两种方式，即“线性传导”和“体积性传导”，后者应视为神经纤维末梢的旁分泌现象。至于整体条件下两种方式何者为主，尚不知晓。神经纤维对淋巴组织和器官的影响至少涉及以下几方面：①血流调控；②淋巴细胞的分化、发育、成熟、移行和再循环；③细胞因子或其它免疫因子的生成和分泌；④免疫应答的强弱及维持的时间等。

（二）免疫细胞上的受体分布

运用药理学方法、放射受体分析、放射自显影、受体生化和受体分子生物学等技术，已在免疫细胞膜上或胞内发现众多激素、神经肽和神经递质的特异性受体。

1.经典神经递质受体

（1）肾上腺素受体：肾上腺素能受体可分为α和β两型，并可再分为α₁、α₂和β₁及β₂型。已知胸腺和脾接受肾上腺素能纤维的支配，并发现在胸腺细胞和脾细胞膜上有β受体的分布。小鼠胸腺细胞β受体在胚胎期的亲和力（Kd=2.2nM）高于成年鼠（Kd=8.0nM）。用β受体激动剂异丙肾上腺素刺激后，胎鼠胸腺细胞cAMP增高也更为明显。小鼠淋巴细胞上β受体的Kd为1nM，结合位点数为500个/细胞。另有报道，用¹²⁵I标记的受体拮抗剂进行受体分析表明，小鼠淋巴细胞上受体为β₂亚型，其Kd=0.9nM，受体密度为3000个/细胞。用24株近交系小鼠进行的受体分析表明，T和B细胞上β₂受体动力学参数基本相同，亦不受性别影响。

大鼠腹腔肥大细胞膜上有β受本分布，Kd为1.58±0.56nM，结合容量为4000±14000个/细胞，药理学分析表明，这些β受体中83.5%为β₂，而16.5%为β₁亚型，且用IgE致敏或相关Ag刺激肥大细胞均不改变β受体的特性。静止的肥大细胞以β受体激动剂刺激15秒，胞内cAMP即有明显的增多，但不影响IgE介导的组织胺的释放。年轻大鼠的脾实质细胞有β₂和β₂受体的共存。

家兔外周血淋巴细胞的β受体密度为3500左右/细胞，其Kd为0.35±0.18nM。

人外周血淋巴细胞、多形核白细胞、单核细胞、巨噬细胞及血小板上均有肾上腺素能受体。正常人和哮喘患者淋巴细胞上β受体密度有异，而受体亲和力不变，服用β受体激动剂可降低β受体密度，呈下调现象。正常自愿受试者每天服用terbutaline 6mg，7天后淋巴细胞上β₂受体数目减少42%。T和B淋巴细胞的受体参数无明显差异。血小板上有α肾上腺素能受体，刺激其受体可促进血小板聚集。人多形核白细胞及Mφ上有α₂受体的存在。另据新近报道，慢性感染患者外周血中单个核细胞的β₂受体密度与血清中可溶性IL-2受体的水平有关。

（2）多巴胺受体：小鼠和大鼠淋巴细胞膜有多巴胺受体，其Kd分别为4.8±0.2nM和1.9nM。小鼠B淋巴细胞上的受体密度为60000个/细胞，且多种抗多巴胺药物均可抑制放射性配基与多巴胺受体的结合。

（3）ACh受体：以同位素标记的M受体可见于小鼠脾淋巴细胞和非淋巴细胞上，前者是的Kd为1nM，密度为200个/细胞，后者密度为400个/细胞。小鼠胸腺和家兔胸腺细胞的胆碱能受体为N型，可特异地结合银环索毒素，提示胸腺的部分细胞可能起源于神经嵴或神经外胚层。骨髓干细胞膜上的ACh受体参与干细胞的激活。另外，Jurkat细胞株具有M3型的ACh受体，M3受体激活后细胞内Ca²⁺浓度上升，这一效应系PLC和IP3所介导的。Jurkat细胞膜上M3受体的Kd为14.1nM，最大结合为45370位点/细胞，所制备细胞膜也具有这一结合活性。

（4）5羟色（5-hydroxytryptamie,5-HT）:5-HT既是神经递质，又是免疫细胞如肥大细胞和嗜碱性粒细胞的活性分泌物。已发现激活的人T细胞膜上有5-Ht 1a受体的分布，此受体的激活可增加胞内cAMP尝浓度。人T淋巴细胞系Jurkat也表达5-HT1a受体，其作用可由IP3和Ca²⁺介导。

（5）组织胺（histamine）受体：人T细胞有Kd为0.4nM及数目为35000/细胞的组织胺受体。CD8⁺T细胞上的组胺受体为H2型，其密度约为6000-7000/细胞，并受白细胞介素和H2受体拮抗剂西米替丁的调节。B细胞上的组织胺受体亦以H2型居中多。

2.类固醇激素受体

分子生物学研究工作表明，几种类固醇激素的胞内受体构成一受本超家族，包括糖皮质激素受体（glucocorticoid ,receptor,GR）、雄激素受体（androgenreceptor,AR）、孕激素受体（progesterone receptor,PR）、盐皮质激素受体（mineralocorticoid,receptor,MR）、甲状腺激素受体（thyroidhormone receptor,TP）,视黄酸受体（retinoicacid receptor,RAR）及维生素D受体（vitaminD erceptor,VDR）。其中GR、MR、AR和PR均可识别和结合DNA分子中一段基因序列，称之为糖皮质激素反应原件（glucocorticoid response element,GRE）,其序列为AGAACAnnnTGTTCT由GRE介导可影响靶基因的转录。

（1）GR：GR广泛分布于多种淋巴组织及器官，存在于免疫细胞的胞浆及核内。GR在免疫细胞的表达有如下特点：①有较大的性别差异，如雌鼠胸细胞内GR浓度低于雄鼠。②抗原刺激及PHA均可上调GR浓度，而地塞米松则使其下调。③Ca²⁺参与对GR失活速率的调控。④IL-2及IL-4联合应用可降低人外周血单个核细胞GR对配基的亲和力，并使其增加，此作用可被IFN-γ阴断。⑤LPS可促进GR在小鼠Mφ的表达。

GR由800多氨基本组成，其序列可分为几个功能区域：①DNA结合区，由80氨基酸残基构成，中心部分为两上锌指结构，可结合DNA双螺旋的大沟（major groove）内；②C端为糖皮质激素（GC）结合区；③N末端有Tau1区，可在GR与DNA结合后，以反式激活靶基因的转录。此外，在GC结合区邻近，也有Taul区，参与GR在核内转位。无配基存在时，GR与300kDa的蛋白复合物结合而处于无活性状态。此蛋白复合物由2个亚意念的90kDa热休克蛋白（HSP90），59kDa的免疫亲和素（immunophilin）及其它抑制性蛋白组成，HSP90结合于GR的C末端，参与GR的折叠构型并防止其自胞浆向核内转位。免疫亲和素也可结合CsA、FK506及rapmycin等免疫抑制剂，提示GC的免疫效应与其它免疫抑制剂的作用机制可能类同。

（2）AR：已证实在大鼠、小鼠的胸腺及鸡的法氏囊上皮细胞内有睾酮受体存在。

（3）ER及PR：雌二醇（F₂）受体存在于大鼠、小鼠、牛及人的胸腺中，其Kd约为0.2nM，可能定位于胸腺上皮细胞或网状细胞内。鸡法氏囊也有E₂受体。PR则见于大鼠胸腺细胞内。

3.神经肽及肽类激素受体

（1）ACTH受体：已知小鼠脾细胞膜上有高亲和力和低亲和力两种ACTH受体，其Kd分别为0.1nM和4.8nM，受体密度为3000/细胞及5000/细胞。人外周血单个核细胞也有此两种受体，Kd值分别为0.04M和3.4nM。免疫细胞上的ACTH受体与肾上腺皮质细胞膜的ACTH受体性质和结构基本相同，其分子量为225kDa，由4条多肽链构成，分子量分别是83、64、52和22kDa。

（2）GH受体：小鼠及小牛胸腺细胞，人T细胞、外周血单个核细胞均有GH受体分布。胸腺的GH受体密度为10-20000/细胞，而IM-9淋巴母细胞系细胞膜上GH受体的Kd为1.3nM，密度为4000/细胞。

（3）PRL受体：PRL与GH对免疫细胞作用广泛，故其各自受体亦应存在于免疫细胞膜上。人外周血T及B淋巴细胞PRL受体Kd=1.66nM，密度为360/细胞，由E₂所致的大鼠淋巴瘤Nb2株细胞的PRL受体Kd为75pM，每个细胞有12000个结合位点。另发现，环孢霉素A能增加淋巴样细胞对¹²⁵I-PRL的结合。

（4）阿片肽受体：阿片肽受体不同的亚型及非阿片样受体均存在于免疫细胞膜上。人外周血淋巴细胞和血小板可结合³H-纳络酮。非阿片肽受体主要与β-内啡肽（β-endorphn,β-END)的C端相结合，参与调节淋巴细胞对植物血凝素的反应。

（5）SP受体：利用放射受体分析、放射自显影及FACS等技术已证实SP特异性受体分布广泛，如大鼠脾脏富含B细胞的边缘区，小鼠脾脏及肠壁Peyer氏结中的T和B细胞，豚鼠腹腔巨噬细胞等（表10-2）。

表10-2　SP受体在免疫细胞上的颁布及特性

受体的细胞来源	放射性配　基	亲和力解离常数（Kd）	受体密度　（个/细胞）	配体特异识别部位
人外周血T淋巴细胞	³H-SP	1.85±0.70*10^-7	7035±2850	C-末端
人B系IM-9淋巴母细胞	³H-SP	0.65±0.19*10^-9	22641±6143	C-末端
人B系IM-9淋巴母细胞
细胞膜组分	¹²⁵I-SP	0.87±0.80*10^-9	21±3*10^-15M/mg蛋白	C-末端
胞膜蛋白质	¹²⁵I-SP	0.75±0.33*10^-9	3.7±1.5*10^-15M/mg蛋白	C-末端
小鼠淋巴细胞（混合）		0.68±0.01*10^-9		N及C末端
脾淋巴细胞	¹²⁵I-SP		195(T),190(B)
Peyer氏结淋巴细胞	¹²⁵I-SP		647(T),975(B)
大鼠脾脏边缘区	¹²⁵I-SP	2.4*10^-9

注：在速激肽受体中，SP受体为NK-1型，系G蛋白受体家族成员之一。

（6）其它：CD4+T细胞膜上有与腺苷酸环化酶相偶联的VIP受体。降钙素受体分布于人外周B细胞膜上，提示降钙素不但能调节骨骼生理过程，还可影响免疫功能。同样，LHRH、促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone,CRH）、CGRP、ANP、心房利钠肽（atrial natriuretic polypeptide,ANP）、血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，AⅡ）、VIP、SS等受体也见于免疫组织及免疫细胞上。

4.褪黑素受体目前发现，在鸡、鸭等家禽及鹌鹑的胸腺、脾脏、淋巴结和法氏囊等部位可特异性结合褪黑素。褪黑素具有脂溶性，可穿透胞膜而作用于胞浆及核内受体。

（三）免疫细胞合成的神经肽或激素

1.POMC族肽前阿黑皮素（proopiomelanocortin,POMC）为促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropin,ACTH）的前体分子，也是β-LPH（促脂激素）、α-MSH（黑素细胞刺激素）及β-END的前身。人外周血淋巴细胞及脾细胞在病毒感染及LPS作用下，可分泌ACTH和β-END，与垂体分泌的ACTH和β-END结构一致。小鼠脾脏中部分Mφ及大鼠某些淋巴细胞则稳定生成这些激素，POMc mRNA可表达于Mφ及淋巴细胞中。在PHA刺激下，人外周血细胞中POMc mRNA表达增强。LPS刺激小鼠脾细胞，亦使其胞浆中POMC mRNA增多。小鼠白细胞对不同的刺激反应各异，如以CRF或新城病毒加入培养液中，则白细胞分泌的POMC肽类以ACTH（1-39）和β-END（1-31）为主，而LPS引起白细胞主要生成ACTH（1-25）和β-END（1-16，1-17）。有人将β-END归为细胞因子。

2.TSH已证明人外周血B细胞在SEA刺激下可分泌TSH。Molt-4是人T细胞性白血病细胞株，能稳定生成TSH，其化学结构与重体中TSH相同。

3.GH及PRLCon A可提高淋巴细胞中GH及PRL的mRNA水平。T及B细胞也可稳定生成GH，其分子量为正常或高分子量。在造血及淋巴组织，IM-9淋巴母细胞系及Jurkat细胞存在有控制GH和PRL表达的转录因子Pit-1/GHF1 ,这些细胞亦含有GH及PRL的分子及mRNA，因此，GH可以旁分泌方式调控淋巴细胞和造血细胞的增殖和分化。GH在这些细胞中的合成及分泌可能主要受局部生长因子及类固醇激素的调控。

4.SP人嗜酸性粒细胞可合成SP。血吸虫所致的小鼠肝脏肉芽肽中嗜酸性细胞也能合成SP。

5.VIP及SS在血小板、单个核细胞、肥大细胞及单核细胞中均发现有VIP或SS的免疫阳性物质分布。

6.LHRH大鼠脾脏及胸腺的淋巴细胞中含LHRH及其mRNA，免疫细胞中mRNA的序列与下丘脑中存在的LHRh mRNA的的序列相同。Con A可刺激LHRH在T淋巴细胞的合成，PHA亦有类似作用。新近发现，人外周血中CD4+及CD8+T细胞可表达LHRH及其mRNA，表达水平受细胞状态的影响。

7.CRHCRH及CRH mRNA存在于大鼠胸腺和脾脏中，且与下丘脑中CRH及其mRNA结构及序列相同。胸腺和脾脏中的CRH含量与下丘脑相比为1.7:1:117。CRh mRNA主要表达于胸腺及脾脏中的淋巴细胞内。这些细胞的CRH分泌不受IL-1的影响，但脂氨化酶抑制剂则可加强CRH的分泌，这些特征与下丘脑CRH的分泌调节不同。人外周血淋巴细胞和中性粒细胞也有CRH分子及其mRNA的表达。在大鼠炎症组织如风湿性关节囊滑巴细胞和中性粒细胞也有CRH分子及其mRNA的表达。在大鼠炎症组织如风湿性关节囊滑膜组织中亦检测出CRH的分布。以上事实提示CRH可以旁分泌或自分泌的方式参与免疫调控。

8.其它胸腺上皮细胞还可合成精氨酸血管加压素（arginine vasporessia, AVP）及催产素（oxytocin, OT）。GHRH在大鼠白细胞中的合成亦得到证实。

二、激素、神经肽及神经递质对免疫功能的影响

激素、神经肽及神经递质等神经内分泌信息分子可借经典内分泌、旁分泌和自分泌途径，影响或调节免疫应答，并能与某些免疫病理过程。

（一）类固醇激素

1.糖皮质激素（GC）GC对免疫功能的影响极为广泛。Selye等于1936年首先观察一肾上腺皮质提取物可导致大鼠胸腺萎缩。其后证明GC可通过多种途径影响免疫系统，且此效应存在较大的种属差异，如小鼠、大鼠、仓鼠和兔较为敏感，而豚鼠、猴和人相对不敏感，主要差异表现为后者的淋巴细胞不易被GC作用反致溶。

（1）GC影响胚胎期免疫系统的发育：如小鼠胚胎胸腺在GC作用下，其淋巴细胞表达Thy1.2抗原增加，而高浓度的GC可杀伤小淋巴细胞。胸腺的上皮细胞对GC尤为敏感。GC引起胸腺萎缩的机制涉及细胞程序性死亡或凋零（apoptosis），此作用需要核酸内切酶的参与，在Ca²⁺及Mg²⁺激活核酸内切酶，后导致DNA的断裂。GC明显降低胸腺激素的分泌水平，减少胸腺中胸苷激酶（TK）的活性。离体大鼠胸腺细胞接触Gc 4小时后，胞浆中RNA降解速率加快。另外，胸腺细胞不同发育阶段对GC的反应有所差异，如人胚胎胸腺中，胸腺前体细胞对GC的敏感性较成熟细胞为高。

（2）GC影响淋巴细胞的生成和骨髓造血机能：如减少骨髓中成熟B细胞数目，提高髓髓中Mφ及粒细胞的集落形成率。

（3）GC改变细胞的循环和重新分布：小鼠给予GC后，血中单个核细胞及嗜酸性粒细胞减少。GC可降低淋巴细胞自血中进入淋巴结的数量，但促进淋巴细胞空过血管内皮而进入骨髓腔。

（4）GC对淋巴功能的调节作用：①GC可降低PHA引起的T细胞增殖以应，这可能与降低IL-2R表达有关。GC还能减弱T细胞的趋化及游走性，抑制脾脏中的B细胞对LPS及PPD的反应，减少Ig合成细胞的数目，改变PWM诱导的PFC形成率。②在GC作用下Mφ的APC功能受抑制，且IL-1分泌减少。GC也抑制单核细胞转变成Mφ，抑制皮肤Langerhans细胞的功能，削纯收益Mφ的吞噬及细胞内杀伤能力。③调节NK细胞的功能，如小鼠脾细胞培养中NK细胞活性受地塞米松（10^-7-10^-11M）的抑制。体内药理剂量的GC则减少脾脏中NK细胞数目，但也有相反的报导。

（5）GC对肥大细胞功能的影响：GC抑制Ag所致肞大细胞脱颗粒反应，减少组织胺的释放，减少嗜酸性粒细胞数目，抑制其趋化反应，降低粒细胞的渗出和吞噬活动，并能对抗某些细胞因子维持嗜酸性粒细胞的存活作用。

（6）GC对细胞因子产生及生物活性的影响：GC在风湿性关节炎患者可抑制IL-1引起的IL-6基因表达；减弱LPS诱导的TNF-α产生，增加IL-α、IL-1β及IL-6mRNA的不稳定性，减少IL-2的分泌，与GM-CSF联合应用可提高中性粒细胞对IL-1的结合，与造血生长因子协同诱导骨髓细胞表达IL-1受体GC通过阻抑IL-2R的信号传递。降低免疫细胞对IL-2的反应性。GC受体拮抗剂RV38486能模拟IL-1作用而加强TNT-α的致死及诱生IL-6效应。GC还可对抗IL-1β对胰岛素分泌的抑制效应。

（7）GC对MHC I类及Ⅱ类分子表达的抑制作用：MHC参与T细胞识别粘附及APC功能，MHC表达过低或不表达，可引起严重的免疫缺陷，而表达过高则可纠起血身免疫性疾病。现已证明，GC可抑制小鼠B细胞和巨噬细胞MHc Ⅱ基因I-Aβ的激活。GC的部分免疫抑制效应是由脂皮素（lipocoritin）介导的，脂皮素是由至少6种蛋白质构成的家族，其结构与细胞骨架和胞吐相关蛋白（calpactin）类似。在GC作用下，大鼠腹腔白细胞、人羊膜细胞、人外周血单个核细胞及人支气管肺泡冲洗液中Mφ等的脂皮素生成增加。而摘除肾上腺可减少大鼠几种组织内脂皮肤mRNA及蛋白水平。GC主要影响脂皮素1和2的含量，使胞浆中及与胞膜相关的脂皮素1和2浓度升高。脂皮素具有较强的抗炎和免疫抑制效应，如抑制PAF及类花生酸等的合成，并模拟GC的众多作用。在类风湿性节炎患者，脂皮素1自身抗体的存在GC的反应性缺损有关。

（8）GC对粘附分子表达的调节作用：GC的另一免疫调控机制涉及ELAM及ICAM。GC可抑制血管内皮细胞表达ELAM-1及ICAM-1mRNA和蛋白分子，此作用可被GR拮抗剂RU486所阻断。GC可调节白细胞的循环及定缶滪和游走反应，从而发挥其强大的抗炎和免疫抑制效应。

（9）GC对某些酶合成的调节作用：GC还较强地抑制成纤维细胞合成胶原酶，抑制多种磷脂酶的合成，影响某些金属蛋白酶的表达，促进血管紧张素转换酶（angiotensin-converting enzyme,ACE）及中性肽链内切酶（neutralendopeptidase,NEP）的生成，ACE和NEP可分别降解缓激肽及速激肽等炎症介质。在哮喘及结肠炎症性疾病时，局部组织的速激肽受体NK1表达增高，并可介导SP的免疫调节及致炎作用。此受体的表达亦受GC的抑制。

（10）GC对MO产生的调节作用：NO作为细胞内及细胞间信息分子也参与免疫反应，如促进炎症组织的血浆外渗。催化NO合成的酶为NO合成酶（NOS），其表达受细胞因子的调控。现已证明GC可阴抑NOS的基因转录，从而减少NO的合成和释放。

目前发现， GC对免疫功能的调控不仅仅是抑制性的，在某些实验条件下，较人氏剂量的GC可增强淋巴细胞的增殖反应。

近年来，对GC的作用机理已有了分子水平的认识。GC结合于无活性GR后，使GSP90及immunophilin等蛋白与GR解离，有活性的GR即可识别糖皮质激素反应元件（GRE）序列，由于GRE位于GC靶基因的启动子区域，故可诱导或阻抑靶基因的表达。GRE的数目及相对于转录起始上点的位置可能决定GC影响转录的程度，GC阻抑某些靶基因转录的机制可能和阻抑性GRE有关，GR与此类GRE结合后，以空间位阻方式抑制其它转录因子的促转录作用。新近发明，GR还可直接作用于某些转录因子，从而发挥鞭抗炎效应，如转因子AP-1（激活蛋白-1）是由Fos蛋白及Jun蛋白组成的二聚体。AP-1促进胶原酶基因的活化。有活性的GR可结合于AP-1从而抑制胶原酶的合成。AP-1还参与T细胞的活化，促进IL-2及IL-2R基因的表达等，GC则通过GR的活化而AP-1的活性以对抗细胞因子的作用。其它转录因子如NF-κB及NF-AT等也受GC的负性调控。此领域的研究将对合理的药物设计及相关的临床实践具有指导意义。

2.龙激素一般而言，睾酮等雄激不经对免疫功能有抑制性作用。睾酮可减少人泪腺中IgA的产生，这一作用为雄激素所独有。在睾酮的作用下，胸腺的重量和体积均减少。小鼠迟发型皮肤超敏反应及抗体的生成亦受睾酮的抑制，去势可逆转这些变化。睾酮还可降低实验动物对许多细菌、支原体、寄生虫及病毒感染的抵抗力，表现为感染后的致死率及肿瘤发生率明显升高，去势为着能逆转这些改变。

与孕酮及E2相反，睾酮阻抑乳腺上皮细胞表达Ia分子。此外，IM-9系淋巴细胞膜上SP受体（NK1受体）的睾酮的作用下Kd值增大，提示睾酮对SP这一神经源性炎症介质的作用有一定影响。

3.雌激素雌激素可提高体液免疫力而减低细胞免疫机能。

（1）对体液免疫功能的影响：E2促进子宫分泌IgG，也使子宫内膜上皮细胞的IgA含量增加。C57BL小鼠接受雌激素后，针对SRBC的溶血性抗体滴度上升，面C3H小鼠无此反应，提示该作用存在品系差异。

（2）对细胞免疫功能的影响：雌激素制剂能降低胸腺重量，减少胸腺中淋巴细胞数目，但可增加脾脏的重量及脾细胞数。生理条件下，雌性小鼠的脾细胞数目也较雄鼠为多。在去卵巢的雌性大鼠，E2可引起胸腺萎缩。E2还能强烈地抑制PHA及ConA等高层的大鼠胸腺细胞增殖反应。E2抑制小鼠及人的外周血T淋巴细胞DNA的合成，E2还降低NK细胞的活性，减弱poly I-C及短小棒状杜菌对NK细胞的刺激作用，同时增加小鼠实验性或自发性肿瘤的发生率及转移率，延长同种异体皮肤移植物在小鼠的存活时间。去垂体大鼠给予PRL可恢复免疫功能，而同时切除卵巢后，PRL不足以完全恢复免疫功能，必需合用E2方可秦效。FE尚能提高肥大细胞的数目，刺激肥大细胞的功能。

4.醛固酮醛固柄借胞膜受体而快速影响人单个核白细胞的Na⁺交换，从而改变细胞内的高子尝试及细胞体积，其机制可能与IP3的生成有关。

（二）甲状腺激素

甲状腺激素对体液免疫和细胞免疫均有促进作用。新生及年轻大鼠去甲状腺后，将引起外周血淋巴细胞数目降低，抗SRBC的抗体反应下降，脾细胞对PHA刺激的增殖反应减弱，这些效应有一定的时间依赖性，即新生大鼠去甲状腺后的上述变化发生于断乳后，而年轻大鼠亦需经40-60日显类似改变。可见，甲状腺对免疫机能有正性调控作用。遗传性免疫缺损的Snell-Bagg小鼠给予生长激素（GH）及T4后可重建其免疫功能。T3可能增加幼龄小鼠胸腺上皮细胞数目，并增大髓质体积。长期给予T4可提高外周血淋巴细胞数量，特别是T细胞数目。在小鼠及人，甲状腺激素均促进淋巴细胞对丝裂原的增殖反应，并有明显的剂量依赖关系。

（三）蛋白质及肽类激素

1.GH人的GH由191个氨基酸残基组成，不同种属的GH结构和活性有较大的差异。GH是腺垂体激素中极重要的免疫调节因子。GH受体是红细胞生成素（EPO）受体超家族的一员，GH既可借助受体直接影响免疫细胞的功能，也可由胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor,IGF）的介导而间接作用于免疫细胞，因GH诱导IGF的生成，且IGF-I受体分布于所有外周血单个核细胞膜上。GH可影响免疫系统的各个环节，其中胸腺为其主要的靶器官。

（1）小鼠去垂体后胸腺体积和重量减少，淋巴组织萎缩，DNA合成减少，由抗原诱发的抗体反应减弱，脾脏中NK细胞活性下降。大鼠去垂体后素现为胸腺和淋巴结的增殖反应减弱，脾脏中DNA代谢速率慢，皮肤移植后排斥反应受抑制，难以诱发佐剂性关节炎，且抗体合成锐减。给予GH则可逆转去垂体后的上述变化。

（2）儿单期重体功能低下引起侏儒症，伴有贫血及EPO降低。以GH治疗则促进生长，增加骨髓中淋巴细胞的数目并加速血，尿中EPO含量也增高。

（3）隐生遗传性垂体性侏儒小鼠（Snell-Bagg小鼠）的免疫机能较差，突出表现为胸腺退化早，外周淋巴组织及骨髓中细胞稀少，免疫反应性降低等。以GH及T4联合处理此株小鼠，可防止胸腺萎缩，提高淋巴细胞数目，恢复免疫机能。GH的这一作用可能是由胸腺介导的，因去胸腺后GH促进免疫功能的作用消失，现已发现GH能促进胸腺激素的释放。

（4）衰老时，GH分泌减少，免疫功能降低。结予GH媃中恢复免疫功能，促进胸腺激素的分泌，可速T细胞前体进入胸腺，并处长衰老小鼠的寿命。分泌GH的GH3垂体瘤细胞移植也可增加胸腺体积和胸腺细胞数目。

（5）GH促进正常人T细胞集落的形成，并刺激淋巴细胞的增殖。GH可加强PMA对单个核细胞释放H₂O₂的刺激效应。GH还可加强单个核细胞的趋化活性，此作用可被SS所拮抗。Mφ在GH刺激下对低密度脂蛋白（LDL）的摄取和降解加速。新近报道证明，重组GH可直接刺激B细胞增殖及分泌Ig。

基于上述事实，有人提出可应用GH治疗骨髓功能衰竭、免疫功能低下以及抗衰老。

2 .PRLPRL存在于所有脊椎动物体内。在低等变温动物，PRL可能主要参与对渗透压、生长、发育和代谢等的调节。而一地哺乳动物及鸟类，PRL与生殖功能密切相关，如刺激哺乳动物乳腺的发育和分泌乳汁，雄性附性器官的生长和分泌，加速雌体的黄体生成及溶解等。在分子结构上，PRL与GH及胎盘催乳素均二盼相似，且PRL与GH的各血特异性受体录属于红细胞生成素受体超家族。同GH相似，PRL也对免疫功能珍有正调节作用。

PRL不仅促进乳腺发育和泌乳，还能提高乳腺中分泌IgA的细胞数目，淋巴细胞游走进入乳腺。母乳中PRL浓度与婴儿血浆IgG及T淋巴细胞数目成正相关，说明母乳喂养是重要的免疫刺激作用。去垂体动物于肾囊下埋植同种异体垂体后，可恢复多种免疫功能，如抗SRBC的抗体形成，对DNCB的接触致每及佐剂性关节炎的发生。已知移植垂体主要分泌大量的PRL，故PRL可能是移植重体恢复免疫力的主要因素，因为单纯给予PRL媃中恢复去垂体动物的免疫机能。反之，向去重体动物注射抗PRL抗血清，则支物发生贫血甚至死亡。抑制PRL分泌的药物也同样抑制动物对DNCB的接触性超敏反应。

PRL的免疫调节作用涉及如下方面：①促进抗体合成；②刺激法氏囊细胞的分裂增殖；③促进胸腺组织的增生，诱导腈胎期胸腺细胞表达Thy-1抗原及T细胞抗原；④与IL-2协同刺激T细胞的克隆增殖，并诱导其表达IL-2R，对克隆的 T细胞L2株系，PRL也与IL-2协同诱导其表达干扰素调节因子（IRF-1），C-myc，ODC（鸟氨酸脱羧酶）、组蛋白及cyclin B等分子，促进T细胞的增殖；⑤刺激大鼠Nb2淋巴瘤的增殖，并抑制Dex引起的DNA断裂，防止及对抗Nb2细胞的Dex作用的凋零；⑥激活Mφ；⑦激活NK细胞，并与IL-2协同诱导LAK活性。

3.ACTHACTH为39肽，可影响多种免疫细胞。在整体水平，ACTH的效应至少经由二条途径，其一是刺激GC的分泌而间接引起免疫抑制，其二是借助其在免疫细胞膜上的特异受体而直接影响免疫功能。ACTH纯制剂引起胸腺萎缩及脾萎缩，伴有淋巴细胞数目减少，而去肾上腺后此效应仍然存在。

（1）ACTH对B细胞功能的调节：ACTH在体外可抑制T细胞依赖性抗原（如SRBC）及非信号依赖性抗原（如DNP-Ficoll）的抗体反应，减少PFC数目。此作用具有明显的ACTH分子结构特异性，如ACTH（1-39）为抑制性的，而ACTH（1-24）无效。ACTH还可与IL-2或DCGF协同刺激正常的B细胞生长和分化。对BCL1细胞系而言，ACTH可能以自分泌方式促进其增殖。

（2）ACTH对T细胞功能的调节：ACTH抑制T细胞产生IFN-γ，并调节IL-2的生成。新近发现，Jurkat细胞膜上CD3分子的γ链磷酸化过程也受ACTH的负性调控。ACTH能增强混合淋巴细胞反应（MLR）中的细胞毒作用。此外，ACTH能完全阴止IFN诱导Mφ的杀伤肿瘤活性，并抑制腹腔Mφ的MHCⅡ类分子表达。

4.β-ENDβ-END与ACTH来源于共同的前体POMC，由于β-END既能自重体释放，也可在免疫细胞中合成，且其受体广布于多种免疫细胞，故β-END具有广泛的免疫调节作用。

（1）β-END对T细胞的影响：β-END可促进T细胞的增殖反应，但也有相反报道。β-END还能抑制T细胞表达IL-2R，抑制人外周血T细胞（HPBTL）的玫瑰花环形成率，改变T细胞膜上CD3原的表达，影响PHA引起CD3γ链的磷酸化以及干扰CD3-TCR复合物的内化过程。

（2）β-END对其它免疫细胞的影响：β-END以剂量依赖方式促进NK细胞的细胞毒作，并可活化Mφ促进其吞噬和趋化活性，并可调节MHC Ⅱ类分子的表达。

除β-END外，α-END，γ-END强啡肽（dynorphin），M-ENK及L-ENK等阿片肽类均可借助各种阿片样受体调节免疫细胞的功能。

5.CRH作为41肽的下丘脑激素，CRH至少经由二条途径影响免疫机能：CRH可单独或与AVP协同刺激ACTH的释放而激动GC的分泌，后二者均具有广泛的免疫抑制效应；CRH借助免疫细胞膜上的受体而直接影响免疫细胞。鉴于CRH可由胸腺及脾脏等免疫器官合成，故CRH可能具有重要的生理性免疫调节作用。CRH抑制人外周血单个核细胞分泌IL-1β及IL-6，CRH可能首先抑制IL-1β的生成，引起IL-6继发性分泌减少。妊娠时CRH及GC的血浆中浓度均升高，故可能抑制母体对胎我的免疫反应。

也有文献报道了CRH的免疫增强作用，CRH可刺激人外周血单个核细胞分泌IL-6，抑制IFN-γ的分泌，但不影响此类细胞的增殖及IL-1β的分泌。有报道nM水平的CRH能刺激人外周血单个核细胞分泌IL-2及IL-1，增强LPS及PHA分别对IL-1及IL-2的促分泌反应，刺激β-END的分泌。CRH亦能促进淋巴细胞的增殖，IL-2R（Tac）的表达水平，并可调节NK细胞介导的杀伤细胞作用。

6.LHRH胸有少脾脏不仅含有CRH及其mRNA，也有CRH的受体表达，且此类受体直接分布于大鼠及小鼠的淋巴细胞上。目前认为，胸腺可能是衰老的时钏。老龄大鼠胸腺重量呈进行性减轻，同时伴有CRH受体数目的减少，而给予CRH强效类似物（LHRHA）可逆转这些改变，并在单用或合用ConA时促进胸腺细胞的增殖反应，刺激IL-2R的表达。LHRH-A主要影响CD4+或CD8+T细胞亚群。雄鼠去势也可引起类似变化，如再给予LHRH-A则呈协同作用。LHRH在体内或体外均具有促进免疫功能的作用。

7.SP在从多神经肽中，SP的免疫调节效应研究最为广泛和深入。SP可影响所有的免疫细胞。

（1）SP对人外周血淋巴细胞的作用：SP有剂量信赖性的促进淋巴细胞增殖效应，并加强ConA及PHA的刺激反应，SP受体拮抗剂可抑制此反应。因此SP可能是T细胞的丝裂原或辅助丝裂原。SP还可刺激小鼠脾淋巴细胞、肠壁Peyer氏结及肠系膜淋巴结淋巴细胞的增殖。SP及其N端片断SP1-4可防止大鼠应激所致的胸腺萎缩，在对镍过敏的个体，SP加强硫酸镍的促T淋巴细胞增殖效应。另有发现，SP不依赖受体介导亦能升高人T细胞内Ca²⁺浓度。

（2）SP对B细胞的作用：SP促进B细胞分泌Ig的报道较为一致。SP刺激体外培养小鼠Peyer氏结、肠系膜淋巴结及脾脏来源的B细胞IgA的合成分别增加约300%、50%及70%。体内给予SP1-7日后，上述三种组织的淋巴细胞在培养时IgA及IgM的合成明显增加，此作用为生理性的，因所用SP剂量在生理波动范围内。SP对IgA合成的影响最明显，提示SP参与调节憉部免疫。

（3）SP对单核-巨噬细胞的作用：SP既能促进其吞噬和趋化游走活性，又可刺激其的氨化爆发反应（oxidative burst），促进多种介质的释放，且所需DP尝试较低。如小鼠腹腔Mφ及人外周单核细胞的SP及SP1-4作用下吞噬功能增强，SP刺激豚腹腔Mφ的有氧呼吸，加强花生四烯酸的代谢，生成和放出O2-、H202、TXB2、PGE、6酮PGF1α、LTC4及溶酶体酶ADGase（β-D-2-乙酰氨-2-脱氧葡萄糖苷酸酶）等，SP促进人外周血单核细胞释放IL-1、IL-6及TNF-α，促进IFN-γ的合成与分泌，诱导小鼠Mφ细胞系P388D1细胞释放IL-1，SP可还与M-CSF协同刺激小鼠骨髓单核-巨噬母细胞系的增殖反应。通过以上作用SP间接地调节Mφ与T细胞间的识别、抗原加工及提呈等过程。

（4）SP对中性粒细胞及嗜酸性粒细胞作用：SP在生理浓度即可刺激人多形核白细胞的趋化运动，明显增强C5a 所致的中性粒细胞趋化、游走运动及吞噬杀菌活性。SP还能促进中性粒细胞粘附于支气管上皮细胞，故可能参与呼吸道的病理过程。此外，SP可通过肥大细胞而促进粒细胞的浸润。SP对嗜酸性粒细胞的影响不甚明了，但SP同样由肥大细胞脱颗粒而吸引嗜酸性粒细胞的渗出和游走，缺乏肥大细胞的WBB6F2-W/Wγ及WCB6F2-SL/SL2系小鼠无此反应，而当这类小刀竕别移植同种骨髓细胞或局部注射小鼠肥大细胞后，皮下给予SP即可引起该部位的嗜酸性粒细胞的渗出反应。

（5）SP对肥大细胞的作用：在人及多种实验动物均证明了SP刺激肥大细胞释放组织胺的效应。SP不促进5-HT自大鼠肥在细胞的分泌。SP诱发组胺及5-HT释放反应十分迅速，30秒内释放量可达最大值的90%，并依赖于糖酵解和氧化磷酸化过程。SP的这一作用是由G蛋白介导的，不需要胞外Ca2+的存在，也不引起IP3及DAG的含量变化，且IgE诱发的组胺释放与SP的效应间无交叉脱敏现象。肥大细胞能表达及分泌许多细胞因子，如TNF-α、IL-1、IL-3、IL-4、IL-6和GM-CSF等，SP则选择性地促进肥大细胞系CFTL12表达TNF-αmRNA及释放TNT-α。上述作用表明SP对肥大细胞的影响与过敏疾病的发生和发展有密切的联系。

（6）SP对其他细胞的作用：SP促进成纤维细胞、滑膜细胞等结缔组织细胞的增生，并协同IL-1的致成纤维细胞增殖活性，并可刺激其释放胶原酶及PGE2。险些，SP诱发肥大细胞分泌组胺，从而引起血管扩张、血浆外涌及炎性细胞浸润，导致局部充血水肿。在溃疡性结肠炎、十二指肠溃疡、类风湿性关节炎及佐剂引起的实验性关节炎等病变部位，SP含量明显升高，胸膜腔炎性渗出液中及家兔内毒素休克时血中SP浓度也上升，这些事实均提示SP作为一种炎性介质参与重要的免疫病理过程。

8.血管紧张素Ⅱ（AⅡ）对AⅡ的免疫调节效应了解不多。已证明AⅡ刺激人外周血单核细胞氧化爆发反应，增强其胞内伤能力，但不影响其化学趋性，低浓度AⅡ（10-9M）的作用由对百日咳毒素（PTX）敏感的G蛋白介导，引起胞浆中Ca2+浓度上升；而高浓度的AⅡ（Ca-6M）引起Ca²⁺内流加速，PLA2活性增强，刺激花生四烯酸的代谢及促进PKC的移位。

9.SSSS可使大鼠灌流肝脏Mφ的胞饮活动增强，并以温度及Ca2+依赖方式刺激大鼠腹腔肥大细胞释放组胺。SS还能对抗VIP引起的大鼠淋巴细胞中腺苷酸环化酶活性增加。

10.FSH（卵泡刺激素follicle-stimulatinghormone）及LH（黄体生成素，luteinizing hormone）胸腺外皮质层有LH免疫阳性细胞的分布，而在其内层皮质和髓质有FSH免疫阳性细胞的分布，提示LH和/或FSH可能参与胸腺细胞的发育和功能。

11.胰岛素在小鼠，胰岛素可改变ConA引起的淋巴细胞增殖反应，与LPS联合应用可增加抗体形成细胞数目，胰岛素在不改变血糖浓度剂量时能加强小鼠过敏性休克的发生，并抑制角叉菜胶所致的足垫的肿胀。在人体，胰岛素可促进MLR中的DNA合成，抑制ADCC功能。生理尝试的胰岛素即可加强单核细胞的纤溶性，促进其对静止颗粒的吞噬，并提高多形核白细胞的趋化活性。

（四）经典神经递质

1.儿茶本分胺从支配淋巴器官的神经末梢释放的去甲肾上腺素（NE）及肾上腺髓质释放的肾上腺素（Adr）和NE，经由α及β受体影响各种免疫细胞及免疫功能。儿茶酚胺的作用复杂多样，报道不尽相同。异丙肾上腺素可引起小鼠胚胎胸腺细胞表达Thy-1抗原。Adr可降低人T淋巴细胞对丝裂原刺激的增殖反应，降低体液免疫应答，导致抗体合成减少及I型超敏反应受抑制。对吞噬细胞影响的研究结果不一致，如Adr和NE在生理浓度时抑制Mφ分泌IL-1，而另有报道称α2受体兴奋促进Mφ释放TNF。Adr和NE抑制吞噬细胞的趋化游走及吞噬活性。儿茶酚胺还降低移植排斥反应，改善GVHR。新近发现，儿茶本分胺还可作用于脑血管内皮细胞，促进MHc I及类Ⅱ类分子表达，但NE季节低人星形胶质细胞瘤MHCⅡ类分子的表达。

2.ACh胆碱能药物如氨甲酰胆碱（carbachol）可升高人外周血T细胞的E花环形成率，此反应可被阿托品所阻断，说明有M受体的参与。Ach还经由M受体提高大鼠T淋巴细胞的细胞毒作用，促进PHA所致的淋巴细胞转化和蛋白质合成。在离体人肺组织，ACh刺激组胺的释放，此效应亦受阿托品的拮抗。低剂量的ACh直接刺激肥大细胞释放组胺。ACh参与肠敏反应的发生，如牛乳中含β-乳球蛋白，可引起对牛乳的过敏反应。β-乳球蛋白能诱发迷走末梢释放ACh，可为肠道内源性免疫介质。

3.5-HT5-HT即可作为神经递质，亦可由血小板及肥大细胞释放。5-HT能解除T细胞增殖的抑制因素，影响NK细胞活性，抑制Mφ表达Ia分子。

4.褪黑素松果体与免疫功能与有密切的联系。以药物阻断松果体的功能、摘除松果体或动物连续光照等措施，均显著减少初次抗体合成反应及抑制混合淋巴细胞反应。而经予褪黑素可逆转这些变化。褪黑素还可促进小鼠脾细胞生成IFN-γ。

三、应激对免疫系统的影响

（一）经典的应激概念

各种伤害性刺激引起的一系列非特异的定型反应均可称为应激，表现为下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴系（HPa axis）及交感神经-肾上腺髓质系统的兴奋，并伴有众多组织和器官的功能变化。应激不仅取决于外界环境因素的变动，还肥个体心理因素的影响。

构成应激性刺激的内外环境因素，可分为躯体性为主的、以心理性为主的及混合型三类（表10-3）。

表10-3 应激时血浆中激素水平的变化趋势

增多：儿茶酚胺，NE，Adr,dopamine

CRH-ACTH-GC

β-END，HG，PRL，suppressin

ADH,RAA(renin-angiotensin-aldosterone)

NPY

PGSs,TXs,kinins

IL-1,IL-6

降低insulin,LH,testosterone,TSH(寒冷时除外)

注：部分引自徐仁宝（1991）

（二）应激对免疫系统的影响

十余年来，应激对免疫系统的影响倍受重视。动物实验及人体观察证实，应激对免疫的影响主要是抑制性。

（1）以电击作为痛性应激刺激，可降低大鼠淋巴细胞对PHA的增殖反应，这一作用有明显的组织差异，如脾脏淋巴细胞较易对电击刺激发生适应。电击还可减弱脾脏中NK细胞活性，抑制Mφ生成H₂O₂。这些改变主要是由阿片样受体介导的。

（2）以2-脱氨葡萄糖（2DG）抑制细胞对葡萄糖的氧化和利用作为代谢性激模型，也获得类似结果。此应激反应可减少实验性自身免疫性疾病的发生率及其严重程度。

（3）实验动物的饲养条件，特别是每笼饲养动物只数等因素亦明显影响机体的免疫力，如使T细胞依赖性抗体生成减少，T细胞转化率降低。此种影响有种属差异和性别差异，所产生的影响为一过性，的主要影响Th细胞，IL-2的生成，且不依赖于肾上腺的的存在与完整。

（4）应激降低小鼠对HSV感染的免疫力，减少脾脏中细胞毒性淋巴细胞数目，增加小鼠实验性肿瘤的的转移率。

（5）人类外科手朴作为一种典型的应激刺激，可导致血浆中激素和细胞因子浓度的变化，如GH、T4及IL-2等降低，而GC及IL-6升高，这些变化可被PG合成阻断剂消炎痛所阻断，淋巴细胞对PHA的反应降低。儿童脑损伤后，血中淋巴细胞减少，以Th及Ts的减少为最明显，同时白细胞的吞噬能力下降，IgM降低而IgA含量上升。机体缺氧后，首先引起外周血淋巴细胞增多，CD16+细胞增加，NK细胞活性及受刺激后的活性均上升，随后伴有细胞数目的减少。

（6）心理因素对人免疫功能的影响较为显著。如观看外科手术电影构成被动应激，可降低淋巴细胞对ConA的反应，减弱B细胞对PWM刺激的增殖反应，但以进行紧张心算作为主动应激时，仅表现出淋巴细胞对ConA所致的增殖反应下降。孤独感强或易激惹等个性心理特征能明显影响分裂原对淋巴细胞的促增殖反应，同时IL-2R表达水平下降。考试压力及婚姻不和等情感性应激刺激常伴有血中抗HSV、抗EBV或抗巨细胞病毒的抗体滴度上升，CD4+细胞及NK细胞的百分比率及活性也相应降低，提示应激可能降低免疫力，使体内潜伏病毒激活。另外，精神疾患伴有免疫功能失调亦是公认的。

（7）心理性应激与许多人类疾病的发生和发展关系密切。如在回顾性或前瞻仰性调查研究中发现，儿童型糖尿病、Crohn's病、类风湿性关节炎、眼葡萄膜炎、Graves病及上呼吸道感染等疾病与各种心理应激事件有不同程度的关联。这些心理应激事件中，突出的有亲人去世、离婚和失业等生活变故。心理性应激也可能提高肿瘤发生率和转移率。

对应激的可控制或预见性能有效地改善或不出现应激反应。短期应激刺激呈现免疫抑制，而较长期应激则常引起免疫增强。如以声音为应激条件时，小鼠NK细胞活性、淋巴细胞对PHA等的增殖反应即是如此。温和急性的应激训练，可提高淋巴细胞转化水平。

（三）应激影响免疫功能的机理

各种应激引起免疫功能改变的机理较为复杂，举例如下。

（1）CRG-ACTH-GC轴系统的激活。

（2）交感-肾上腺髓质系统的激活。

（3）阿片肽类的参与如，β-END、M-ENK、L-ENK、Dynorphin等。

（4）GH、PRL、α-MSH分泌增加，LH、FSH、TSH（冷刺激除外）等分泌减少，α-MSH可对抗细胞因子激活HPA轴系的作用。

（5）IL-1、IL-6等的释放。

（6）垂体前叶生成的suppressin(暂译抑制素)，为63kDa的蛋白质，具有较强的免疫抑制效应，由ACTH、GH及PRL等刺激细胞生成，故可推测其为应激性激素，参与对免疫功能的抑制性调控。

（7）应激时血清中出现多种免疫抑制因子。如手术、烧伤、失血等均刺激机体生成多种血清免疫抑制因子，可抑制淋巴细胞生成IL-2与GC及PGE2等无关。非创作性应激也可引起血清中出现一种免疫抑制因子，其性质为耐热的6kDa的多肽，可抑制正常小鼠淋巴结淋巴细胞的增殖，该因子的生成需中枢神经系统的参与，但不涉及肾上腺素及β-END。

由于应激时众多神经内分泌功能变化，可以多重途径和水平改变机体的免疫力，特别是近年血清免疫抑制因子及腺垂体的suppressin的发现，将有助于阐明应激时神经免疫内分泌相互作用的变化规律及生理或病理意义。如应激时的免疫抑制可保护机体免受更严重的损伤，但另一方面却降低机体对病原体的抵抗力和免疫力，容易引起感染或肿瘤的发生。

四、神经系统定位损毁对免疫功能的影响

（一）中枢神经结构损毁的效应

早期有关中枢神经系统影响免疫的工作主要采用于核团及束路损毁技术，如电解损毁、手术切割或化学损毁等方法。在1958年即观察到下丘脑结节部的破环可改变过敏等免疫反应的发生和发展。以后研究进一步发现，中枢神经系统中许多部位损伤后均可引起免疫机能变化，如下丘脑内许多核团损毁，常引起抑制效应，提示这些区域为免疫反应增强区。损毁下丘脑前区后，脾细胞及胸腺细胞的数目减少，抗原及丝裂原刺激所致的淋巴细胞增殖反应减弱，不易发生实验性变态反应性脑炎。小鼠下丘脑腹内侧部、背内侧部及弓状核的破坏导致NK细胞活性降低。啮齿动物的结节漏斗区损伤可促进肿瘤生长。在边缘系统，核团损毁的结果多为免疫增强效应，如乳头体、海马列及杏仁核的破环均表现为提高淋巴细胞的增殖水平，海马破坏还增加胸腺细胞数目。人大脑皮层受损后的免疫机能变化似有某些特点，即左侧皮层损伤伴有脾细胞数目降低，淋巴细胞增殖反应减弱，NK细胞活性下降，但右侧皮层受损则无上述改变，提示大脑皮层在免疫机能调控上的分工及侧化。临床观察说明，左利者易患免疫性疾病也支持上述实验结果。由于单侧皮层损伤后的免疫变化于术后3周消退，这提示可能有某种代偿性机制的存在。鸡胚脑部分切除或损毁可引起胸腺上皮细胞的减少，提示在胚膙发育期，神经系统与免疫系统间即有功能的联系。

以上工作也存在一些特解难题。其一，从方法学角度考虑，中枢结构损毁难以做到高度局限精确，常殃及许多结构和通路，故引起的免疫状态改变很难认为是部位或区域特异的。其二，这些效应的发生途径及机制绝大多数尚不清楚，仅少数资料表明：中脑导水管及颖核损毁后的免疫增强效应系由副交感神经对胸腺的直接支配所介导的；中枢损毁效应不涉及GC，但与重体激素有关。

（二）外周神经损毁的效应

脾神经切除后，小鼠对SRBC刺激的抗体反应增强，新生及成年动物整体给于6-羟多巴（6-OH-OA）可选择性破坏外周交感神经，结果使T细胞非依赖性抗原刺激引起的免疫应答增强。

切除免疫动物单侧的第二颈交感神经节能加强同侧引流区淋巴结的PFC数目，用α-甲基酷氨酸以抑制肾上腺髓质激素的合成则可进一步加强此反应，说明交感神经去甲肾上腺素能系统对免疫的紧张性抑制效应。外周交感神经的免疫调节作用亦存在种属差异，例如小鼠对交感神经损毁所引起免疫变化较大鼠更明显。

五、条件反射对免疫功能的影响

（一）免疫性条件反射的研究概观

俄国学者的早期研究工作已发现可针对免疫应答建立起经典式条件反射。至70年代，采用以免疫抑制药物环磷酰胺为非条件性刺激（unconditionedstimulus, US），以饲饮糖精水的味觉刺激作为条件刺激（conditioned stimulus,CS)，同时给大鼠上述两种刺激，经过一段时间后（3日），再单独给予CS，可引起明显的免疫抑制，表明为T细胞依赖性抗体（抗SRBC）合成减少，而对照组均无此反应，说明已建立起能改变免疫应答的行为式条件反射。以后的研究表明，同样可建立起对细胞免疫的条件反射，并可用以延长患自身免疫性疾病（红班狼疮）小鼠的寿命。另外，条件反射也可导致免疫增强效应，如提高NK细胞活性等。表10-4归纳了行为式条件反射引起的免疫应答改变。

表10-4　行为式条件反射引起的免疫效应变化

条件刺激	环磷酰胺	免疫变化
味觉	环磷酰胺	针对SRBC的抗体反应↓
		抗TNP-LPS抗体↓
		抗流产杆菌抗体↓
		GVH↓
		延长患自身免疫性疾病小鼠的寿命
		佐剂性关节炎病变关轻
		脾NK细胞活性↓
	抗淋巴细胞血清、左	混合淋巴细胞反应减低
	旋噗唑	血中CD8+↓
嗅　觉	抗原（BSA+佐剂）	抗原引起的组织胺释放↑
	polyI:C	NK细胞活性↑
		对肿瘤抵抗性↓
嗅觉+灯光（移植过程）	同种异体皮肤移植物	细胞毒性T淋巴细胞前体↑

引自：Grossmann,Hervberman和Livnat（1992）

（二）免疫性条件反射的发生机理假说

条件刺激引起免疫功能改变的机制尚不清楚，GC浓度上升并不能完全解释条件反射导致的免疫抑制效应，因为以US刺激海豹发GC分泌时并不改变免疫应答。目前有两种学说解释条件反射的免疫调节机理。

1.脑内关联性学习模式（associative brain learning paradigm)　该学说认为US引起的免疫信息和CS信息作为两个相关信号，可激活两种神经通路，并且在两个中枢神经环路间建立和强化相关的联系（结构的功能性的）。嗣后单独给予CS时，这两个环路均被激活，由此引发针对免疫系统的选择性信号，即对免疫应答产生调节作用，以图10-3表示如下。

图1-3 脑内关联性学习过程模式

根据Grossmann,Heberman和Livnat等（1992）修改

注：US:非条件刺激　CS：条件刺激　IR：免疫应答

2.免疫系统内部的关联性学习模式　（associative learning within the immunesystem）　其核心内容是将CS的关联性学习过程定位于免疫系统内部。当抗原或药物刺激淋巴细胞时，某些淋巴细胞对由此生成的辅助信号的敏感性增强，同时中枢神经系统对条件刺激发生反应，引起外周激素或递质的释放增多。这样，激活的淋巴细胞可同时对两套信号发生反应，并有定型化免疫应答的记忆功能。当单独用CS刺激，CS引起相应的神经源性输出信号，产生对这些免疫识记细胞的重复刺激信息，导致此类细胞激活，引发定型化免疫应答。如同时给予CS和US，则免疫应答较单独给予CS时更为明显。条件反射对免疫功能调节的实质是同时激活的淋巴细胞和辅助细胞获得对CS和US双重信号发生识记和定型反应的能力，以图10-4表示。

（三）免疫性条件反射发生途径实验分析

目前，许多证据支持前述第一假说，如以樟脑气味为CS，以Poly I-C为US，在小鼠建立起条件反射，结果引起脾脏中NK细胞活性增高。以后单用CS亦可观察到NK细胞的活性上升。进一步分析了这一条件反射的发生机制及途径，取得下述认识。

（1）由于Poly I-C能模拟病毒感染而明显促进IFN-β的分泌，因此单用IFN-β可取代Poly I-C成为US。

图10-4 免疫系统内的关联性学习模式

注：CS：条件刺激 US：非条件刺激 IS：免疫信号

NS：神经系号 IR：免反应答

（2）为探讨IFN-β是如何参与反射建立的，向枕大孔池注射100U的IFN-β也引起脾脏中NK细胞活性上升，而同剂量的IFN-β静注无效；将IFN-β抗体注入枕大孔池，可阻断条件反射的建立，但不影响US引起的反应。

（3）US以剂量依赖性方式影响免疫功能，如PolyI-C 10μg/小鼠能增加脾脏的NK细胞活性，但所生成的IFN-β少，不足以建立条件反应。PolyI-c 20μg/小鼠足以升高脾脏中IFN-β、IFN-α及其mRNA。以IFN-β注入体内作为US时，其剂量需达10000U方有效，而向枕大孔池中注入100U的IFN-β即可生效，因此以PolyI-C为US的中介信号为IFN-β，此信号可上传到脑内。

（4）CS为嗅觉刺激，US为给予免疫增强剂OolyI-C，此二种信号整合的部位可能在下丘脑。已发现条件反射的建立受多种因素的影响：预先给予纳屈酮阻断阿片肽的效应也阻断条件反应的出现，但用不透过血脑屏障的阿片受体阻断剂QNTX则无效，提示CS引起NK细胞活性上升的条件反射可能需阿片肽的参与，且可能作用于中枢神经部位。

（5）以药物耗竭中枢儿茶酚胺，可防止条件反应的发生，提示中枢内儿茶酚胺参与条件反射的建立和再现。

上述结果说明，条件反射的建立涉及两种记忆，其一为存贮于嗅觉系统中的CS记忆，其二为CS和US关联记忆，存贮于感觉系统以外的中枢部位，有可能是下丘脑。这与第一个学说相吻合。

第四节　免疫系统对神经内分泌系统的调控

神经免疫内分泌学中另一重要领域地免疫对神经内分泌机能的影响。目前这方面的研究进展较快，突出反映在：（1）免疫应答的发生和发展可影响中枢及外周神经系统功能活动及经典激素的分泌；（2）神经内分泌组织及细胞有多种免疫因子的受体表达；（3）免疫因子如白细胞介素可在神经内分泌组织中稳定合成或诱发产生；（4）免疫因子借助受体发挥其对神经内分泌系统的广泛影响。

一、免疫应答过程中神经及内分泌变化

（一）体液免疫应答必变外周淋巴器官中NE的含量

体液免疫应答的主要器官是脾脏和淋巴结。以T细胞信赖性抗原SRBC免疫3-4日后大鼠脾脏中NE含量显着降低，其降低程度和持续时间与免疫应答的强度成反比，且脾脏中NE代谢更新率也减低。以SRBCA或福氏完全佐剂等皮下免疫动物，则引起注射区域的淋巴结中NE含量减少。这些观察说明，抗原诱发抗体生成反应的同时伴有支配脾脏及淋巴结的交感神经活动改变。不仅如此，脾脏交感神经的基础活动亦受免疫调控。如无菌饲养大鼠和无特定病菌大鼠相比，后者免疫活动基础水平高，其胸腺、脾脏及淋巴结中NE含量则较低。已知NE及Adr等肾上腺素能物质对免疫功能的影响主要是抑制性的，因此在体液免疫过程中淋巴器官内NE水平降低，提示可能其合成减少，即交感神经活动减少，从而解除其对淋巴细胞的紧张性抑制作用，或因免疫应答过程中可能促进了NE自神经末梢的释放（不伴有相应的合成增加），以局部负反馈的方式由NE节制免疫应答的程度及范围。

（二）体液免疫过程对中枢神经系统的影响

在抗原刺激相机体后，下丘脑腹内侧核神经元的放电频率明显增加，其增加程度与免疫应答的强度及不同阶段有关。对抗原刺激不发生免疫应答的大鼠则无此现象。视前区及室旁核神经元亦有类似现象。说明中枢神经系统可感受机体内免疫功能状态，并据此向免疫系统发出调控信号。

免疫高应答动物接受抗原刺激数日后，发现下丘脑内NE含量下降，代谢更新率也明显降低，在PFC达高峰时，NE含量及代谢率的降低最为明显。用ConA刺激的脾细胞上清液中也含有可降低脑内NE含量及代谢率的活性物质（可能为IL-1）。

（三）体液免疫过程伴有血中神经内分泌激素水平改变

抗原免疫动物血浆中GC含量上升，且升高的程度与免疫应答的强度相关联。并发现体液免疫过程中GC浓度变化与活化淋巴细胞分泌的活性物质有关，该物质称糖皮质激素诱导因子（glucocorticoid inducing factor,GIF）,通过下丘脑促进CRH的释放从而激动HPA轴。除哺乳动物外，鸟类受抗原刺激后也有GIF生成，提示GIF在种系遗传上的保守性。经分析，鸡的GIF为16-18kDa的碱性蛋白质，并证明其为IL-1β。由于GIF激活HPA轴后，HPA轴中的ACTH及GC均有强大的免疫抑制效应，故可反馈性地调节体液免疫应答的强度及时程。这一现象可能与“抗原竞争”有关，即第一种抗原刺激引发的反应，伴有HPA的激活，而激活的HPA轴将抑制机体免疫系统对后继抗原刺激的反应。

肥胖种小鸡是自发性自身免疫性甲状腺炎的动物模型，这种小鸡存在神经免疫内分泌改变，即以抗原刺激后，血中GC不升高，可能由于这种动物HPA轴系中有功能缺陷，对GIF反应性降低，并发现这一缺陷受自体显性基因控制且与肥胖株特的内源性禽类病毒（eV22）有遗传联系。由于此种动物免疫（GIF）→神经内分泌（HPA）反馈通路的受阻，因此对外源或内源性抗原的免疫应答增强。此种小鸡在生后注射皮质醇可防止以后出现自发性自身免疫性甲状腺炎，表明免疫应答发生过程中GC的升高对机体内环境的稳定和正常以及对机体的保护均具有重要的生理意义。

以上事实表明，免疫系统可做为中枢神经系统的感受器官，感知机体内环境的化学性和生物性动态变化，神经内分泌系统对此作为精确的调控，保障机体的内环境的稳定和生理活动的正常进行。

二、细胞因子对神经内分泌系统的影响

细胞因子作为免疫递质可影响神经内分泌的各项机能，其作用的生物学基础有以下几方面：（1）循环血中可检测到IL-1、IL-6、TNF、IL-2等细胞因子，且在一定条件下浓度有较大波动；（2）神经细胞及神经内分泌细胞可稳定或受诱导而合成IL-1、IIL-2、IL-6、LIF、TNF-α、TGF-β、IFN-α、IFN-β、IFN-γ等细胞因子；（3）神经细胞及神经内分泌细胞膜上有细胞因子的特异性受体分布；（4）脑内一些区域如终纹血管器（OVLT）、最后区、脉络丛及正中隆起等处缺乏血脑屏障，为循环血中的细胞因子影响中枢神经系统提供了直接途径，且在生后早期或某些病理条件下，血脑屏障发育末完善或通透性增加时细胞因子也可到达中枢部位；（5）由于淋巴器官具有神经支配，故由免疫细胞生成的细胞因子也可能作用于支配淋巴器官的内脏感觉性神经末梢，从而发挥其调节神经内分泌功能的效应，如IL-1、IL-2等可不同程度地影响神经元的放电活动。

（一）IL-1

1.神经内分泌细胞中IL-1的合成　在星形胶质细胞、小胶质细胞、神经元及胶质瘤细胞中均可检测到IL-1β及其mRNA的存在。垂体前叶TSH细胞、肾上腺髓质嗜铬细胞中分别含有IL-1β及IL-1α的mRNA。IL-1在中枢神经系统中的表达受发育、损伤、去神经传入等因素的影响。因此，有人认为IL-1可能作为神经递质而介电动神经元之间、神经元与胶质细胞之间、胶质细胞与胶质细胞或免疫细胞间的信息传递过程。

2.IL-1受体（IL-1R）在神经及内分泌细胞中的分布　海马列的颗粒细胞和锥体细胞层、脉络膜丛、嗅球、皮层及小脑神经元均有高密度的IL-1R分布，而下丘脑外密度较低，IL-1r mRNA的表达也见于海马神经元、脑桥和脊髓的中缝核系统及齿状回的颗粒细胞。但嗅球、大脑皮层及下丘脑未见IL-1r mRNA的表达，因此有人认为IL-1R主要由含5-HT的中缝核神经元合成，经中缝核的投射纤维借轴浆运输至上述脑区。交感神经节也有IL-1r mRNA的表达。垂体前叶细胞及AtT20小鼠垂体瘤细胞有IL-1R的分布，同样，睾丸的Leydig细胞及附睾细胞亦存在IL-1R。新近发现在卵泡破裂前，IL-1r mRNA以高水平表达于卵巢的初级及次级卵母细胞和颗粒细胞中。胰岛及β细胞也为IL-1R免疫阳性。尚未发现肾上腺皮质及甲状腺细胞有IL-1R的表达。

3.IL-1对神经及内分泌系统的影响

（1）神经系统：IL-1对神经系统的影响是多方面的，仅举例于下。

①IL-1在许多中枢部位如征髓、中脑网状结构、脑干及外侧下丘脑引起发热反应，此作用极为明显，表现为短暂而迅速发作的双峰热。由于IL-1生效需一潜伏期，且抑制前列腺素合成的药物亦阻止IL-1的作用，故IL-1的发热效应可能由类花生酸产物及β-END所介导。

②IL-1促进家兔、大鼠和猫非快动眼睡眠（non-rapideye movement sleep,NREMS）,但不影响快动眼睡眠相（rapid eye movement sleep,REmS）。当人处于NREMS时，血浆IL-1达高峰。猫CSF中IL-1水平也与睡眠时相相关。IL-1β分子中208-240肽段对家兔有致热及催眠作用，但此肽段不能影响胸腺细胞的增殖，提示IL-1可能以活性代谢片段形式调节睡眠。蓝斑内注射IL-1促睡眠作用6倍于IL-2及IL-3的效应。

③中枢注入IL-1可抑制摄食行为，抑制胃排空和胃酸及胃蛋白的分泌，并具有较广泛的镇痛效应。

④IL-1具有较强的促进星形胶质细胞及小胶质细胞的增殖效应，并促进胶质细胞合成TGF-β1、M-CSF、IL-6、IL-8、MCAF和PGE2，增加脑啡肽原mRNA的表达，降低胶质细胞SP受体的表达。

⑤IL-1能诱发视上核神经元放电，此效应涉及PG的合成及GABA能抑制性中间神经元。但也有报道IL-1β减弱下丘脑内葡萄糖敏感神经元的电话动，并引起大鼠海马列锥体细胞元的突触抑制，垕得可能与SS在IL-1β作用下分泌增加有关。IL-1的电生理效应似可引发VAP及OT的释放。

⑥IL-1增加GABA受体功能，可促进Cl^-的运转，增加通透性。IL-1作用于神经元，诱发外向慢电流，伴有钠电导导下降。IL-1的电生理效应似可引发AVP及OT的释放。

⑦IL-1对各种中枢神经递质的合成及代谢有明显的影响，如降低下丘脑内NE的含量，提高其代谢产物MHPG的浓度，增加5-HT的代谢产物5-HIAA（5羟吲哚乙酸）在脑脊液及海马中的含量。

⑧IL-1可激活CRH神经元，促进CRH基因的表达，此作用系由PG介导的。IL-1还抑制下丘脑分泌LHRH，并影响GHRH和TRH等的分泌。

⑨脑室内给予IL-1或人为促进脑内IL-1的合成可引起明显的外周免疫抑制效应，如NK活性降低、淋巴细胞对丝裂原刺激反应降低、IL-2分泌减少等。此效应系由CRH及交感神经系统介导的，由此亦形成神经内分泌免疫调节环路。

⑩在外周神经系统，IL-1增加交感神经节中SP的合成，促进雪旺氏细胞的增殖及LIF的mRNA表达。IL-1还提高胆碱乙酰化酶（choline acetyltransferase,ChAT）的活性而促进ACh的合成，诱导神经生长因子（nervegrowth factor,NGF）mRNA的生成。

（2）内分泌系统：IL-1对垂体前叶、肾上腺皮质和髓质、性腺、甲状腺以及胰岛等内分泌系统有广泛的影响。

①IL-1对垂体前叶激素的作用研究较多，但尚存争议。在体实验发现，IL-1或并用IL-6均能提高血浆中ACTH浓度，与IL-6及TNF-α协同增加ACTH对LPS的反应。有报道提示IL-1β经儿茶酚胺的介导在正中隆起水平调节ACTH的分泌。长期缓慢给予IL-1β也观察到ACTH及皮质激素的升高。去势雄性大鼠注入IL-1后，其LH分泌降低。离体实验中，在小鼠腺垂体瘤细胞系AtT20、大鼠垂体前叶及Cushing病患者手术切除的重体前叶培养细胞，IL-1均能促进ACTH的分泌，此作用可能由IL-1Rt I介导的，并能涉及如下方面：如促进POMC的基因表达，提高ACTH细胞对CRH的敏感性，维持细胞对拟肾上腺素能药物刺激的反应性，减弱受体脱敏现象。IL-1还可刺激GH、TSH及LH的分泌，而抑制FSH的释放。IL-1对PRL分泌的影响报道不一。IL-1通过类花生四烯酸产物的介导而刺激IL-6的分泌。IL-1对β-END分泌的刺激作用可能是PKC介导的，但也有报道认为此效应主要与fos及jun的表达升高有关而不涉及PKC。

②在肾上腺皮质，IL-1α及IL-1β以时间和剂量依赖形式，通过PGE等的介导而促进皮质醇的释放。也可由肾上腺皮质内部的CRH及ACTH系统介导而促进去垂体大鼠皮质酮的生成。IL-1α或TNF-α要调节肾上腺髓质嗜铬细胞合成ENK、VIP、NT及SP等神经肽。

③IL-1在睾丸可明显抑制Leydig细胞合成睾酮，因IL-1可阻抑17-α羟化酶-C17-20侧链裂解酶（P450C17）的表达，而后者为睾酮合成的关键酶。IL-1也具有抑制卵巢鞘膜间质细胞合成类固醇激素的效应，并影响生殖细胞的成熟和发育。由于在关膜囊内发现IL-1，且其水平在妊娠晚期明显升高，故有人认为IL-1可参与分娩的发动。

④在甲状腺，IL-1抑制甲状腺激素的分泌，也促进FRTL-5甲状腺细胞株表达c-myc，刺激甲状腺细胞的增生。

⑤IL-1β能降低血浆中胰岛素水平，抑制胰岛细胞释放胰岛素。

（二）IL-2

1.神经内分泌系统中IL-2的分泌　正中隆起和弓状核等部位的IL-2免疫染色较强。海马列锥体细胞层和齿状核的颗粒细胞层也有较高的IL-2表达。IL-2表达还见于尾核、下丘脑、蓝斑及额叶皮层。已在神经元和胶质细胞中发现IL-2mRNA的存在。

2.IL-2R的分布　Tac抗原在中枢神经系统中的分布与IL-2的免疫阳性区域相吻合。¹²⁵I-IL-2的结合位点仅见海马结构和小脑分子层。受损后海马列中Tac表达上升17倍。由于IL-2及受体的分布重合，提示二者在局部产生特定效应或相互诱导表达。垂体细胞膜上也有Tac的抗原的分布。

3.IL-2的作用　IL-2对神经内分泌系统有广泛的影响，可能参与某些病理和生理过程，举例如下。

（1）向第三脑室微量输注IL-2，腹内侧核神经元的放电频率增加，室旁核及视上核的神经元电活动也增强，IL-2可能促进AVP（ADH）的释放，参与调控机体的水平衡。

（2）向脑内不同区域如第三脑室和蓝斑等微量注射IL-2，可特异性地引起清醒大鼠嗜睡，且皮层脑电图（ECoG）的功率谱亦发生改变，对IL-2催眠作用的最敏感脑区为蓝斑，所需的效应有一定联系。向蓝斑急性输注IL-2，4-5日后慢性睡眠时程明显增强。已知蓝斑参与睡眠调节，故IL-2作用可能有病理生理意义，如感染患者常出现嗜睡反应。

（3）尾状核及黑质内微量输注IL-2，引起非对称性姿势改变，如大鼠向注射同侧倾斜，偶而呈旋转状态，提示IL-2可能抑制黑质及纹状体的DA系统。于背侧海巴及腹内侧下丘脑等外输注微量IL-2，动物运动增多，探寻行为加强。

（4）IL-2还可抑制离体海马列脑片在K⁺刺激下所致的ACh释放，但IL-1及IL-4均无此效应。IL-2尚能减弱海马神经元的长时程增强现象（long-term polentiation,LTP），故IL-2可能以此方式参与海马的学习和记忆过程。

（5）IL-2具有较强的神经内分泌效应，与IL-1、IL-6及TNF一样，参与免疫反应时对下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴系的激活。已经证实，10^-15-10^-12M水平的IL-2可刺激离体垂体前叶细胞ACTH的分泌，但抑制PRL及TSH的基础分泌，抑制GH、L/FSH的释放。以IL-2治疗癌症患时，血中ACTH，皮质醇及β-END均明显上升。

（6）IL-2刺激胶质细胞表达髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein,MBP）及其mRNA的表达，促进大鼠少突胶质细胞的分化，对少突胶质细胞有细胞毒样作用。

（7）IL-2还可能参与多发性硬化症（MS）的病理过程，因脑内MS斑块中心及边缘区IL-2的免疫阳性染色增强。

以上所述说明IL-2也是重要的神经免疫内分泌介质。IL-2及其受体在脑内的不均一分布提示其具备特定的功能，可能参与行为、学习和记忆等生理过程。

（三）IL-6

1.IL-6及IL-6R在神经及内分泌系统的分布　大鼠脑内星形胶质细胞在刺激下可生成IL-6mRNA。正常大鼠脑内也有IL-6及IL-6R分布，脑外伤后，二者的表达均升高。大鼠正常的垂体前叶培养细胞能稳定生成较多的IL-6，且主要由滤泡星形细胞（follicolostellate cell）所分泌。各种人垂体腺瘤中均有IL-6及其mRNA的表达，某些瘤体中甚至20%的瘤细胞为IL-6免疫染色阳性。垂体前叶中的IL-6合成和分泌受许多因素的影响，如IL-1、TNF-α、垂体腺苷酸环化酶激活肽（PACAP）、GRP、LPS等都可刺激IL-6的释放，其中IL-1的作用涉及PLA2和PLA1，为类花生酸依赖性的。PACAP及CGRP的效应是由PKA介导的。垂体前叶的¹²⁵I-IL-6结合位点Kd为2.7nM，密度为170结合点/细胞。

2.IL-6的细胞内分泌效应　IL-6通过PLA2介导的方式刺激下丘脑释放CRH，也可作用于正中隆起促进CRH的分泌，但不影响AVP的释放。对星形胶质细胞，IL-6促进NGF合成。IL-6可刺激清醒大鼠ACTH的释放，促进FSH、LH及PRL的分泌。

（四）TNF-α

1.TNF-α的合成及分布　TNF-α在神经及神经内分泌组织中的合成及颁布上报道较少。在人脑的小胶质细胞中发现TNF-α的生成。人D54-MG恶性胶质瘤细胞也有TNF-α及其受体表达。星形胶质细胞在LPS、IFN-γ及IL-1β的诱导下也可生成TNF-α。

2.TNF-α的中枢神经效应　TNF-α有中枢致热效应，并促进星形胶质细胞表达脑啡肽原mDNA，对人胶质瘤细胞有下调SP受本的效应。TNF-α可诱导人胶质瘤细胞合成IL-8及MCAF，能减少实验性脑肿瘤的体积。新近发现，TNF-α可降低神经元胞体的K⁺电导，从而诱发去极化反应。于脑脊液中输注TNF-α，观察到血脑屏障的通透性增加，白细胞渗出增多。

3.TNF-α对内分泌的影响　TNF-α可影响各种垂体前叶激素的分泌。较一致的报道是整体给予TNF-α明显升高血浆中ACTH浓度。离体条件下TNF-α对ACTH分泌的影响报道不一。有文献称TNF-α抑制多种下丘脑释放激素对垂体前叶激素分泌的刺激效应，尤其是抑制ACTH的分泌，TNF-α还抑制培养的垂体前叶细胞分泌GH；也有报道说明TNF-α可明显刺激ACTH、TSH及GH的分泌，并刺激PRL、LH及IL-6的释放，TNF-α降低胞内cAMP的含量，PG可能介导TNF-α对TSH、GH及ACTH分泌的促进作用。TNF-α刺激PRL分泌的效应，涉及Ca²⁺动员。在TNF-α的作用下有15%的垂体前叶细胞内Ca²⁺浓度有变化。TNF-α对垂体前原代培养细胞有剂量依赖性促增殖效应，抗TNF-αMcAb可阻断此反应。另外，TNF-α可促进人胎儿胰岛β细胞的增殖，并抑制人类的黄体功能。

（五）IFN

IFN可明显促进成年大鼠小胶质细胞表达MHC抗原及FcR，并刺激超氧离子的生成。IFN-γ能减轻实验性变态反应性脑炎的病变程度，影响雪旺氏细胞表达MHC抗原。向海马神经元微电泳IFN-γ，可剂量依赖地刺激其放电活动。离体垂体前叶细胞在IFN-γ作用下，分泌PRL及IL-6。但另有报道发现IFN-γ通过FSC介导而抑制ACTH、PRL及GH的分泌。IFN-α2体内给药，可提高人血浆中ACTH及皮质醇的浓度。IFN-γ对甲状腺细胞的作用与上不同，它可抑制培养的人甲状腺细胞表达HLA-DR抗原，T3的释放和甲状腺细胞的作用与上不同，它可抑制培养的人甲状腺细胞表达HLA-DR抗原，抑制T3的释放和对碘的摄取。

（六）其它细胞因子

IL-4、IL-7、IL-8对海马神经元有保护性作用。M-CSF存在于神经元、小胶质细胞及神经母细胞瘤细胞中，人胎儿小胶质细胞含M-CSF较少，但可受LPS诱导表达较多的M-CSF及其mRNA。M-CSF抑制小胶质细胞在基础及诱导条件下表达MHc Ⅱ类分子，但星形胶质细胞不受M-CSF的影响。M-CSF对小胶质细胞而言可能起着自分泌调控作用。GM-CSF影响小胶质细胞的分化，诱导其不依赖IFN-γ功能。

三、胸腺肽对神经内分泌功能的影响

遗传性无胸腺裸鼠或摘除胸腺的动物，其肾组织结构发生改变，且HPA轴系活动减弱。新生小鼠去胸腺后，出现进行性生长迟缓，垂体中GH细胞缺乏分泌颗粒。裸鼠垂体前叶内PRL细胞的分泌颗粒也大为减少，垂体前叶的LH及FSH的含量下降，血中LH、FSH、GH、T3及T4的浓度减少。移植胸腺可纠正这些变化。新生大鼠去胸腺后，血浆中ACTH浓度减少，而去胸腺的性未成熟猴也表现出血浆中ACTH、β-END及GC水平降低。这些事实说明胸腺对神经内分泌系统有明显的效应。

业已证实，胸腺的上述作用主要是由胸腺上皮细胞分泌的胸腺肽类介导的。目前发现的胸腺肽类至少有9种（表10-5）。

表10-5　胸腺肽的种类及其氨基酸残基数和分子量

种类	氨基酸	分子量	种　类	氨基酸	分子量
	残基数	（kDa）		残基数	（kDa）
Thymosinα1	28	3.1	Thymosin v	>40
Thymosinβ4	43	5	Thymic fator X		≥4.2
Thymulin	9	0.85	Tymolymphotropin	>20
Thymopoietin Ⅱ	49	5.6	（部分纯化）
MB35	35	3.8	Thymosin α5		2.2

注：部分引自Millington和Buckingham(1992)

（1）thymosin V:促进ACTH、β-END及GC的分泌，Thymosin V的效应可能不是直接作用于肾上腺皮质，而是以Ca²⁺依赖方式刺激ACTH及β-END的释放，可强CRH促进ACTH分泌的活性，增加GH及PRL的分泌。thymosin V还可调节大鼠卵巢颗粒合成类固醇激素及分泌IL-6。

（2）thymolymphotropin：刺激大鼠PRL及皮质酮的分泌。

（3）thymulin:对大鼠皮质酮的基础分沁无刺激作用，同样thymosin α1，thymosin β4也不影响ACTH的释放。MB35在离体条件下可有效地刺激GH及PRL分泌。

（4）thymosin β4:促进内侧基底部下丘脑释放GnRH，向脑室内注入thymosinβ4后，LH分泌增加。

（5）胸腺提取物及胸细胞培养液中均含有活性成分，可降低或抑制孕酮、E2及睾酮的合成，减少HCG分泌，降低性腺机能。该活性成分的化海陆空结构尚不清楚。

（6）thymopoietin：可直接结合于神经肌肉接头处的N受体，并可与α银环蛇毒竞争N受体。提示胸腺功能亢进时通过此途径能改变神经肌肉接头的传递，与重症肌无力发生有关。

胸腺肽众多的对神经内分泌调节功能表明，胸腺不仅是中枢淋巴器官，还是一内分泌腺体，胸腺与神经内分泌系统间有双向影响和联系。

四、免疫功能在神经及内分泌组织中的体现

（一）中枢神经系统（CNS）

1.脑是免疫效应器官　既往认为脑是免疫特许器官，表现为：①脑内移植物存活时间长、存活率较高，且免疫排斥反应较弱；②中枢神经系统损伤后，较少出现中笥粒细胞浸润；③存在血脑屏障及血脑疹液屏障；④脑内无明显的淋巴引流，仅在某些条件下借动静脉血管周围间隙（Virchow-Robin space）完成淋巴引流。然而，近年发现，神经胶质细胞可视为脑内免疫细胞并行使一定的免疫功能。另外，某引起中枢神经部位如终纹血管器（OVLT）、最后区（area postrema）、正中隆起及弓状核等均缺乏血脑屏障，由此免疫系统的信息分子如IL-1等可影响中枢部位，且Ig可进入脑脊液中。这些事实表明中枢神经系统也是免疫效应部位。

2.胶质细胞可视为脑内特化的免疫细胞　对神经胶质细胞免疫学的研究已取得较大进展。脑体积中的一半为神经胶质，胶质细胞的数目为神经元数目的十倍，其中星形细胞是主要的胶质细胞成分。其它的胶质细胞包括少突胶质细胞、小胶质细胞和室管膜细胞。外周神经中的雪旺氏细胞亦属于此类细胞。

（1）星形胶质细胞：星形胶质细胞具有支持、营养神经细胞，维持细胞外液离子平衡，调控神经递质的循环，构成血脑屏障及合成NGF和a Ⅱ等神经活性物质的功能，并且有一定的吞噬能力。已发现星形胶质细胞具有多种生物活性物质的受体。星形胶质细胞的表面标记和功能可受到以下因素的影响：①与LFA-1及ICAM-1等免疫粘附分子有关的细胞接触及粘附；②活化的T淋巴细胞、Mφ及星形胶质细胞释放的多种细胞因子：③抗原抗体复合物刺激。在这些因素作用下，星形细胞表现出如下重要功能：

①分泌众多活性成分：IL-6、IL-1、IL-3、TNF-α、LT、bFGF、TGF-β1、C3、备解素B、SP、TX2、LTB4、LTC4、PGE2、IL-8、MCAF等。这些成分为免疫介质或炎症介质，可参与脑内的免疫生理及病理反应。

②表达 MHC-I类及Ⅱ类分子，从而具有抗原提呈功能。

③表达ICAM-1、fibronectin、laminin和N-CAM等，参与T细胞的激活和抗原递呈。

④星形细胞增殖加速与脑受损后的瘢痕形成及MS的硬化斑均有密切的关系。

以上事实说明，星形细胞可视为脑内的免疫辅助细胞，介导中枢神经系统内部的神经、免疫内分泌相互联系。

（2）小胶质细胞：现已证明，脑内的小胶质细胞是由骨髓单核细胞系来源并迁入和定居于中枢神经系统的。与外周组织中的Mφ类似，小胶质细胞表面的CR3受体和Fc受体，并表达低水平的CD4抗原、MHc Ⅱ类抗原、转铁蛋白受体和B细胞共同抗原。上胶质细胞具有多方面免疫相关功能，参与神经系统的发育和重塑，调节神经递质的合成和分解代谢，促进脂类的代谢，参与炎症及修复以及介导免疫反应。

①分泌细胞因子及其它活性成分，如IL-6、IL-1β、M-CSF、TNF-α、PG和载脂蛋白E等。

②在M-CSF、GM-CSF、IFN-γ、IL-1等细胞因子作用下，可发生增殖反应或获得APC功能，超氧离子和NO生成及IIL-6等分泌增加，而IL-4可降低NO生成。

③由于小胶质细胞表达CD4，故与HIV的脑内感染有一定联系。

④具有吞噬能力，并在一定条件下引起神经元损伤，其机制与超氧离子及NO生成有关。

⑤当MHC-Ⅱ类分子表达时获得抗原提呈功能。如在巴金森氏病及老年性痴呆症的病灶中有HLA-DR阳性小胶质细胞的分布。

3.脑内免疫反应的特点　脑内不但有星形细胞和小胶质细胞等免疫辅助细胞，还存在内源性抗炎机制。因此，中枢神经系统一方面不是完全的免疫特许部位，另一方面脑内的免疫反应经常受抑制或下行性调节。

（二）外周神经系统

交感神经节中的肾上腺素能神经元在交感神节去传入后或离体培养时，胞体中SP及编码SP的PPt mRNA含量增多，且神经元的表型由肾上腺素能渐转变成胆碱能，即ChAT表达增加。IL-1对交感神经，雪旺氏细胞等有多方面的调节作用。

（1）IL-1引起SP及PPT mRNA在交感节神经元中表达增加，并促进ChAT的合成，此作用可被IL-1McAb及IL-1ra所特导性阻断。

（2）培养的交感神经节中有IL-1及其mRNA的表达，且LPS可显着增加IL-1及mRNA的含量，IL-1ra可抑制低水平的SP表达。

（3）LIF可能由神经节中的雪旺氏细胞或成纤维细胞合成，可促进交感神经元表达SP及Ach。IL-1可诱导LIF mRNA的增加，此过程可被GC抑制。LIF的作用可被去极化刺激（如给予高钾或藜芦素）所阻断。

（4）IL-1可刺激雪旺氏细胞的增殖，而此种胶质细胞的增多将影响外周神经受损后的修复。

（三）垂体前叶

垂体前叶既是神经内分泌枢纽腺体，也可视为神经免疫内分泌的中心器官。免疫机能在垂体前叶与免疫功能的联系可涉及如下方面。

（1）垂体前叶分泌的GH及PRL具有正性免疫调控效应，而ACTH及suppressin对免疫的影响是抑制性的。

（2）垂体前叶可分泌IL-6、LIF、TGF-β、IL-2等细胞因子，在某些刺激条件下上述细胞因子分泌增加。

（3）垂体前叶中的FSC细胞可表达MHCⅡ类分子，并具有多种免疫标志分子，FSC是垂体前叶中IL-6的主要来源。另外，IFN-γ对垂体前叶激素LH分泌的抑制作用需由FSC细胞介导。

（4）垂体前叶有SP肽能神经纤维分布，且腺细胞中也有SP的存在。SP具有多种免疫调节作用，在垂体培养条件下，SP可刺激FSC细胞的增殖，刺激IL-6的释放。

（5）下丘脑促垂体激素释放或释放抑制激素以及垂体的外周靶腺派往素均具有程度、性质不等的免疫调制效应，以下丘脑垂体前叶为中心，形成神经免疫内分泌调控网络。

（6）各种细胞因子及胸腺激素也影响或调控垂体前叶激素的分泌。

（四）胎盘

胎盘可能为一种神经内分泌器官，含有多种神经肽和神经递质，并还可生成许多细胞因子。受精卵的植入及胚胎的顺利发育而不被母体排斥涉及局部的免疫抑制。孕激素具有较强的免疫抑制效应，雌激素可促进具有免疫抑制作用α2微球蛋白的合成。孕酮及雌激素的作用为间接性的，有促进蜕膜化并维持滋养层细胞功能的活性，而蜕膜和滋养层细胞间的联系将利于胎盘募集一种非T细胞的抑制性小淋巴细胞，进而引起局部免疫抑制，以保护胚胎不被排斥。缺乏此类抑制性细胞将导致小鼠胚胎的吸收和细胞毒性细胞的浸润。

第五节　神经免疫内分泌调节环路

各种生物活性物质对神经、免疫、内分泌三大系统的作用不是独立进行的，整体条件下基本是以较完整的环路为单位，构成复杂的网络。这些环路的工作方式是正反馈和负反馈，有调节精确、放大效应、整合效应、自限性及级联反应等特点。以下例举几种典型的神经内分泌免疫调节环路。

（一）下丘脑-垂体前叶-肾上腺皮质与Mo-Mφ环路（HPA-Mo/Mφ）

此环路的中心成分为CRH-ACTH-GC-IL-1。具体环节如下：

（1）下丘脑的CRH促进垂体前叶释放ACTH，后者刺激GC大量分泌，引起血中GC浓度升高。（2）ACTH及GC可分别抑制Mo-Mφ的功能，减少IL-1的生成。

（3）受刺激后活化的Mo-Mφ生成IL-1增加，而IL-1则作用于下丘脑促进CRH释放，作用于垂体前叶诱导ACTH的分泌，也有报导IL-1直接刺激肾上腺皮质分泌GC。

（4）ACTH有GC限制IL-1的进一步生成，且ACTH前体POMC还可裂解释放α-MSH，而α-MSH可在中枢水平对抗IL-1对CRH分泌的刺激效应。见图10-5。

图10-5 HPA与Mo-Mφ轴系

注：+兴奋 -抑制

（二）下丘脑-垂体前叶-肾上腺皮质与胸膛环路

此环路有如下环节：

（1）HPA轴中ACTH和GC均可抑制胸腺的功能，包括细胞增殖及胸膛激素分泌。

（2）胸腺激素中thymosin α1及thymulin等都能刺激ACTH的分泌。

（3）胸腺中含CRH受体并可合成CRH，而CRH对胸腺的某些功能有刺激效应。见图10-6。

图10-6 HPA与胸腺轴系

（三）下丘脑-垂体前叶与胸腺环路

（1）下丘脑分泌GHRH、PRF和TRH，作用于垂体前叶，刺激GH和PRL的分泌。

（2）GH和PRL影响胸腺的发育、细胞的功能及激素的合成，胸腺中可合成GH、PRL。

（3）胸腺肽可刺激GH及PRL从垂体前叶释放。

（四）下丘脑-垂体前叶-性腺轴系与胸腺环路

（1）LHRH刺激垂体前叶释放LH/FSH，二者引起性腺分泌雄激素、雌激素及孕激素。

（2）这些类固醇激素对胸腺功能有较强的抑制性效应，如使胸腺体积减少、细胞数目减少、细胞免疫功能障碍等。

（3）胸腺肽中thymosin β4可在离体条件下刺激下丘脑释放LHRH。

（4）胸腺还可分泌一种蛋白成分，强有力地抑制性腺分泌性激素。

（5）LHRH也可由胸遥小皮细胞合成。

（6）卵巢中有thymosin原的存在。

图10-7 下丘脑-垂体前体与胸腺环路

图10-8 HPG与胸腺的联系

神经、免疫和内分泌系统间有经常性的信息往返交流，此种联系对各系统的生理功能是必不可少的。由于三大系统均共享各种生物活性物质，如GH和PRL既是神经内分泌激素，也可视为免疫因子，而IL-1或IL-2也可称做神经介质或神经派往素亦不为过。因此，众多信息分子的原有命名已不足以恰当概括其多重活性。免疫系统可感觉机体内环境的理化和生物性改变，同时还可能具备对感受的信息进行加工、处理、存贮及整合等功能，这引起特点与神经系统有一定的相似性。免疫功能的执行服从于整体需求，如在应激条件下，免疫系统活动减弱，以保证机体充分应付与生存悠关的体内外各种条件改变。再如妊娠时，保持胎盘的免疫抑制状态，有利于胚胎的顺利发育。已在众多疾病的病理及病理生理过程中，找到神经免疫内分泌交互作用的证据。相信随着研究的深入，必将提示更多疾病与神经免疫内分泌网络的联系，从而为临床的诊治提供新的思路、手段和药物。神经免疫内分泌学的研究也将有助于提示脑的奥秘。

（张万会）

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第一章 白细胞分化抗原

第一节 白细胞分化抗原的分类

一、人白细胞分化抗原的分类

二、小鼠白细胞分化抗原

第二节 白细胞分化抗原的应用

一、与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

（一）T细胞受体

（二）CD3（T3、Leu4）

（三）CD4

（四）CD8

（五）CD2

（六）CD58（LFA-3）

（七）CD28

二、与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

（一）BCR复合物

（二）CD19

（三）CD21

（四）CD80（B7/BB1）

三、免疫球蛋白Fc段受体

（一）FcγR（CD64、CD32、CD16）

（二）FcαR（CD89）

（三）FcεR（FcεRⅠ、FcεRⅡ）

参考文献

第二章 粘附分子

第一节 粘附分子的种类和结构

一、粘合素超家族

二、免疫球蛋白超家族

三、selectin家族

四、Cadherin家族

五、其它未归类的粘附分子

第二节 粘附分子的表达的调节

一、粘附分子构型改变影响细胞的粘附作用

二、细胞粘附分子表达数量改变对粘附作用的调节

第三节 粘附分子的功能

一、炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附

二、粘附分子与淋巴细胞的归巢

三、粘附分子参与免疫细胞的识别作用

四、粘附分子参与细胞发育、分化、附着及移动

五、粘附分子与肿瘤

六、 粘附分子与凝血

七、粘附分子与细胞内信号传导

第四节 可溶性粘附分子

参考文献

第三章 免疫球蛋白超家族

第一节 免疫球蛋白超家族的组成和特点

一、Ig超家族的组成

二、Ig超家族的特点

三、CD、粘附分子与Ig超家族的关系

第二节 免疫球蛋白基因的结构和多样性

一、 Ig重链基因的结构和重排

二、Ig轻链基因的结构和重排

三、免疫球蛋白基因表达的调节

四、免疫球蛋白的多样性

第三节 T细胞受体基因

一、TCR基因的结构

二、TCR基因的重排

三、T细胞库的多样性

参考文献

第四章 细胞因子及其受体

第一节 细胞因子的概念和作用特点

一、细胞因子的命名

二、细胞因子的作用特点

第二节 细胞因子的结构和生物学特征

一、白细胞介素（IL）

（一）IL-1

（二）IL-2

（三）IL-3

（四）IL-4

（五）IL-5

（六）IL-6

（七）IL-7

（八）IL-8

（九）IL-9

（十）IL-10

（十一）IL-11

（十二）IL-12

（十三）IL-13

（十四）IL-14

（十五）IL-15

第一章　白细胞分化抗原

第一节　白细胞分化抗原的分类

第二节　白细胞分化抗原的应用

第二章　粘附分子

第一节　粘附分子的种类和结构

第二节　粘附分子的表达的调节

第三节　粘附分子的功能

六、　粘附分子与凝血

第四节　可溶性粘附分子

第三章　免疫球蛋白超家族

第一节　免疫球蛋白超家族的组成和特点

第二节　免疫球蛋白基因的结构和多样性

一、　Ig重链基因的结构和重排

第三节　T细胞受体基因

第四章　细胞因子及其受体

第一节　细胞因子的概念和作用特点

第二节　细胞因子的结构和生物学特征

第三节　细胞因子受体

第四节　细胞因子及其受体的检测

四、　核酸标记技术检测法

第五章　补体的分子生物学

第一节　补体固有成分的分子结构及功能

十、D因子

第二节　补体调节分子的结构及功