第二节　白细胞介素

　　在对免疫应答的研究过程中，在丝裂原刺激的细胞培养上清中发现了许多具有生物活性的分子，研究者各以自己测得的活性进行命名，十几年报道了近百种因子。后来借助分子生物学技术进行比较研究发现，以往许多以生物活性命名的因子实际上是具有多效性的同一物质。为了避免命名的混乱，1979年第二届国际淋巴因子专题会议将免疫应答过程中白细胞间相互作用的细胞因子统一命名为白细胞介素（interleukin，IL），在名称后加阿拉伯数字编号以示区别，例如IL-1、IL-2……，新确定的因子依次命名。只有取行克隆化的基因、明确产物的性质和活性才能得到国际会议的认可。

　　白细胞介素是非常重要的细胞因子家族，现在得到承认的成员已达15个；它们在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用，此外它们还参与机体的多种生理及病理反应。

　　一、白细胞介素1

　　（一）IL-1的一般性质

　　1．IL-1的产生细胞IL-1主要由巨噬细胞产生；此外几乎所有的有核细胞，如B细胞、NK细胞、体外培养的T细胞、角质细胞、树突状细胞、星形细胞、成纤维细胞、中性粒细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞均可产生IL-1。正常情况下只有皮肤、汗液和尿液中含有一定量的IL-1，绝大多数细胞在受到外来抗原或丝裂原刺激后才能合成和分泌IL-1。

　　2．IL-1分子IL-1有两种不同的分子形式，一种称IL-1α，由159个氨基酸组成；另一种称为IL-1β，含153个氨基酸；两者由不同的基因分别编码。虽其氨基酸顺序仅有26％的同源性，然而IL-1α和IL-1β以同样的亲和力结合于相同的细胞表面受体，发挥相同的生物学作用。

　　3．IL-1受体（IL-1R）IL-1R几乎存在于所有有核细胞表面，每个细胞的IL-1R数目不等，少则几十个（如T细胞），多则数千个（如成纤维细胞）。IL-1R主要有两种类型：一种为IL-1R1，其分子伸入胞浆内的肽链部分较长，起着传递活化信号的作用；另一种为IL-1R2，胞内部分的肽段较短，不能有效地传递信号，而是将胞外部分的肽链释放到细胞外液中，以游离形式与IL-1结合，发挥反馈抑制作用。GM-CSF、G-CSF及IL-1自身均可提高细胞IL-1R的表达水平，而TGF及皮质类固醇能降低IL-1R的表达。

　　（二）IL-1的生物学活性

　　1．局部作用局部低浓度的IL-1主要发挥免疫调节作用。①与抗原协同作用，可使CD4⁺T细胞活化，IL-2R表达；②促进B细胞生长和分化，可使脾细胞的溶血空斑数（PFC）增加100倍，这说明IL-1也促进抗体的形成；③促进单核－巨噬细胞等APC的抗原递呈能力；④与IL-2或干扰素协同可以增强NK细胞活性；⑤吸引中性粒细胞，引起炎症介质释放；⑥可刺激多种不同的间质细胞释放蛋白分解酶并产生一些效应；例如类风湿关节炎的滑膜病变（胶原破坏、骨质重吸收等）就是由于关节囊内Mφ受刺激后活化并分泌IL-1，使局部组织间质细胞分泌大量的前列腺素和胶原酶，分解坏滑膜所致；⑦IL-1对软骨细胞、成纤维细胞和骨代谢也均有一定影响。

　　2．全身性作用动物实验证明，IL-1的大量分泌或注射可以通过血循环引起全身反应。①作用于下丘脑可引起发热，具有较强的致热作用。这种作用与细菌内素明显不同：IL-1致热曲线为单向、潜伏期200min左右，而内毒素致热曲线为双向，潜伏期至少为1h；IL-1对热敏感、易破坏，而内毒素耐热；给家兔反复注射内毒素可出现耐受，但对IL-1不会耐受。②刺激下丘脑释放促肾上腺皮质素释放激素，使垂体释放促肾上腺素，促进肾上腺素释放糖皮质激素，对IL-1有反馈调节作用。③作用于肝细胞使其摄取氨基酸的能力增强，进而合成和分泌大量急性期蛋白，如α2球蛋白、纤维蛋白原、C-反应蛋白等。④使骨髓细胞库的中性粒细胞释放到血液，并使之活化；增强其杀伤病原微生物的能力和游走能力。⑤与CSF协同可促进骨髓造血祖细胞增殖能力，使之形成巨大的集落；还可诱导骨髓基质细胞产生多种CSF并表达相应受体，从而促使造血细胞定向分化。

　　IL-1虽未广泛用于人体研究，但其对免疫系统的特殊作用使它在临床应用方面具有诱人的前景。另外，由于IL-1也参与机体的多种病理过程，所以研究IL-1抑制物可能也具有实际意义。现已克隆出IL-1受体拮抗剂（IL-1receptorantagonist，IL-1ra），该物质可在体内外封闭IL-1的活性，是一种较理想的IL-1封闭因子。

　　二、白细胞介素1

　　（一）IL-2的一般性质

　　1．IL-2的产生细胞IL-2主要由T细胞（特别是CD4⁺T细胞）有受抗原或丝裂原刺激后合成；B细胞、NK细胞及单核－巨噬细胞亦能产生IL-2。

　　2．IL-2分子IL-2分子量为15kD，是含有113个氨基酸残基的糖蛋白，在人类由第4号染色体上的一个基因编码。IL-2具有一定的种属特异性，人类细胞只对灵长类来源的IL-2起反应，而几乎所有种属动物的细胞均对人的IL-2敏感。

　　3．IL-2受体（IL-2R）IL-2的靶细胞包括T细胞、NK细胞、B细胞及单核－巨噬细胞等。这些细胞表面均可表达IL-2R。IL-2R包含3条多肽链：1条为α链，分子量55kD；1条为β链，分子量75kD；另1条为γ链，分子量64kD。α链的胞内区较短，不能向细胞内传递信号，而β链和γ链的胞内区较长，具有传递信号的能力。3种肽链单独与IL-2结合亲和力较低，只有同时表达才能产生高度亲和力。

　　（二）IL-2的生物活性

　　1．刺激T细胞生长各种刺激物活化的T细胞一般不能在体外培养中长期存活，加入IL-2则能其长期持续增殖，因此IL-2曾被命名为T细胞生长因子（Tcellgrowthfactor，TCGF）。静止的T细胞表面不表达IL-2R，对IL-2没有反应；受丝裂原或其它刺激活化后T细胞才能表达IL-2R，成为IL-2的靶细胞；而IL-2又可诱导靶细胞增加IL-2R的表达。在活体内，IL-2对CD4⁺T细胞的作用是通过自分泌途径实现的，因为活化的CD4⁺T细胞能够产生大量的IL-2；而CD8⁺T细胞则通过旁分泌途径来维持细胞的生长。IL-2R在T细胞上的表达是一过性的，一般在活化后2～3天达到高峰，6～10天左右消失。随着IL-2R的消失，T细胞即失去对IL-2的反应能力。因此若要维持正常T细胞在体外长期生长，必须不断地用丝裂原或其它刺激物去刺激T细胞，以维持IL-2R的表达。

　　2．诱导细胞毒作用①接受了预刺激信号的CD8⁺T细胞可以受IL-2的作用活化为CTL，发挥细胞毒作用；在一定条件下，CD4⁺T细胞也可受IL-2的诱导而具有杀伤作用。②NK细胞是唯一正常情况下表达IL-2R的淋巴样细胞，因此始终对IL-2保持反应性。然而静止的NK细胞上只表达IL-2R的β链和γ链，对IL-2的亲和力低，只能对高浓度的IL-2发生反应。一旦NK细胞活化，就表达IL-2R的α链，成为高亲和力的受体；大剂量的IL-2诱导的LAK活性主要NK细胞。③使T细胞作NK细胞产生IFNγ、TNFβ和TGFβ等因子，促进非特异性细胞毒素；还可诱导产生某些B细胞生长因子以及造血生长因子等，从而发挥相应的生物学作用。

　　3．对B细胞的作用IL-2对B细胞的生长及分化均有一定的促进作用。活化的或恶变的B细胞表面表达高亲和力IL-2R，但是密度较低；较高密度的IL-2可诱导B细胞生长繁殖，促进抗体分泌，并诱使B细胞由分泌IgM向着分泌IgG2转换。

　　4．对巨噬细胞的作用人类单核－巨噬细胞表面在正常时兴有少量IL-2Rβ链的表达，但是受到IL-2、IFNγ或其它活化因子作用后，可表达高亲和力IL-2R。单核－巨噬细胞受到IL-2的持续作用后，其抗原递呈能力、杀菌力、细胞毒性均明显增强，分泌某些细胞因子的能力也得到加强。

　　（三）IL-2的应用研究

　　由于IL-2能诱导和增强细胞毒活性，目前应用IL-2治疗某些疾病、特别是对肿瘤治疗的研究得到了广泛开展，单独使用IL-2或与LAK细胞等（详见第四章）联合使用治疗肿瘤取得了一定的疗效；还可望用于病毒感染、免疫缺陷病及自身免疫病的治疗。

　　但IL-2的副作用也日益引起人们的注意：IL-2可引起发热、呕吐等一般症状，还可导致水盐代谢紊乱和肾、肝、心、肺等功能异常；最常见、最严重的是毛细血管渗漏综合征，使患者不得不中止治疗。IL-2的副作用常与IL-2的剂量及用药时间呈相关，停止用药后症状多迅速减轻或消失。IL-2引起副作用的机制是多方面的，但主要是间接性的，即IL-2诱导产生的某些因子或杀伤性细胞起着重要作用；现已知LAK细胞可通过溶解血管内组织而导致多种副作用。给予适当药物（如吲哚美辛、哌替啶、对乙酰基氨酚等）、采取联合用药、改进给药方式（如少量多次短时间输注）和给药途径（如改全身用药为肿瘤局部用药）等将有效地减轻不良反应。

　　三、其他白细胞介素

　　（一）IL-3

　　IL-3又称为多能集落刺激因子（multi-CSF），主要由活化的CD4⁺T细胞产生。其主要作用为促进骨髓中多能造血干细胞的定向分化与增殖，产生各种类型的血细胞。此外IL-3还可调节多种成熟细胞的生长、分化及相关的基因表达，如c-myc、IL-2Rα基因等。IL-3分子量约为15kD，其化学本质为糖蛋白。人类的IL-3基因位于第5号染色体长臂区，1987年人IL-3克隆成功，并产生重组IL-3。由于IL-3对早期阶段造血细胞的作用较广，可望用于放疗或化疗后患者的骨髓重键。

　　（二）IL-4

　　IL-4由抗原或丝裂原刺激的CD4⁺T细胞产年，活化的肥大细胞亦可产生IL-4。人和小鼠的IL-4cDNA均已克隆成功，并获得了相应的重组产品。人IL-4基因与IL-3、IL-5一样，位于第5号染色体上。成熟IL-4分子量为18～19kD的糖蛋白。

　　IL-4的生物学活性包括以下几个方面：①促使抗原或丝裂原活化的B细胞分裂增殖，但其作用远弱于IL-2；然而IL-4能促使静止的B细胞表达MHCⅡ类分子，增强B细胞的抗原递呈能力，因此曾称为B细胞刺激因子。IL-4是Ig重链基因类转换的主要调节因子，能促使B细胞表达和分泌IgE。此外，IL-4还能诱导B细胞表达低亲和力Fc受体。②象IL-2一样，IL-4也是CD4⁺T细胞的自分泌性生长因子；此外，IL-4还能促进Tc细胞的活性。③IL-4不能刺激巨噬细胞增殖，但可增强巨噬细胞的功能；巨噬细胞受刺激后Ⅱ类抗原和FcγR的表达量均明显增加；同时巨噬细胞递呈抗原的能力及对肿瘤细胞的细胞毒素作用也显著增强。④IL-4与IL-3协同可维持和促进肥大细胞的增殖，在某些起敏反应性疾病发生中具有一定的意义；可与CSF协同作用，促进骨髓造血前体细胞的增殖，诱导髓样细胞定向分化；诱导内皮细胞表达血管细胞粘附分子-1（VCAM-1），对淋巴细胞的迁移具有一定意义。

　　（三）IL-5

　　与IL-4一样，IL-5也由抗原活化的CD4⁺T细胞产生；肥大细胞也能产生IL-5。天然IL-5的分子量为40～50kD，是由二硫键连接的二聚体糖蛋白，但是单体IL-5也有IL-5活性。

　　IL-5曾补称为T细胞替代因子（Tcellreplacingfactor，TRF），后来发现人类的IL-5对B细胞没有明显的刺激作用；其主要功能是刺激嗜酸性粒细胞增殖、分化及活化。IL-5不仅使嗜酸性粒细胞的数量增加，而且能增强其功能。在蠕虫感染和过敏性疾病时出现的嗜酸性粒细胞增多主要是由IL-5引起的。人类IL-5还能促进嗜碱性粒细胞释放组胺和白三烯等炎症介质，从而提高嗜碱性粒细胞的活性。

　　（四）IL-6

　　IL-6可由多种细胞合成，包括活化的T细胞和B细胞、单核－巨噬细胞、内皮细胞、上皮细胞以及成纤维细胞等。人类IL-6基因位于第7号染色体上；IL-6分子量在21～30kD之间，其差异是由于肽链的糖基化和磷酸程度不同所致。IL-6由2条糖蛋白链组成；1条为α链，分子量80kD；另1条为β链，分子量130kD。α链缺少胞内区，只能以低亲合性与IL-6结合，所形成的复合物迅即与高亲和性的β链结合，通过β链向细胞内传递信息。