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第二节 细胞因子的结构和生物学特征(5)

时间:2006-06-29 00:12来源:大众医药网 作者:admin 点击: 698次

  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(adipogenesis inhibitory 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-inducible factors)如SP-1(specificity protein 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 maturation factor,CLMF;或Tc maturation factor TcMF)。1991年Gubler等将CLMf cDNA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。

(责任编辑:泉水)
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