天岁课堂丨人们常说的细胞因子(CK)到底是什么?

天岁课堂丨人们常说的细胞因子(CK)到底是什么?

细胞因子的本质一种小分子蛋白质,是细胞释放到血液中的,可以令免疫细胞冲到感染部位、吞噬遭到损伤的细胞,甚至穿透血管壁,细胞因子还可以引发炎症,令被破坏的机体肿胀、发热以及疼痛。

细胞因子是一种“信号分子”,因为细胞因子在细胞之间传递信息,调节细胞的生理过程,提高机体的免疫力,在免疫过程中,免疫细胞可以通过分泌细胞因子,招募更多的免疫细胞,更快地清除病原体。

作用方式

细胞因子有三种作用方式。一是自分泌(autocrine),作用于分泌细胞自身,最典型的是辅助性T细胞;二是旁分泌(paracrine),作用于比邻细胞;三是内分泌(endocrine),通过血液循环,产生远距离作用。

作用特点

细胞因子有五种作用特点。

一、网络性:多项作用互成网络

二、多效性:可对不同细胞产生作用

三、协同性:可增强其他细胞因子作用

四、双重性:相同细胞因子具有相似作用

五、拮抗性:可能抑制其他细胞因子功能

应用范围

细胞因子的研究渊源始于 50 年代的干扰素研究和 60 年代的集落刺激因子研究,由于基因工程技术的迅速发展,使细胞因子研究发生了突破性的进展。在 80--90 年代相继克隆出一大批细胞因子,细胞因子的化学本质是多肽,从信息传递的角度,细胞因子是生物体内一类重要的信使分子,是细胞内基因表达的产物。其应用范围包括检测、治疗与美容。

一、检测

对细胞因子的检测不仅是基础免疫研究的有效手段,同时在临床对疾病诊断、疗效判断及细胞因子治疗检测方面具有重要价值。但是,由于细胞因子在体内的含量甚微,对细胞因子检测的实施较为困难,而且采用不同方法所得的结果差异也较大,其准确性难以判断。

目前检测方法有:(1)生物学检测法。包括细胞增殖法、靶细胞杀伤法、细胞因子诱导的产品分析法和细胞病变抑制法。(2)免疫学检测法。(3)分子生物学方法。以上检测方法,各有其优缺点。生物学检测法为常用方法,比较敏感、可靠,但检测时间较长,步骤繁多,不易掌握;免疫学检测法较简单、迅速,且敏感度低于生物学检测;分子生物学检测法是检测基因的表达,主要用于对机制的探讨。

二、治疗

目前,利用基因工程技术产生重组的细胞因子作为生物应答调节剂,已用于临床治疗肿瘤、感染、造血功能障碍等,并获得了较好的疗效。细胞因子已成为新一代的治疗药物,其低剂量即可发挥药效作用,且不良反应较轻,是一种全新的生物制剂,也是对一些疑难杂症不可缺少的治疗手段。

目前已获批准的药物有 IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IFN-ε、PO、GM- CSF、G- CSF、IL- 3;临床试验的药物有 IL- 1、IL- 3、IL- 4、IL- 6、IL- 11、M- CSF、SCF、TGF-β 等。其通过各种途径而使体内细胞因子水平增加,达到治疗疾病的目的。临床治疗效果较好的有 IFN、IL- 2、TNF、CSF。细胞因子阻断和拮抗疗法是抑制细胞因子的产生和阻断细胞因子与其受体结合,以及受体后信号的传导过程,使细胞因子的病理性作用难以发挥。

三、美容

皮肤生长期一般在 25 岁左右就结束了,也就是说 25 岁是年轻肌肤与老化肌肤的分水岭,之后生长与老化是同时进行的。人体内细胞因子的自然生理含量极少,由于其生理功能和生物学效应贯穿于人体生长发育的全过程,故其扮演着重要角色。当前,细胞因子是医疗美容市场应用较广泛的物质之一。目前应用生物美容的生长细胞因子有 EGF、FGF、KGF,以及其他细胞因子(VEGF、HGF、IGF-1)。

(1)表皮生长因子(EGF)。于 1962 年由 Montalcini 和 Cohen 发现,并于 1986 年获得了诺贝尔奖,从此揭开了皮肤衰老之谜。因其能促使皮肤的年轻化,故被称为“美丽因子”。主要作用是调节表皮与上皮细胞生长及分化增殖,促进毛细血管生长,改善细胞微环境,从而保持细胞的活性等。

(2)成纤维细胞生长因子(FGF)。包括酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)。这两种细胞因子均能促进成纤维细胞生长,提高皮肤合成胶原蛋白的功能,从本质上改善了皮肤的状况。其主要作用是修复损伤、去皱、美白、祛斑、防粉刺等。

(3)角质细胞生长因子(KGF)。该生长因子属于 FGF 家族。由间充质干细胞分泌,并通过旁分泌途径来刺激上皮细胞增殖,促进且维持人角化细胞、表皮细胞及上皮细胞的增殖、迁移分化和存活等,并能促使皮肤毛囊、皮脂腺前体细胞增强和分化,激发头皮毛囊的发育,预示生发的潜在应用。

(4)其他。血管内皮细胞生长因子(VEGF)能促进血管内皮细胞增殖及血管生成,增加血管通透性,对改善皮肤微环境循环并增强皮肤细胞的合成代谢起着重要作用;干细胞生长因子(HGF)是由人脑垂体前叶分泌的。自 1985 年罗德曼将 HGF 应用于临床 30 余年来的研究表明,IGF-1、脑垂体前叶分泌 1 的 HGH 能独立存在 2~4 min,并由肝脏迅速转化为胰岛素样生长因子1(IGF-1)在体内发挥作用。IGF-1 与血小板衍生生长因子(PDGF)有协同作用,能增加表皮和内皮的再生。

具体分类

一、根据产生细胞因子的细胞种类不同分类

①淋巴因子(lymphokine)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,已报道有三十余种(IL-1-IL-38)。

②集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)根据不同细胞因子刺激造血干细胞或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、IFN-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肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,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(transforming growth 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生长因子(growth factor,GF)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。

⑦趋化因子家族(chemokinefamily)包括四个亚族:

(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。

(3)C 型亚家族的代表有淋巴细胞趋化蛋白。

(4)CX3C 亚家族,Fractalkine 是 CX3C 型趋化因子,对单核-巨噬细胞、T细胞及 NK 细胞有趋化作用。

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