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                    細胞學堂 | 細胞因子知多少

                    更新時間:2024-03-21  |  點擊率:202

                    細胞因子是一種具有廣泛生物學活性的小分子蛋白質,具有調節固有免疫和適應性免疫的功能,且與血細胞的生成、細胞的生長以及損傷組織的修復等相關。本期細胞學堂將給大家詳細介紹細胞因子的分類及功能,幫助您快速上手開展實驗。





                    細胞因子是什么


                    細胞因子(Cytokines)是由各種細胞(免疫及非免疫細胞)分泌產生的在細胞間發揮作用的一類可溶性多肽/蛋白,可通過與自身受體相互作用調節細胞增殖、分化及凋亡,誘導免疫應答[1] ,通過旁分泌、自分泌及內分泌機制發揮信號傳遞的作用[2]。

                    細胞因子最初從人血清及動物組織中提取,隨著基因工程技術的發展,研究人員開始利用基因工程改造的大腸桿菌提取,發展到現在,常見的細胞因子表達體系還有哺乳動物細胞(CHO、293等)、酵母菌(P.Pichia,Yeast等)、昆蟲細胞(SF9、SF21等)。

                    科研上應用的細胞因子一般是重組細胞因子,一種有生物活性的重組蛋白,不是由細胞直接受刺激產生的。








                    細胞因子的分類及功能




                    細胞因子可分為6類:白細胞介素(interleukin,IL)、集落刺激因子(Colony-Stimulating Factors,CSFs)、干擾素(interferon,IFN)、生長因子(growth factor)、趨化因子(Chemokines)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)[2]。





                    01 白細胞介素



                    白細胞介素的命名起始于1979年在瑞士因特拉肯舉行的第二屆國際淋巴因子會議。會議將由白細胞產生、分泌以及介導白細胞相互作用的細胞因子統一命名為白細胞介素,并以阿拉伯數字進行區分。截至2023年,已發現并命名的白細胞介素有38種。


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                    來源

                    功能

                    IL-1

                    激活的巨噬細胞

                    誘導IL-2釋放

                    IL-2

                    CD4+ve淋巴細胞(NK),鼠LBRM-5A4和人Jurkat、FHCRC細胞系

                    支持激活T細胞的生長;刺激LAK細胞

                    IL-3

                    激活的T細胞,WEHI-3b髓性單核細胞系

                    促進粒細胞/巨噬細胞的產生和分化

                    IL-6

                    激活的T細胞、巨噬細胞和單核細胞,成纖維細胞,腫瘤細胞

                    急性時相反應;B細胞分化;角質細胞分化;PC12細胞分化

                    IL-8

                    LPS單核細胞,PHA淋巴細胞,內皮細胞;IL-1和TNF激活的成纖維細胞和角質細胞

                    中性粒細胞、嗜堿性粒細胞和T細胞的趨化因子

                    IL-12

                    單核/巨噬細胞、抗原遞呈細胞和B細胞

                    活化的T細胞和NK細胞的生長因子;誘導IFN-γ產生





                    02 集落刺激因子



                    集落刺激因子是指能夠刺激多能造血干細胞和不同發育分化階段的造血祖細胞增殖、分化的細胞因子。


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                    功能

                    G-CSF(粒細胞集落刺激因子)

                    原始粒細胞的增殖和分化

                    CM-CSF(粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子)

                    原始粒細胞/巨噬細胞的增殖和分化

                    M-CSF(巨噬細胞集落刺激因子)

                    B細胞和T細胞,單核細胞,肥大細胞,成纖維細胞

                    巨噬細胞的祖細胞增殖與分化





                    03 干擾素



                    干擾素是一類糖蛋白,主要用于抗病毒、抑制細胞增殖、調節免疫及抗腫瘤。


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                    功能

                    IFN-γ

                    激活的淋巴細胞

                    抗病毒;激活巨噬細胞

                    IFN-α1

                    巨噬細胞

                    抗病毒;誘導分化;抗癌

                    IFN-α2

                    巨噬細胞

                    抗病毒;誘導分化;抗癌

                    IFN-β1

                    成纖維細胞

                    抗病毒;誘導分化;抗癌

                    IFN-β2

                    激活的T細胞

                    角質細胞分化;PC12細胞分化





                    04 生長因子


                    生長因子是一類能夠影響多種細胞的生長、分化、凋亡過程及調節免疫的多肽類物質。

                    常見的生長因子及功能如下:

                    1

                    血小板衍生生長因子(PDGF):促進血管平滑肌細胞、成纖維細胞和間皮細胞的分裂和增殖。

                    2

                    成纖維細胞生長因子(FGF):促進成纖維細胞、間皮細胞、血管內皮細胞等的增殖和分化。

                    3

                    肝細胞生長因子(HGF):促進肝細胞的分裂和增殖,參與肝細胞的修復和再生。

                    4

                    表皮生長因子(EGF):促進表皮細胞的增殖和分化,加速皮膚創傷的愈合。

                    5

                    血管內皮生長因子(VEGF):促進血管內皮細胞的增殖和遷移,增加血管通透性,參與腫瘤的發生和發展等。

                    6

                    神經生長因子(NGF):促進神經細胞的增殖、分化和存活,參與神經再生和修復。

                    7

                    胰島素樣生長因子(IGF):促進細胞增殖、分化和細胞的分泌作用,促進脂肪組織的糖代謝和糖轉運,促進脂肪和糖原的合成。





                    05 趨化因子


                    趨化因子是一類結構相似的小分子分泌蛋白,通過激活相應的G蛋白偶聯受體啟動胞內信號通路,參與細胞遷移、增殖、炎癥等生理和病理過程[3]。

                    趨化因子是一類特殊的細胞因子,由50多個成員組成。根據結構分為CC、CXC、CX3C和XC四類;趨化因子受體相應分為CCR、CXCR、CX3CR和XCR4種,大約有20個成員。

                    趨化因子的一個重要功能是通過形成一定的濃度梯度來調節炎癥和免疫性疾病中的白細胞浸潤[4]。趨化因子參與多種生理(如血管生成、神經元發育)和病理(如神經退行性疾病、神經精神類疾?。┻^程。





                    06 腫瘤壞死因子



                    腫瘤壞死因子是 1975 年英格蘭科學家Carswell等在被細菌內毒素感染或接種過卡介苗的小鼠血清中發現的一種物質,這種物質在體外也可以對多種腫瘤細胞產生毒性作用,能使腫瘤發生出血性壞死的同時,對正常細胞不產生傷害,故將之命名為腫瘤壞死因子[5]。最常見的是TNF-α和TNF-β。


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                    來源

                    功能

                    TNF-α

                    單核細胞

                    分解代謝;惡病質;休克

                    TNF-β

                    淋巴細胞

                    腫瘤細胞的細胞毒作用;造血干細胞抑制劑






                    參考文獻

                    [1] 

                    曹雪濤.醫學免疫學[M].第6版.北京:人民出版社,2015:49.

                    [2] 

                    侯宗文,黃鈺等.工程化細胞因子的研究進展[J].中國生物制品學雜志,2023,36(11):1383-1390.

                    [3] 

                    姜保春,高永靜.趨化因子及其受體:神經-病理性疼痛的潛在治療靶點[J].中國疼痛醫學雜志,2020,26(11):805-813.

                    [4] 

                    Lau S,Feitzinger A, Venkiteswaran G, et al . Anegative-feedback loop maintains optimal chemokine concentrations for directional cell migration[J]. Nature Cell Biol, 2020, 22(3):266-273.

                    [5] 

                    高世勇,李丹.腫瘤壞死因子與癌癥相關研究進展[J].中國藥理學通報,2020,36(9):1209-1213.

                    [6] 

                    Freshney,R.I.動物細胞培養——基本技術和特殊應用指南[M].(張靜波,徐拴等譯).北京:科學出版社,2019.




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