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细胞内细胞因子——自身免疫性疾病的新视野

2024-07-09 来源:客趣旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 医学杂志2006年8月第29鲞第8 』 鲤: 垫 : 76l· 国内夕卜进展. 细胞内细胞因子——自身免疫性疾病的新视野 仲人前杨再兴 自身免疫是机体免疫系统对自身抗原发生免疫应答,产 生自身抗体和(或)自身致敏淋巴细胞的一种现象,其对一 定条件下机体免疫系统的正常自稳性调节具重要意义。当 自身免疫异常时,自身抗体和(或)自身反应性淋巴细胞会 攻击表达靶抗原的组织或器官,引起自身免疫性疾病 (AID)。至今已有3O余种疾病被列为AID,但对AID的病 因和发病机制尚不清楚,一般认为,主要是各种内外因素打 破机体免疫系统的自身耐受,通过自身过度免疫应答引起组 织或器官损伤。这些因素可能包括机体内在因素(如遗传背 景、自身抗原发生改变等)和外在因素(如发生各种病原微 生物感染;超抗原或非特异性T、B细胞多克隆刺激剂作用 等)。随着分子生物学和免疫学技术的飞速发展,对AID研 究日益深入。特别是近年新技术的应用、新的特异性标志物 的发现、发病免疫机理的深入探讨、新的靶分子或位点的寻 找都为AID研究带来了新契机,同时也有利于改进和提高 AID临床诊断和治疗。对AID的临床特征、实验室诊断技术 和诊断指标进展见参考文献[1],在此仅重点阐述近几年与 AID密切相关的细胞内细胞因子(Intracellular cytokine,ICK) 的研究。 细胞内细胞因子的研究方法 细胞因子是由多种细胞分泌的对免疫细胞发育、分化以 及功能调节有极其重要作用的小分子多肽或糖蛋白,但不包 括免疫球蛋白和补体。由于基因工程和细胞工程技术的迅 猛发展,各种细胞因子得以克隆,许多新的细胞因子被发现, 而且对于多种细胞因子的分子结构、受体及信号转导通路、 生物学功能等多方面都进行了大量的研究。特别是近年来 ICK染色及流式细胞分析技术等检测方法的出现,使研究者 不但能够继续深入研究分泌至胞外的细胞因子,而且能对尚 未分泌至胞外的ICK进行分析和探讨,以直接快速反映体内 细胞的状态和胞浆细胞因子水平,从而对细胞因子的产生、 来源、生物学活性及功能进行更为全面和准确的判断和认 识。 目前,已发展出多种用于检测ICK的方法,如原位免疫 组化法(ISH)、免疫组化染色及流式细胞术(FCM)等。每种 方法都有各自的特点,但FCM具有其他方法不可比拟的优 点。例如FCM通过同时标记不同颜色荧光的抗细胞表面分 子单抗和抗细胞因子单抗,不仅可以在单个细胞水平检测多 种ICK,而且可以在混合细胞群中区分表达特定细胞因子的 作者单位:200003第二军医大学长征医院实验诊断科 通讯作者:仲人前,电子信箱:rqzhong@yahoo.eom 细胞亚型 J。因此,FCM已成为临床和科研中研究ICK最 为常用或不可或缺的重要工具。此外,用以检测ICK mRNA 表达水平的各种分子生物学技术也得到广泛应用,如RNA 即迹法、RNA酶保护检测法和以聚合酶链式反应(PCR)为 基础的新基因分析技术 。其中最近发展起来的实时荧光 PCR(RT-PCR)定量或半定量检测ICK mRNA最为常用,此 类方法是目前检测ICK最敏感的方法,尤其适用于极微量的 标本,或仅有少数细胞表达细胞因子基因的标本。随着基因 组学和蛋白组学时代的到来,各种基因芯片技术和蛋白组学 方法也正逐步应用于ICK研究,尤其是近几年激光捕获显微 切割技术(LCM)与基因组学、蛋白组学或其他生物学技术 的“亲密接触”_4 ,也必将给ICK研究带来新的曙光。 二、细胞内细胞因子的分类 目前,已经检测了数十种ICK的表达,如代表Thl克隆 的干扰素.-y(IFN一^y)、白细胞介素(IL)一2、肿瘤坏死因子一13 (TNF—B)等,代表Th2克隆的IL4、IL-5、IL-6、IL一10等。对于 ICK的分类,目前尚无统一的标准可循,可根据其生物学效 应、结构、受体类型、作用的靶细胞等进行分类,不同的分类 方法可将细胞因子划分为不同的类别。如按名称可将与 AID密切相关的ICK分为IL和TNF类、INF类、转化生长因 子.13(TGF.13)家族等几大类。需要指出的是,名称相似或相 关的细胞因子功能不一定相关,如白细胞介素系列大部分在 功能上并无关联。 1.自细胞介素:自1979年IL被命名以来,至今已报道 了29种IL(IL.1~29),凡命名的IL cDNA基因克隆和表达 均已成功完成。已检测的细胞内IL中,有很多被证实与 AID关系密切,如IL一1、IL一2、IL4、IL—l2、IL一23。 2.肿瘤坏死因子:根据TNF产生来源和结构的不同可 分为TNF.d、TNF一13和淋巴毒素一13(LT一13)。近年来,由于不 断有新的分子被发现,已形成一个肿瘤坏死因子超家族,其 成员有2O余种。 3.干扰素:是最早发现的细胞因子,其具干扰病毒感染 和复制的功能。包括IFN—d、IFN一13、IFN一^y、IFN一(1)等4类。 其中IFN.^y是Thl类淋巴细胞的特征性细胞因子,检测细胞 内IFN一^y的表达情况,对于判断Thl和Th2之间的平衡具重 要意义。 4.转化生长因子.13家族:TGF—B家族具有调节细胞生 长和分化及维持细胞稳定性等功能,其成员多达35个以上, 包括TGF.13、骨形成蛋白(BMP)等。 5.其他:其他细胞内细胞因子包括粒细胞集落刺激因 子(G—CSF)等集落刺激因子家族;巨噬细胞炎症蛋白(MIP) 维普资讯 http://www.cqvip.com

762· 中华检验医学杂志2006年8月第29卷第8期Chin J Lab Med,August 2006.Vol 29,No.8 等趋化性细胞因子家族;及表皮生长因子(EGF)、成纤维细 胞生长因子(FGF)、血小板衍生的生长因子(PDGF)等。 三、细胞内细胞因子与AID的关系及检测意义 机体免疫系统的自身调节网络有赖于促炎和抗炎细胞 因子的平衡。当这种平衡被打破,就会引起自身免疫现象和 AID的发生。某些细胞因子,如IL-2、TNF—Ot、IFN等既可促 进炎症应答,导致自身免疫现象,也具有免疫抑制功能。因 此,这些细胞因子的促炎和抑炎作用问是否平衡,对AID发 生至关重要。正常情况下,细胞因子的表达和分泌受机体的 严格调控,而在AID中,细胞因子会出现异常表达,因此检 测细胞因子对AID的诊断和治疗至关重要。现对常见AID 与ICK的关系总结如下。 系统性红斑狼疮(SLE)是一类复杂的系统性AID,其确 切的发病机制尚不清楚。研究表明,SLE的发生发展与多种 细胞因子表达水平异常或细胞因子之间的平衡紊乱有关,特 别是TNF、IL-6、IL一8和IFN. 等促炎性细胞因子全身或局部 的过度表达,在SLE组织的炎性损伤中具有重要作用 。 IFN—Ot与IL-6联合作用可促使B细胞分化为浆细胞,且与 SLE的多种免疫异常有关 J。此外,Baechler等 发现SLE 患者外周血单个核细胞(PBMCs)也有IL一1 mRNA的高表达。 狼疮性肾炎(LN)是SLE的主要局部表现。在LN的小鼠模 型中发现,IFN一 可诱导LN的自身抗体的持续表达。研究 表明,IL一18在诱导IFN一 等Thl类细胞因子的产生中发挥 关键作用,而在小鼠模型的肾组织和LN患者的外周血 PBMCs中均过量表达IL一18,说明IL.18与LN的发病密切相 关 J。这些细胞因子已成为治疗SLE的候选靶分子。Lopez 等 探讨了IL一10与TNF—Ot启动子区的基因多态性与抗疟 药对SLE治疗效果的关系,发现高表达IL一10和低表达TNF— Ot的联合基因型患者对药物治疗比较敏感,为SLE患者进行 个体化用药以及早期判断药物疗效提供了借鉴。 类风湿关节炎(RA)是一种以关节滑膜炎症为特征的慢 性全身性AID,其发病机制尚不清楚,细胞因子在其中扮演 重要角色。RA的滑膜细胞会产生大量以TNF—Ot为主的炎 性细胞因子,如TNF—Ot、IL.1、血小板获得性生长因子 (PDGF)、GM—CSF、M.CSF、EGF、血管内皮细胞生长因子 (VEGF)等,T细胞和巨噬细胞也会进入滑膜液,并产生 TNF、IL一1、IL-6等多种细胞因子,引起滑膜损伤。应用抗 TNF抗体、IL一1受体拮抗剂、抗IL-6受体抗体则可以封闭细 胞因子的作用,减轻滑膜损伤 。 多发性硬化症(MS)是一种主要发生在中枢神经系统的 AID,主要表现为脱髓鞘损伤和广泛的神经症状。在MS活 动期,IL一1、IL-2和IFN一 的表达或分泌明显增加,而在恢复 期,IL.4、IL—l0和TGF-B表达或分泌增多,Thl型细胞因子表 达下降” 。因此,通过检测细胞因子的表达变化可判断疾 病的发展情况,同时也可用Th2型细胞因子或抑制Thl型细 胞因子的药物阻止其进一步发展。 IL.4是Th2类细胞因子的代表,在SLE、银屑病、实验性 色素膜炎、实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)、RA、非胰岛 素依赖型糖尿病(IDDM)等AID中有着重要的调节作用,使 产生IFN一 的且以Thl为主的免疫调节偏移转向以Th2为 主,同时能缓解疾病而不诱导广泛强烈的免疫抑制。因此, 在使用IL.4类药物对AID进行治疗时,可通过检测Thl类 细胞因子(如IFN一 、TNF)和Th2类细胞因子(如IL.4、IL一5、 IL一10、IL一13)的表达水平变化判断药物疗效。 IL一12具有诱导Th0细胞向Thl细胞转化的功能,并与 Thl细胞介导的AID密切相关。迄今,已发现IL一12在多种 AID动物模型中发挥重要作用,如EAE(MS的实验动物模 型)、实验性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)、IDDM、炎症性肠 病,这使得IL一12已经成为研究Thl细胞介导的多种诊断和 治疗的靶分子” 。IL-23是近来发现的一种细胞因子,属于 IL一12家族的成员。在EAE小鼠模型的脾细胞其mRNA的 表达量明显增加,Cua等 研究指出IL一23在自身免疫性反 应中具有重要作用。 TGF—B是一种多功能细胞因子,对于细胞增殖、分化、凋 亡,免疫调节,创伤修复等都有重要作用。TGF—B表达异常 可能与炎症性肠病等多种AID密切相关。研究表明,TGF. p1基因敲除的小鼠会发生细胞因子调节紊乱,IFN一 、IL-2 等细胞因子mRNA的表达明显增高,从而出现各种AID表 现 。 此外,自身免疫性肝病[包括原发性胆汁性肝硬化 (PBC)、自身免疫性肝炎(AIH)、原发性硬化性肝管炎 (PSC)]、各种中枢或周围神经炎、糖尿病等多种AID都与细 胞因子调节网络的异常存在直接或间接的关系。本实验室 在探讨IL一1、IL-6和IL一10基因多态性与中国人PBC发病的 相关性时发现,IL一1RN位点和IL-6的第174位点基因多态 性与中国人PBC的易感性相关 .这有利于指导中国人群 PBC发病的流行病学研究和筛选。 四、前景与展望 综上所述,细胞因子是免疫调节网络中的一个重要组成 部分,对于维持免疫系统的稳态以及机体正常的免疫应答具 有关键作用。细胞因子的产生或调节异常,可能引起包括 AID在内的多种疾病的发生。因此.细胞因子的检测对于判 断机体免疫功能是否正常,是否有AID的发生及病情都有 重要意义。与已分泌的细胞因子比较,ICK受外界各种因素 直接影响小,尤其是FCM可以在单细胞水平上检测ICK,可 以更早期,更准确地判断疾病状态下细胞的亚型特点和功能 状态,为AID的诊断和治疗提供参考依据。如皮质类固醇 激素等非特异性的免疫抑制药物是治疗AID的常用药物, 但用量大会引起继发性感染等副作用,用量小又达不到疗 效,因此把握药物用量是临床上十分棘手的问题。通过检测 ICK可以反映T细胞亚群的免疫功能状态,作为确定应用皮 质类固醇药物临界剂量的客观指标,这样不仅可保证药物能 最大程度地发挥其抑制自身免疫反应的作用,而且可大大降 低药物的毒副作用。 目前检测ICK最常用的是FCM法,但该法亦存在局限 性,如现有的激活剂和破膜剂会影响细胞破膜过程中抗体与 维普资讯 http://www.cqvip.com 中华检验医学杂志2006年8月第29卷第8期Chin J Lab Med,August 2006,Vol 29,No.8 763· 细胞表面或细胞内分子的特异性结合。破膜染色后,细胞已 死亡,很难进行后续的功能实验,这使得FCM的应用受到限 制。近来有研究报道,利用高敏感性染色技术可以检测一些 分泌至细胞表面的低表达细胞因子,如IFN- IL一10 。因 此,寻找新的可以克服上述问题的激活剂和破膜剂是相关研 the early detection and rational treatment of cancer.realistic hope? Annals Onco1.2005,l6:l6_22. 6 Smolen JS,Steiner G,Aringer M.Anti-cytokine therapy in systemic lupus erythematosus.Lupus,2005,14:189-191. 7 Jego G,Palucka AK,Blnck JP,eta a1.Plasmacytoid dendritic cells induce plasma cell diiferentiation thmugh type I interferon and interleukin6.Immunity,2003,l9:225-234. 8 Baechler EC,BafliwaUa FM,Karypis G,et a1.Interferon.inducible gene expression signature in peripheral blood cells of patients with severe lupus.Proc Natl Acad Sci U S A,2003,l00:26l0_26l5. 9 Calvania N.Tuccia M,Richardsb HB,et a1.Thl cytokines in the pathogenesis of lupus nephritis:The role of IL-l 8.Autoimmun Rev, 2005.4:542-548. 究的重要内容。酶联免疫斑点试验(ELISPOT)是以传统的 酶联免疫夹心法为基础,在单个细胞水平检测细胞因子,尤 其是对体液中半衰期短的细胞因子检测方法,其较ELISA灵 敏约100倍。但比ELISA技术复杂费时,人为影响因素较 多,也不适于大量产生细胞因子的细胞 检测。 近些年,很多有关应用细胞因子及相关抗体的药物治疗 10 Lopez P,Gemez J,Mozo L.Cytokine polymorphisms influence treatment outcomes in SLE patients treated with antimalarial drugs. AID动物模型已获成功,但能够真正应用于临床的却很少, 如应用抗TNF单抗对多种AID都有明显疗效,如RA、炎症 Arthritis Res Ther.2006.8:R42. 1l Feldmann M.Steinman L.Desin ofg effective imunotherapy for human autoimmunity.Nature.2005.435:6l2-6l9. 12 Oertelt S,Selmi C,Invemizzi P,et a1.Genes and goals:An approach to micmarray analysis in autoimmunity.Autoimmun,2005, 4:414-422. 性肠病、强直性脊柱炎、银屑病、Ms 都是成功用于临床的 范例。而有的细胞因子在用于其他疾病治疗时,还会引起 AID的发生,如应用IFN—d进行免疫治疗时,IFN-d可通过活 13 Vandenbroeck K.Alloza I,Gadina M,et a1.Inhibiting cytokine of 化TOLL样受体诱发炎症反应造成或加重自身免疫性胰岛 细胞损伤引起1型糖尿病 。种类繁多的细胞因子相互作 用形成一个级联的网络系统,针对一种或几种细胞因子均 难以阻止疾病的发展。细胞因子是通过胞内信号转导途径 来发挥作用的,而信号转导途径是有限的,因此,以信号转导 途径为靶向比针对细胞因子可能会取得更佳的效果,这也可 能是今后细胞因子研究的着眼点。 参考文献 the interleukin-12 family:recent adv ̄nces and novel challenges.J PhalTll PharInacol,2Oo4,56:l45.16o. 14 Cua DJ,Sherlock J,Chen Y,et a1.Interleukin-23 rather than interleukin.12 is tIle critical cytokine or fautoimmune ilammatfnion of tIle brain.Nature,2003.42l:744-748. 15 Aoki CA,Borchers AT,Li M,et a1.Transforming growth factor B (TGF—beta)and autoimunity.Autoimmun Rev,2005,4:450-459. 16范列英,朱烨,仲人前,等.细胞因子基因多态性与中国人原发性 胆汁性肝硬化的相关性.中国医学科学院学报,2004,26:505. 509. 17 Cox JH.Ferrari G.Janetzki S.Measurement of cytokine release at l仲人前,耿红莲.自身免疫性疾病实验室诊断进展.中华检验医 学杂志,2005,28:867-869. 2 Arora SK.Analysis of intracellular cytokines using flowcytometry. the single cell level using the ELISPOT assay.Methods,2006,38: 274.284. 18 Feldmann M.Maini RN.Lasker clinical medical research award. TNF defined as a hertapeutic target for rheumatoid arthritis and otIler autoimmune diseases.Nature Med.2003,9:l245.1250. 19 Devendra D.Eisenbarth GS.Interferon a.a potentil laink in tIle pathogenesis of viral-induced type l diabetes and autoimmunity.Clin Inlrlluno1.2Oo4.1ll:225-233. Methods Cell Sci,2002,24(1-3):3740. 3 Loza MJ,Faust JS,Perussia B.Multiple color immunofluorescence for cytokine detection at the sirIle.gcell level,Mol Biotechnol,2003, 23:245-258. 4 Brandt SP.Micmgenomics:gene expression analysis at tIle tissue- speciicf and single-cell levels.J Exp Bot,2005,56:495-505. 5 Posadas EM,Simpkins F,Liotta LA,et a1.Pmteomie analysis for (收稿日期:2006-05-08) (本文编辑:李建陵) 读者.作者.编者. 敬告作者 为了使您的稿件得到及时准确的处理,本刊建议作者在 投稿时除了有纸样稿件2份、审稿费、单位介绍信以外,还应 再增加一张首页,注明以下内容:(1)中、英文文题;(2)作者 姓名;(3)作者单位;(4)通信地址;(5)电子邮箱地址;(6) 联系电话。 以下资料如有也应同时提供:(1)基金资助证明复印 件;(2)本刊VIP会员会员号;(3)中华医学会会员证复印 件。 

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