正文 第十章 骨傷科免疫學檢測基本實驗技術(五)(1 / 3)

(三)免疫球蛋白超家族

1.免疫球蛋白超家族的組成

自從免疫球蛋白的分子結構及基因特征被闡明後,陸續出現了許多與免疫球蛋白結構相似、編碼基因同源的蛋白分子,它們主要以膜蛋白形式存在於細胞表麵,有識別及傳遞信號的功能,人們將這類蛋白統稱為免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily,IgSF),將編碼IgSF的基因稱為免疫球蛋白基因超家族(immunoglobulin gene superfamily)。新的IgSF正在不斷被發現,現將主要的IgSF成員。

大多數IgSF主要分布於各類血細胞表麵。此外,各種上皮細胞、血管內皮細胞、神經細胞及神經髓鞘表麵,亦各表達其特有的IgSF。有些IgSF成員的功能單位為單一肽鏈,有時的由同源或異源肽鏈構成二聚體或多聚體,有的還以不同方式連接一至數條附屬肽,組成複合體,共同完成接受刺激、傳遞信息、激活細胞的功能。

2.免疫球蛋白超家族分子結構特點

典型的IgSF膜蛋白由胞外區、跨膜區及胞內區三部分組成。胞外區有識別功能,可選擇性地接受微環境給予細胞刺激信號;跨膜區由疏水性氨基酸組成,將IgSF分子錨定於細胞膜脂質雙層中;胞內區肽段主要傳遞胞外區輸入細胞內的信號,引起細胞內代謝改變,發揮細胞各自的功能。IgSF中不同成員的胞外區長短不一,可含有一個或幾個Ig樣功能區(domain);有的由可變區(V)及恒及區(C)構成,有的則僅含V區或C區。每個V區或C區外形相似,均由90~110個氨基酸殘基組成,其肽鏈經數次β折疊形成兩個片層的立體結構,並由鏈內半胱氨酸形成雙硫鍵,連接兩個片層,以穩定球形立體結構,這與Ig的入輕鏈結構極為相似。與典型的Ig比較,某些IgSF成員的功能區已發生變異:或丟失某段氨基酸序列;或失去二硫鍵的連接,失去形成環形結構的能力。IgSF成員的跨膜區及胞內區的變化很大,有的成員跨膜區完善,能將IgSF成員錨定在胞膜上;有的還能以鹽橋形式與附屬蛋白穩定連接,形成功能完整的複合體型膜蛋白結構;有的IgSF成員僅與胞膜呈鬆散的聯絡,並易從膜上脫落,以可溶性狀態遊離於體液中;有的成員無胞內區,或胞內區肽鏈很短,僅由3個氨基酸組成;有的胞內區肽鏈很長,有700餘個氨基殘基,結構複雜,或具有酶活性。

3.免疫球蛋白超家族的生物學功能

IgSF成員種類繁多,功能多樣,在免疫應答中發揮如下作用:①識別並遞呈抗原,引發特異性免疫應答;②接受細胞因子刺激,調節免疫細胞的分化、增生、合成與分泌;③與其他細胞膜表麵分子結合,介導細胞間的相互黏附,參與免疫細胞激活、分化與選擇,以及細胞移行、歸巢與定居;④參與免疫球蛋白的轉運與分泌。

IgSF基因的缺陷與突變可導致免疫功能紊亂,引起免疫相關性疾病。

(四)細胞因子

細胞因子(cytokine,CK)是指由免疫細胞(如單核/巨噬細胞、T細胞、B細胞、NK細胞等)和某些非免疫細胞(如血管內皮細胞、表皮細胞、成纖維細胞等)經刺激而成、分泌的一類生物活性物質。細胞因子多屬小分子多肽或糖蛋白,作為細胞間信號傳遞分子,主要介導和調節免疫應答及炎症反應,刺激造血功能,並參與組織修複等。

1.細胞因子的分類CK的分類至今尚未統一,主要的分類法有3種:

(1)按產生CK的細胞類型分類可分為:

1)淋巴因子(lymphokine):主要由淋巴細胞產生,包括IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-12、IL-13、IL-14、IL-16、IL-17、IFN-γ、TNF-β、GM-CSF等。

2)單核因子(monokine):主要由單核/巨噬細胞產生,包括IL-1、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α、G-CSF和M-CSF等。

3)其他細胞產生的CD:主要由上皮細胞、血管內皮細胞、成纖維細胞、骨髓及胸腺基質細胞等產生,如EPO、IIL-11、IL-8、SCF和IFM-β等。

(2)按CK作用的靶細胞類型分類,可分為:

1)作用於巨噬細胞的CK:如巨噬細胞趨化因子(MCF)、巨噬細胞移動抑製因子(MIF)、巨噬細胞活化因子(MAF)等。

2)作用於白細胞的CD:如白細胞移動抑製因子(LIF)、白細胞趨化因子(LCF)、集落刺激因子(CSF)等。

3)作用於淋巴細胞的CK:如致分裂因子(MF)、轉移因子(TF)、白細胞介素(IL)等。

4)作用於其他類型細胞的CK:如淋巴毒素(LT)、破骨細胞活化因子(OSF)、表皮生長因子(EGF)等。

(3)按CK的主要功能分類,可分為:

1)介導天然免疫的CK:多為單核/巨噬細胞激活產生的單核因子,如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等趨化作用細胞因子、IFN-α、IFN-β等,它們參與抗病毒感染和激發抗菌性炎症反應。

2)介導特異性免疫的CK:主要由抗原激活的CD4+T細胞產生,如IL-2、IL-4、IL-5、TGF-β等,它們介導淋巴細胞激活、增生並分化成抗原特異性效應細胞。

3)激活炎症細胞的CK:如IFN-γ、MAF、IL-8、IL-10、IL-12、LT、MIF等,其主要功能是激活非特異性效應細胞,介導細胞免疫的效應過程。

4)刺激造血的CK:如IL-3、GSF(GM-CSF、G-CSF、M-CSF)、EPO、IL-7、SCF等,它們能強烈刺激造血幹細胞增生、分化成各種成熟血細胞,並形成細胞集落,統稱為CSF。

CK一般屬分泌蛋白,但某些CK除有分泌型外,還存在跨膜型。後者常是前者的前體,經某些水解酶的作用,可轉換為分泌型CK。TNF-α、TGF-α、M-CSF、SCF及某些生長因子如EGF、肝素結合生長因子(HBGF)、神經鞘瘤生長因子(schwannoma-derived growth factor)、c-erb B2/HER2配體等均屬此類CK。跨膜型CK主要在局部通過細胞-細胞之間的直接接觸發揮作用,介導細胞之間的黏附、鄰近細胞的刺激、細胞毒作用、殺瘤作用等。

2.細胞因子的共同特點各種CK有其獨特的分子結構、理化特性及生物學功能,但也具有下列共同特點。

(1)理化特性:CK一般是分子量為6~60kDa的多肽或糖蛋白,其成熟分泌型分子所含氨基酸多在200個以內。不同CK的氨基酸序列無明顯同源性(少數例外)。多數CK以單體形式存在,少數CK以二聚體(如IL-5、IL-12、M-CSF、TGF-β)或三聚體形式(如TNF)存在。