趋化因子

六、趋化因子

由组织细胞和微生物产生的趋化剂（chemoattractants)对白细胞的趋化作用（chemotaxis)是炎症发生过程中重要的起始步骤，也是机体防御和清除入侵病原体等异物先天性免疫功能的一个重要方面。1986年以前，“经典”的（classical)白细胞趋化物质主要有补体片段C5a、白三烯B4（leukotrinin B4,LTB4)、血小板激活因子（platelet-activating factor,PAF)和fMLP（N-formylmethionyl-leucyl-phenyl-alanine,N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸），这些趋化物质的受体同属于G蛋白偶联受体（Gprotein-coupled receptor)。

（一）趋化因子的种类

1.趋化因子的命名　1986年以来，陆续发一现了一类主要由免疫细胞产生的、具有趋化白细胞作用的细胞因子（chemoattractant cytokines或chemotactic cytokines)。在1992年第3届国际趋化因子研讨会上，绝大多数学者建议把chemoattractant(chemotactic)cytokine简称为chemokines,本书暂译名为趋化因子。趋化因子又称可诱导的小分子蛋白（small-inducible protein,SIP）、间分泌（intercrine)、细胞因子PE-4超家族（PF-4superfamily of common an-cestral cytokines)或PF-4样细胞因子（PF-4 like cytokine)等。

2.趋化因子亚族及其成员 通过基因克隆和cDNA、氨基酸序列分析，人的趋化因子超家族目前至少发现有19个成员，它们具有以下共同的特点。（1）来自同一个祖先基因（com-mon ancestral gene)。（2）成熟分子为分子量8～10kDa的小分子多肽。（3）可诱导性（inducible)。（4）不同成员在氨基酸水平上有21%～90%的同源性，其中不同亚族成员间同源性，其中不同亚族成员间同源性为21%～31%，同一亚族不同成员间同源性为25%～90%。所有趋化因子均含有4个Cys的保守基序（motif)，组成特征性的两个二硫键。第一个Cys前的N端肽段较短，约4～12氨基酸，第4个Cys后C端肽段较长，为18～24氨基酸。（5）其相应的受体属于G蛋白偶联受体，这类受体有7个跨膜区（seven predicated transmembrane domains,STR)，在胞浆内与三个亚单位所组成的G-蛋白（heterotrimeric G protein)相偶联。

根据多肽键一级结构中第1、2两上Cys排列的方式，可将趋化因子超家族分为两个亚族（subfamily)：（1）C-X-C亚族（或α亚族），除NAP-4以外，这个亚族其余成员分子中N端两个Cys之间被另一个氨基酸残基所分隔；（2）C-C亚族（或β亚族），第1、2两个Cys是相连的。两个亚族所包括的成员见表4-11。

表4-11　两个趋化因子亚族所包括的成员

C-X-C亚族（α亚族） IL-8/NAP-1（interleukin-8/neutrophil-activating protein 1,　 白细胞介素8/中性粒细胞激活蛋白1）　 NAP2/CTAPⅢ/βTG（neutrophile-activating protein 2/connective tissue-activating peptide Ⅲ/β-thromboglobulin，中性粒细胞激活蛋白2/结缔组织激活肽Ⅲ/β-凝血球蛋白） NAP-4（neutrophil-activating protein 4,中性粒细胞激活蛋白4） GROα/NGSA（growth related gene α/melanoma growth-stimulating activity,生长相关基因α/黑素瘤生长刺激活性） GROβ（growth related gene β,生长相关基因β） GROγ（growth related gene α/melanoma growth-stimulating activity,生长相关基因α/黑素瘤生长刺激活性） PF-4（platelet factor-4,血小板因子-4） ENA-78（a 78-residue epithelial cell-derived neutrophil-activator,78氨基酸上皮细胞来源的中性粒细胞活化剂） γIP-10（interferonγ-inducible protein-10,γ干扰素诱生蛋白-10） Mig（monokine inducible by γ-interferon,γ干扰素诱生的单核因子） GCP-2（granulocyte chemoattractant protein-1/monocyte chemotactic and activating factor,单核细胞趋化蛋白-1/单核细胞趋化和激活因子）

续表1

NCP-2/HC14（monocyte chemoatractant protein-2,单核细胞趋化蛋白-2） MCP-3/NC28（monocyte chemoattractant　protein-3,单核细胞趋化蛋白-3） MIP-1α/LD78（macrophage inflammatory protein-1α,巨噬细胞炎症蛋白-1α） MIP-1β/Act-2（macrophage inflammatory protein-1β,巨噬细胞炎症蛋白-1β） RANTES（reduced upon activation,normal Texpressed and secreted,正常T细胞表达和分泌，活化时表达下降的因子）　 1309(活化人T细胞-种基因产物，cDNA克隆并表达成功）

注：（1）NAP-2/CTAPⅢ/βTG是由血小板碱性蛋白（platelet basic protein,PBP)N端加工后形成。

（2）LD78和Act-2分别是人的MIP-1α和NIP-1β，与小鼠源性MIP-1α和NIP-1β有很高同源性。

（3）GROα、GROβ和GROγ指基因产物。

3.趋化因子作用特点　趋化因子C-X-C和C-C亚族的生物学活性有明显的差别。C-X-C亚族中，除γIP-10、Nig和PF-4外，其余成员均具有趋化和激活中性粒细胞的活性。编码这个亚族成员的基因定位于第4号染色体长臂，氨基酸水平上的同源性在25%～90%。γIP-10主要趋化单核细胞和T细胞。C-C亚族主要趋化和激活单核细胞和某些T细胞亚群，基因定位于第17号染色体长臂，而且各成员的基因密切连锁，氨基酸水平上同源性在25%～70%。两个亚族之间同源性为21%～31%。

趋化因子除趋化和激活中性粒细胞、单核细胞或某些T细胞亚群外，有些成员还可趋化嗜酸性粒细胞，或趋化嗜碱性粒细胞并刺激其释放组织胺。某些趋化因子还具有刺激造血细胞、成纤维细胞、角化细胞或黑素瘤细胞的生长。趋化因子除了以游离形式发挥作用外，还可结合到细胞外基质(ECM)或内皮细胞表面，从而趋化白细胞到相应的组成或血管内皮处，聚集并激活中性粒细胞或单核细胞。下面仅就C-X-C亚族中的IL-8和GRO以及C-C亚族中MCP-1/MCAF、MIP-1α、MIP-1β和RANTES作一介绍。

（二）IL-8

1986年Kownatzki等首先证实了单核细胞可产生一种中性粒细胞趋化因子。嗣后，不同实验室根据这种因子不同的生物学活性有不同的命名，如中性粒细胞激活蛋白-1（neu-trophil-activating protein-1,NAP-1），单核细胞来源的中性粒细胞趋化因子（monocyte-derived neutrophil chemotactic factor,MDNCF)，单核细胞来源的中性粒细胞激活肽（monocyte-derived neutrophil-activating peptide,MDNAP),中性粒细胞激活因子（neu-trophil-ac-tivating factor,NAF),中收粒细胞激活肽（neutrophil-activating peptide,NAP)，T淋巴细胞趋化因子（t lymphocyte chemotactic factor,TCF)和内皮细胞来源的中性粒细胞激活肽（endothelial-derived neutrophil-activating peptide,EDNAP)。1988年基因克隆成功，属于C-X-C亚族（α亚族）成员，目前文献中多采用名称是IL-8（interleukin-8)/NAP-1。

1.IL-8的产生

（1）IL-1、TNF、LPS和PMA均能诱导单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和表皮细胞等合成分泌IL-8。

（2）PHA等丝裂原活的T细胞也可产生IL-8。

（3）人类多种肿瘤细胞均可高表达 IL-8。其中甲状腺癌、鳞状细胞癌、黑素瘤等可组成性产生IL-8，而星状细胞瘤、肝癌、肾细胞癌等则需要IL-1β或TNF-α等刺激下才合成和分泌IL-8。

2.IL-8的分子结构　IL-8分子量8.3kDa，不成熟的IL-8为99个氨基酸，单核细胞产生的成熟IL-8分子主要形式为72个氨基酸，而内皮细胞产生的成熟IL-8分子主要为77个氨基酸。在α亚族中，