細(xì)胞和分子免疫學(xué):第三節(jié)　細(xì)胞因子受體

細(xì)胞因子是由多種細(xì)胞產(chǎn)生的，具有廣泛調(diào)節(jié)細(xì)胞功能作用的多肽分子，細(xì)胞因子不僅作用于免疫系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，還廣泛作用于神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，對(duì)細(xì)胞間相互作用、細(xì)胞的增殖分化和效應(yīng)功能有重要的調(diào)節(jié)作用。細(xì)胞因子發(fā)揮廣泛多樣的生物學(xué)功能是通過(guò)與靶細(xì)胞膜表面的受體相結(jié)合并將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。因此，了解細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)于深入研究細(xì)胞因子的生物學(xué)功能是必不可少的。隨著對(duì)細(xì)胞因子受體的深入研究，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞因子受體不同亞單位中有共享鏈現(xiàn)象，這對(duì)闡明眾多細(xì)胞因子生物學(xué)活性的相似性和差異性從受體水平上提供了依據(jù)。絕大多數(shù)細(xì)胞因子受體存在著可溶性形式，掌握可溶性細(xì)胞因子受體產(chǎn)生的規(guī)律及其生理和病理意義，必將擴(kuò)展人們對(duì)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)作用的認(rèn)識(shí)。檢測(cè)細(xì)胞因子及其受體的水平已成為基礎(chǔ)和臨床免疫學(xué)研究中的一個(gè)重要的方面。

一、細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)

根據(jù)細(xì)胞因子受體cDNA序列以及受體胞膜外區(qū)氨基酸序列的同源性和結(jié)構(gòu)征，可將細(xì)胞因子受體主要分為四種類(lèi)型：免疫球蛋白超家族（IGSF)、造血細(xì)胞因子受體超家族、神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體超家族和趨化因子受體。此外，還有些細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)尚未完全搞清，如IL-10R、IL-12R等；有的細(xì)胞因子受體結(jié)構(gòu)雖已搞清，但尚未歸類(lèi)，如IL-2Rα鏈（CD25)。

（一)免疫球蛋白超家族

該家族成員胞膜外部分均具有一個(gè)或數(shù)個(gè)免疫球蛋白（Ig)樣結(jié)構(gòu)域，有關(guān)Ig超家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)參見(jiàn)第三章。目前已知，屬于IGSF成員的細(xì)胞因子受體的IL-1Rt I（CD121a)、IL-1RtⅡ（CD121b)、IL-6Rα鏈（CD126)、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR（CD115)、SCFR（CD117)和PDGFR，并可分為幾種不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，不同IGSF結(jié)構(gòu)類(lèi)型的受體其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也有差別。

（1)M-CSFR、SCFR和PDGFR：胞膜外區(qū)均含有5個(gè)Ig樣結(jié)構(gòu)域，其中靠近胞膜區(qū)為1個(gè)V樣結(jié)構(gòu)，其余4個(gè)為C2樣結(jié)構(gòu)。受體通常以二聚體形式與相應(yīng)的同源二聚體配體結(jié)合。受體胞漿區(qū)本身含有蛋白酷氨酸激酶（protein tyrosine kinase,PTK)結(jié)構(gòu)。

（2)IL-1Rt I和IL-1RtⅡ：胞膜外區(qū)均含有3個(gè)C2樣結(jié)構(gòu)，受體胞漿區(qū)絲氨酸/蘇氨酸磷酸化可能與受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

（3)IL-6Rα鏈、gp130以及G-CSFR：胞膜外區(qū)N端 均含1個(gè)C2樣區(qū)，在靠近胞膜側(cè)各有1個(gè)紅細(xì)胞生成素受體超家族結(jié)構(gòu)域，此外在胞有胞膜外區(qū)還含有2～4個(gè)纖粘連素結(jié)構(gòu)域。gp130胞漿區(qū)酷氨酸磷酸化與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的受體其相應(yīng)配體IL-6、OSM、LIF和G-CSF在氨基酸序列和分子結(jié)構(gòu)上也有很大的相似性。

（二)造血細(xì)胞因子受體超家族

造血細(xì)胞因子受體超家族（haemopoieticcytokine receptor superfamily)又稱(chēng)細(xì)胞因子受體家族（cytokinereceptor family)，可分為紅細(xì)胞生成素受人本超家族（erythropoietinreceptor superfamily,ERS)和干擾素受體家族（interferon receptorfamily。

1.ERSERS所有成員胞膜外區(qū)與紅細(xì)胞生成素（erythropoietin,EPO)受體胞膜外區(qū)體在氨基酸序列上有較高的同源性，分子結(jié)構(gòu)上也有較大的相似性，故得名。

（1)ERS的成員：屬于ERS的成員有EPOR、血小板生成素R、IL-2β鏈（CD122)、IL-2Rγ鏈、IL-3Rα鏈（CD123)、IL-3Rβ、IIL-4R（CDw124)、IL-5Rα鏈、IL-5βα鏈、IL-5Rβ鏈、IL-6Rα鏈（CD126)、gp130(CDw123)、IL-7R、IL-9R、IL-11R、IL-1240kDa亞單位、G-CSFR、GM-CSFRα鏈、GM=CSFRβ鏈、LIFR、CNTFR等，此外，某些激素如生長(zhǎng)激素受體（GRGR)和促乳素受體（PRLR)亦屬于ERS。

（2)ERS的結(jié)構(gòu)特征：紅細(xì)胞生成素受體超家族成員在胞膜外與配體結(jié)合部位有一個(gè)約含210氨基酸殘基的牲性同源區(qū)域，主要特點(diǎn)①同源區(qū)靠近N端有4個(gè)高并能保守的半胱氨酸殘基Cysl、Cys2、Cys3、Cys4和1個(gè)保守的鈀氨酸，Cys1與Cys2之間、Cys3與Cys4之間形成兩個(gè)二硫鍵。②同源區(qū)靠近細(xì)胞膜處，約在細(xì)胞膜外18～22氨基酸基處有一個(gè)色氨酸一絲氨酸-X-色氨酸-絲氨酸基序，所謂Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser即WSXWS基序，其生物學(xué)功能尚不明了。IL-3α鏈、IL-3Rβ鏈、GM-CSFRβ鏈、LIFR辦有兩個(gè)ERS結(jié)構(gòu)域，其中GM-CSFRβ鏈第一個(gè)ERS結(jié)構(gòu)中有一個(gè)類(lèi)似WSXWS基序，即為脯氨酸一絲氨酸-賴(lài)氨酸-色氨酸-絲氨酸（PSKWS)基序。1994年Hilton等合成WSXWS基序相應(yīng)的寡核苷酸為探針，從成鼠肝cDNA文庫(kù)中克隆小鼠IL-11受體α鏈cDNA獲得成功。IL-6Rα鏈和gp130以及G-CSFrN端有一個(gè)IGSF結(jié)構(gòu)。IL-7R靠近N端側(cè)的部位只有Cys1和Cys3，與其它成員相比，缺乏Cys2和Cys4以及色氨酸殘基。IL-1240kDa亞單位有ERS的同源結(jié)構(gòu)，但為非膜結(jié)合的，而且與IL-12另一35kDa亞單位通過(guò)二硫鍵開(kāi)quanxiangyun.cn/hushi/成異源雙體。GM-CSFr N端在ERS中可以看作由2個(gè)Ⅲ型纖維粘連素組成，每個(gè)Ⅲ型纖維粘連素結(jié)構(gòu)域由7股反平行β折疊股形成一個(gè)桶狀結(jié)構(gòu)，兩個(gè)桶狀結(jié)構(gòu)之間的槽是配體膜外保守區(qū)域有明顯的進(jìn)化同源性，這種同源性的程度與IGSF成員間相似。EPo R似科與其它家族成員有更高的同源性，在進(jìn)化上可能處于主導(dǎo)的地位。ERS的胞漿區(qū)長(zhǎng)度不一，從54個(gè)氨基酸殘基到568個(gè)氨基酸殘基，除IL-2Rβ鏈與EPOR之間胞漿區(qū)有一定同源性外，其它成員在胞漿區(qū)未見(jiàn)明顯的同源性。ERS成員胞漿區(qū)本身均不具備PTK結(jié)構(gòu)，其信號(hào)傳遞的途徑和機(jī)理也有所不同。IL-2Rβ鏈胞漿區(qū)的本雙重性區(qū)與胞漿中酪氨酸激酶相關(guān)聯(lián)，富含絲氨酸區(qū)與非激酶信賴(lài)途徑有關(guān)。IL-2Rγ鏈胞漿區(qū)具有SH2結(jié)構(gòu)，參與信號(hào)傳遞。細(xì)胞漿中的PTK和PKC可能參與IL-4R介導(dǎo)的信號(hào)傳遞。gp130胞漿區(qū)絲氨酸富含區(qū)以及酷氨酸磷酸化與gp130介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。此外，酪氨酸磷酸化與IL-7R、GM-CSFRβ鏈、IL-3Rβ鏈、IL-5Rβ鏈介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

注：根據(jù)ERS胞膜外結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為以下四種類(lèi)型：

（a)1個(gè)ERS結(jié)構(gòu)域的穿膜受體，包括IL-2Rβ、IL-2Rγ、IL-4R、IL-5R、IL-7R、IL-9R、GM-CSFR、EPOR；

（b)2個(gè)ERS結(jié)構(gòu)域的穿膜受體，包括LIFR、KH97、AIC2A、AIC2B；

（c)N端有1個(gè)IGSF結(jié)構(gòu)域和1個(gè)ERS結(jié)構(gòu)域的穿膜受體，包括IL-6R、IL-11R（？)、G-CSFR和gp130；

（d)N端1個(gè)IGSF結(jié)構(gòu)域和1個(gè)ERS結(jié)構(gòu)域GPI連接的受體，如CNTFR。

2.干擾素受體家族屬于這一家族的成員有IFN-α/βR、IFN-γR和組織因子（TF)（為凝固白酶因子Ⅶ的細(xì)胞膜受體)，其結(jié)構(gòu)與紅細(xì)胞生成素受體家族相似，但N端只含有兩個(gè)保守性的Cys，兩個(gè)Cys之間有7個(gè)氨基酸。近膜處也有兩個(gè)保守的Cys，兩個(gè)Cys之間間隔有20～22個(gè)氨基酸。IFN-α/βR由兩個(gè)上述的結(jié)構(gòu)域所組成。

（三)神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體超家族

1.NGFR超家族的成員屬于該家族成員除神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體（nerve growth factor receptor,NGFR)外，不有 TNF-RⅠ（CD120a)、TNF-RⅡ（CD120b)、CD40、CD27、T細(xì)胞cDNA-41BB編碼產(chǎn)物、大鼠T細(xì)胞抗原OX40和人髓樣細(xì)胞表面活化抗原Fas（CD95)。各成員的主要功能參見(jiàn)表4-16。

表4-16NGFR超家族成員的功能

2.NGFR超家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)NGFR超家族成員其胞膜外由3～6個(gè)約40個(gè)氨基酸組成的富含Cys區(qū)域，如NGFR、TNF-RⅠ、TNF-RⅡ有4個(gè)結(jié)構(gòu)域，CD95有3個(gè)結(jié)構(gòu)域，CD30有6個(gè)結(jié)構(gòu)域。所有成員N端第一個(gè)區(qū)域中均含6個(gè)保守的Cys以及Tyr、Gly、Thr殘基各一個(gè)，其它區(qū)域亦含4～6個(gè)Cys。TNF-RⅠ、CD95、CD40分子之間胞漿區(qū)約有40～50%同源性。

（四)趨化因子受體

1988年IL-8基因克隆成功以來(lái)，已形成了稱(chēng)之為趨化因子（chemokine)的一個(gè)家族。到目前為止，趨化因子家族的成員至少有19個(gè)。部分趨化因子的受體已基本搞清，它們都性屬于G蛋白偶聯(lián)受體（GTP-binding protein coupled receptor),由于此類(lèi)受體有7個(gè)穿膜區(qū)，又稱(chēng)7個(gè)穿膜區(qū)受體超家族（sevenpredicated transmembrane domain receptor superfamily,STR superfamily)。G蛋白偶聯(lián)受體（或STR)包括的范圍很廣，除了趨化因子受體外，如某些氨基酸、乙酰膽鹼、單胺受體，經(jīng)典的趨化劑（C5a、fMLP、PAF)受體等都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR。

圖7-6

注：TNF-RⅠ和TNF-RⅡ胞膜外均有4個(gè)結(jié)構(gòu)域，N端第一個(gè)區(qū)域均有6個(gè)Cys，TMF-RⅠ其它3個(gè)區(qū)域均含6個(gè)Cys，TNF-RⅡ第二個(gè)區(qū)域含6個(gè)Cys，第3、4區(qū)域各含4個(gè)Cys。

1.趨化因子受體的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)

（1)趨化因子受體的種類(lèi)：已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體種類(lèi)有IL-8RA、IL-8RB、MIP-1α/RANTEsR、NCP-1R和細(xì)胞趨化因子受體（red bloodcell chemokine receptor,RBCCKR)。有人將能與IL-8結(jié)合的IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR（Duffy抗原)歸為IL-8受體家族。趨化因子受體的種類(lèi)和分布見(jiàn)表4-17。

表4-17 趨化因子受體的種類(lèi)和分布

注 ：（a)趨化因子受體有功能基因目前已克隆成功4種。MCP-1R cDNA最近已分離成功，但尚未見(jiàn)有基因染色體定位的報(bào)道。

（b)受體分布主要根據(jù)功能試驗(yàn)和/或配體結(jié)合試驗(yàn)。

（c)α亞族中γIP-10、NAP-4、PE-4和ENA-78以及β亞族中CPP-2、MCP-3、MIP-1β和I-309相應(yīng)受體尚未鑒定出。

（2)趨化因子受體的結(jié)構(gòu)：所有趨化因子受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR，N端在胞膜外，C端位于胞漿內(nèi)。7個(gè)穿膜區(qū)（transmembranedomain,TMD)為α螺旋，在TMDⅡ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ由α螺旋內(nèi)保守的肺腑氨酸所扭結(jié)（kinked),胞膜外和胞漿內(nèi)各有由親水氨基酸所組成的三個(gè)一不，分別簡(jiǎn)稱(chēng)為e1～e3(e:extracellular connecting loops)和il～i3（i:intracellular connecting loops)。e1和e2之間由兩個(gè)保守的Cys形成一個(gè)二硫鍵，有些受體在胞外N端和e3之間也形成二硫鍵，如IL-8Ra30Cys與277ys形成二硫鍵。在STR超家族中，趨化因子受體以及經(jīng)典的趨化劑受體具有以下特點(diǎn)：（1)其長(zhǎng)度在STR超家族中最短，約為350氨基酸，其主要原因是N端、C端較短，i3環(huán)只含16～22個(gè)氨基酸；（2)在氨基酸水平上同源性大于20%;（3)i3富含堿性氨基酸，帶正電；（4)N端仿酸，帶負(fù)是電；（5)胞漿區(qū)含有多個(gè)絲氨酸和蘇氨酸，可能是磷酸化位點(diǎn)；（6)mRNAs多表達(dá)于白細(xì)胞。

圖4-7 趨化因子受體結(jié)構(gòu)模式圖

2.IL-8受體家族IL-8R家族是趨化因子受體中能與IL-8結(jié)合的不同受體的總稱(chēng)，包括IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR。

（1)IL-8RA：IL-8RA cDNA1991年基因克隆成功，是Holmes等從中性粒細(xì)胞cDNA表達(dá)文庫(kù)中分離得到，人IL-8RA基因定位于染色體2q35，與IL-8RB基因密切連鎖和高度同源，可能是從同一祖先基因經(jīng)復(fù)制而來(lái)。從cDNA推算出IL-8RA由350氨基酸組成，有5個(gè)N連接的糖基化位點(diǎn)。裸肽分子量為40kDa，糖基化后55～69kDa，在氨基酸水平上與IL-8RB的同源性為77%。IL-8RA只與配體IL-8（堿性，PI8.0～8.5)結(jié)合，這與IL-8RA的結(jié)構(gòu)有關(guān)，IL-8Ra N端酸性氨基酸是與IL-8結(jié)合的位置，N端Asp11和e3中Gly275和Arg280對(duì)于與配體結(jié)合至關(guān)重要，由于Cys30與Cys277之間形成二硫鍵，Asp11、Glu275和Arg 280在空間置上十 分接近，共同參與同配體的結(jié)合。IL-8RA基因表達(dá)的細(xì)胞種類(lèi)較為廣泛，如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、PGA活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞樣細(xì)胞系、黑素瘤細(xì)胞、滑液成纖維細(xì)胞、HL60細(xì)胞和前髓樣細(xì)胞系THP-1等。

（2)IL-8RB：IL-8RB cDNA是首先從HL60細(xì)胞中克隆成功，推斷的氨基酸殘基數(shù)為335，有一個(gè)潛在的N連接糖基化位點(diǎn)。IL-8RB可與CXC亞族中IL-8、GROα、GROβ、GROγ和NAP-2結(jié)合。人IL-8RB主要表達(dá)于髓樣細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、HL60、THP-1和AML193細(xì)胞。

（3)RBCCKR：這種受體結(jié)合配體的特異性較寬，又quanxiangyun.cn/rencai/稱(chēng)multi-specificreceptor,可結(jié)合CXC亞族中的IL-8、NAP-2、GROα和CC亞族中的MCP-1和RANTES。人RBCCKRcDNA1993年克隆成功，基因定位于1q21-q25，成熟受體分子由338個(gè)氨基酸組成，分子量為39kDa，與IL-8RB和MIP-1α/RANTESR分別有27%和23%同源性。胞膜外區(qū)為66個(gè)氨基酸，含有2個(gè)潛在的N連接糖基化點(diǎn)，酸性。C端胞漿區(qū)長(zhǎng)24個(gè)氨基酸殘基，RBC-CKR似乎不G蛋白調(diào)節(jié)，可能是一種G蛋白的非偶聯(lián)受體。最近研究表明，RBCCKR是人紅細(xì)胞Duffy抗原（gpD)，也是微小間日瘧原蟲(chóng)（Plasmodium vivax)受體。Duffy血型陰性個(gè)體盡管存在著該血型的原因，但不表達(dá)Duffy抗原/RBCCKR。RBCCKR作為一種清除受體（clearance receptor)清除血液中趨化因子。這種受體與配體結(jié)合的親和力Kd為5nM，正常血清中IL-8水平在pM水平。在成人呼吸窘迫綜合征（ARDS)、膿毒癥時(shí)，血清IL-8水平可升高至8nM，過(guò)高水平的IL-8結(jié)合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趨化因子結(jié)合到紅細(xì)胞上后即失去了對(duì)靶細(xì)胞作用。紅細(xì)胞的這種清除作用的意義還在于維持一個(gè)合適的趨化因子濃度，保證中性粒細(xì)胞等敏感地從血液中向趨化因子濃度高的炎癥部位動(dòng)。RBCCKR除表達(dá)在紅細(xì)胞上外，還表達(dá)在腎臟、大腦，基因表在這還見(jiàn)于脾、肺和胸腺等。

表4-18 IL-8R家族三個(gè)成員的特性比較

3.受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) IL-8RA和IL-8RB中緊接第三個(gè)穿膜區(qū)（TMDⅢ)的第二個(gè)胞內(nèi)環(huán)（i2)有一段高度保守的DRYLAIVHA序列，與受體信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)，其中DRY對(duì)于受體有效地偶聯(lián)G蛋白是必要的，如用突變方法改變此序列，雖然不影響受體與配體的結(jié)合，但幾乎完全喪失了配體刺激的生物學(xué)活性。IL-8R與配體結(jié)合后使與受體結(jié)合的異源三體G蛋白分解為α亞單位和βγ亞單位，α亞單位活化磷脂酶C（phospholipase C,PLC)，導(dǎo)致胞漿內(nèi)三磷酸肌醇（IP3)和二酰基甘油（DAG)增加，分別誘導(dǎo)胞漿內(nèi)Ca庫(kù)釋放Ca²⁺和PKC的活化。

此外，IL-8RA和IL-8RB C端絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化可能與信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

4.趨化因子受體與病毒最近發(fā)現(xiàn)某些感染人或靈長(zhǎng)類(lèi)病毒的開(kāi)放讀框產(chǎn)物與某些趨化因子受體有較高的同源性，這可能與病毒的致病以及病毒所具有的某些生物學(xué)特性有關(guān)。

（1)人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus,HCMV):是一種可感染人上皮細(xì)胞、髓樣和淋巴樣細(xì)胞的β皰疹病毒（βHerpesvirus)。HCMV3個(gè)開(kāi)放讀框US27、US28和UL33所推斷的氨基酸序列在分子結(jié)構(gòu)上均可模擬STR，其中US28產(chǎn)物與人MIP-1α/RANTEsR約有30%同源性，與該受體N端的同源性高達(dá)56%。US28產(chǎn)物可與趨化因子β亞族中MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES相結(jié)合，但不能結(jié)合α亞族中的趨化因子。

（2)Saimiri皰疹病毒（Herpesvirus saimiri,HVS):是一種感染靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物嗜T細(xì)胞的γ皰疹病毒（γHerpesvirus)。HVS開(kāi)放讀框ECRF3產(chǎn)物與IL-8R有近30%的同源性，與IL-8Rb N端的同源性為44%。ECRF3產(chǎn)物與IL-8、GROα和NAP-2均可發(fā)生一定程度的結(jié)合。

HCMV-US28和HVS-ECRF3探針不能與人基因組DNA雜交，提示皰疹病毒不僅從宿主體內(nèi)獲得了趨化因子受體基因拷貝，而且進(jìn)行了修飾。類(lèi)似的現(xiàn)象見(jiàn)于嗜人B淋巴細(xì)胞的γ皰疹病毒-EB病毒(EBV),EBV開(kāi)放讀框BCRF1是從宿主體內(nèi)獲得的IL-10基因,BCRF1產(chǎn)物又稱(chēng)為病毒IL-10(vIL-10),可模擬哺乳動(dòng)物IL-10的抗炎癥和抗增殖效應(yīng)。

二、細(xì)胞因子受體中的共享鏈

大多數(shù)細(xì)胞因子受體是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞單位組成的異源二聚體或多聚體，通常包括一個(gè)特異性配體結(jié)合α鏈和一個(gè)參與信號(hào)的β鏈。α鏈構(gòu)成低親和力受體，β鏈一般單獨(dú)不能與細(xì)胞因子結(jié)合，但參與高親和力受體的形成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。應(yīng)用配體竟?fàn)幗Y(jié)合試驗(yàn)、功能相似性分析以及分子克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞因子受體中存在著不同細(xì)胞因子受體共享同一種鏈的現(xiàn)象。

（一)細(xì)胞因子受體共享鏈的種類(lèi)

在眾多的細(xì)胞因子中，某些細(xì)胞因子的作用十分相似，如IL-3、IL-5、GM-CSF都作用于造血系統(tǒng)，促進(jìn)造血干細(xì)胞或定向干細(xì)胞的增殖。IL-6、IL-11、LIF、OSM都能作用于肝細(xì)胞、巨核細(xì)胞、漿細(xì)胞瘤，發(fā)揮相似的生物學(xué)作用。IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-13均具有刺激T細(xì)胞或和B細(xì)胞增殖的作用。上述細(xì)胞因子功能的相似性已部分在受體水平得到解釋?zhuān)�在很大程度上是由�?xì)胞因子受體共享鏈所決定的。目前已知，細(xì)胞因子共享鏈主要有g(shù)p310、GM-CSFRβ鏈和IL-2Rγ鏈。

1.gp130/LIFR 為IL-6R、單抗MT18在骨髓瘤細(xì)胞系U266共沉淀中得到一種130kDa的糖蛋白，命名為gp130。1990年Hibi克隆成功，gp130，屬于造血因子受體家族。IL-6、IL-11均能刺激IL-6信賴(lài)的小鼠漿細(xì)胞瘤系T1165的增殖，能在IL-3、GM-CSF的作用下縮短骨髓多能干細(xì)胞的Go期，增強(qiáng)IL-3依賴(lài)的人和小鼠的巨核細(xì)胞集落的形成，促進(jìn)體內(nèi)、體外的特異性抗體反應(yīng)，誘導(dǎo)肝細(xì)胞急性期蛋白的產(chǎn)生。抗gp130能陰斷IL-6、IL-11兩種細(xì)胞因子分別誘導(dǎo)的TF1細(xì)胞的增殖，而抗IL-5R只能陰斷IL-6誘導(dǎo)的TF1的增殖，表明IL-6、IL-11受體共用一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈。OSM受體存在著低親和力及高親和力兩種受體，低親和力受體即gp130，gp130與LIFR構(gòu)成高親和力受體。與在IL-6R、IL-11R中不同，gp130在OSMR中只形成低親和力受體且不能單獨(dú)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞因子信號(hào)。高親和力的LIF受體由LIFR和gp130組成，OSM與LIF能競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合高親和力LIF受體，但不競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合低親和力的LIF受體。

表4-19 gp130/LIFR共用鏈與高親和力受體組成的關(guān)系

注：（1)LIF：leukaemia inhibitoryfactor;OSM:oncostatin M;CNTF:ciliary neurotrophic factor.

(2)IGSF:immunoglobulinsuperfamily;GCRF:hematopoietic cytokine receptor family.

(3)gp130轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-6、IL-11刺激信號(hào)，gp130與LIFR兩種鏈轉(zhuǎn)導(dǎo)LIF、OSM和CNTF刺激信號(hào)。

（4)IL-11Rα鏈（小鼠)與IL-6Rα鏈和CNTFRα鏈氨基酸同源性分別為24%和22%。

2.KH97/AIC2B為IL-3R、IL-5R、GM-CSFR所共用。在造血方面，IL-3與GM-CSF均能促進(jìn)未成熟細(xì)胞、混合細(xì)胞及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落的形成，激活單核細(xì)胞，促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞集落形成。IL-5除了促進(jìn)B細(xì)胞分化和分泌抗體外，也具有刺激嗜酸性粒細(xì)胞分化作用。用GM-CSFRβ鏈分別與IL-3、IL-5、GM-CSFRα鏈共轉(zhuǎn)染的試驗(yàn)證明，這三種細(xì)胞因子高親和力受體中的β鏈在小鼠和人分別為AIC2B和KH97，它們有56%的同源性。

3.IL-2受體γ鏈 除IL-2R含有γ鏈外，IL-4R、IL-7R、IL-9R和IL-13R復(fù)合物中也共用IL-2Rγ鏈（γc)。這些受體的相應(yīng)配體是一組主要作用于T細(xì)胞的生長(zhǎng)因子。以IL-2γ鏈異常為主要特征的X聯(lián)鎖嚴(yán)重免疫缺陷綜合癥患者顯示出T細(xì)胞發(fā)育異常，T細(xì)胞的缺乏或數(shù)量明顯減少，提示IL-2γ鏈在T細(xì)胞的發(fā)育中起至關(guān)重要的作用。IL-4、IL-7均在T細(xì)胞的發(fā)育中起作用，它們共用一條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈IL-2Rγ鏈來(lái)傳遞T細(xì)胞增殖的信號(hào)。在IL-2受體系統(tǒng)中，α鏈構(gòu)成低親和力受體，中親和力受體由β、γ鏈組成，高親和力受體由α、β、γ三條鏈組成，其中，γ鏈相當(dāng)于其它細(xì)胞因子受體的β鏈，參參與信號(hào)傳遞，而αβ鏈則相當(dāng)于α鏈，主要發(fā)揮識(shí)別和結(jié)合配體的作用。

（二)共享鏈與細(xì)胞因子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)首先需要配體與受體結(jié)合并誘導(dǎo)受體二聚體（或三聚體)的形成，使二聚體（或三聚體)胞漿部分的相互作用，由此引起不同途徑的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在IL-2R系統(tǒng)中，受β、γ鏈的二聚作用對(duì)于信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)是必須的，缺乏β鏈胞漿區(qū)的IL-2R不能轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-2刺激所發(fā)生的信號(hào)。大多數(shù)的細(xì)胞因子對(duì)細(xì)胞的刺激及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與酪氨酸激酶的活化及細(xì)胞內(nèi)蛋白的酪氨酸磷酸化有關(guān)，細(xì)胞因子與受體結(jié)合可以引起受體成分的酪氨酸磷酸化。ERS胞漿區(qū)近膜端的60個(gè)氨基酸殘基是高度保守的，這段同源序列對(duì)IL-6、G-CSF、EPO、IL-7的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)起著關(guān)鍵作用，提示這些受體可能利用相似的胞膜內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。

1.gp130介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)共用鏈gp130中，其胞漿區(qū)約277個(gè)氨基酸殘基中包含絲氨酸富含區(qū)、核苷酸結(jié)合區(qū)及4個(gè)GTP結(jié)合模式區(qū)。其中的絲氨酸富含區(qū)也存在于G-CSFR、IL-2Rβ、IL-4R和EPOR，其它的ERS成員有著明顯的同源性。其中一個(gè)片段在所有ERS成員中都是保守的，另一個(gè)片段存在于G-CSFR、EPOR、KH97中。這兩個(gè)短的片段中，無(wú)論哪個(gè)發(fā)生突變都將使gp130不能發(fā)生酪氨酸磷酸化，喪失信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的能。LIFR/gp130異源雙體也與酪氨酸磷gp130不能發(fā)生要酪氨酸磷酸化，喪失信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能。LIFR/gp130異源雙體也與酪氨酸磷酸化有關(guān)。雖然大多數(shù)造血因子受體家族成員均不具有酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，但它們與酪氨酸激酶型生長(zhǎng)因子受體相似，生長(zhǎng)因子引起與之相關(guān)的受體酪氨酸激酶二聚體的形成和激活，而造血因子可能是誘導(dǎo)其受體的二聚體形成并導(dǎo)致相關(guān)酪氨酸激酶的活化。已發(fā)現(xiàn)在IL-6、IL-11刺激的TF1細(xì)胞中檢測(cè)出分子量97/95kDa的蛋白發(fā)生了酪氨酸磷酸化，抗gp130的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中很重要。在不同的細(xì)胞系3T3-L1、B細(xì)胞雜交瘤、髓樣白血病系中發(fā)現(xiàn)有不同分子量蛋白的要酪氨酸磷酸化，提示在不同的細(xì)胞系中存在細(xì)胞特異的酪氨酸激酶及各自特異的底物，這可能是共用gp130的IL-6、IL-11、LIF、CNTF、OSM在不同細(xì)胞中生物學(xué)作用差異的原因一。JAK2是一種非受體型的酪氨酸激酶，可以被EPO、IL-3、G-CSF、IL-6等多種細(xì)胞因子刺激所激活，JAK2可能是這些不同的細(xì)胞因子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一個(gè)共同因素，這種與受體相聯(lián)的JAK2激酶可能因受體結(jié)構(gòu)的不同而催化不同的底物，從而導(dǎo)致了JAK2介導(dǎo)了許多不同的生和的學(xué)功能。此外，gp130在IL-6、IL-11、CNTF、LIF的刺激后也發(fā)生了自身的酪氨酸磷酸掄。

2.KH97/AIC2B介導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)在IL-3、IL-5、GM-CSF的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈KH97/AIC2B的胞漿區(qū)內(nèi)也存在著兩個(gè)產(chǎn)生不同信號(hào)所必需的區(qū)域：一個(gè)是Glu517上游近膜端的約60個(gè)氨基酸的區(qū)域，它是誘導(dǎo)c-myc和pim-1所必需的；另一個(gè)區(qū)域是Leu623至Ser763約140個(gè)氨基酸的胞漿區(qū)域，是Ras、Raf、MAP（絲裂原激活的蛋白激酶)的激活以c-fos、c-jun的誘導(dǎo)所必需的。hGM-CSFRα、β鏈無(wú)任何已知酶的催化區(qū)，共轉(zhuǎn)染hGM-CSFα、β鏈的Ba/F3細(xì)胞的地冽同C-Myc、pim-1水平的延長(zhǎng)增加相關(guān)聯(lián)的。在小鼠淋巴細(xì)胞系轉(zhuǎn)染GM-CSFα、β鏈后可以引韋胞內(nèi)數(shù)種蛋白的酪氨酸磷酸化并引起增殖反應(yīng)，α、β鏈共轉(zhuǎn)染小鼠NIH3T3細(xì)胞表達(dá)GM-CSFR高親和力受體，可引起表達(dá)的β鏈胞漿區(qū)和另外一個(gè)有包漿內(nèi)40～45kDa蛋白的酪氨酸快速磷酸化。

三、可溶性細(xì)胞因子受體

在自然關(guān)態(tài)下，細(xì)胞因子受體（cytokinereceptor,CK-R)主要以膜結(jié)合細(xì)胞因子受體（membrane-bound cytokinereceptor,mCK-R)和存在于血清等體液中可溶性細(xì)胞因子受體（soluble cytokinereceptor,sCK-R)兩種形式存在。細(xì)胞因子復(fù)雜的生物學(xué)活性主要是通過(guò)基與相應(yīng)的mCK-R結(jié)合后所介導(dǎo)的，而sCK-R卻具有獨(dú)特的生物學(xué)意義。近年來(lái)，sCK-R水平變化與某些疾病的關(guān)系日益受到學(xué)者們的重視。部分重組sCK-R（rsCK-R)基因工程產(chǎn)品已進(jìn)入臨床驗(yàn)證，關(guān)于sCK-R的產(chǎn)生機(jī)理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基免疫學(xué)功能等方面的基礎(chǔ)研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。

（一)sCK-R的產(chǎn)生機(jī)理及作用特點(diǎn)

人T細(xì)胞白血病病毒I型（HTLV-I)感染的HUT102B2、MT-2等細(xì)胞，髓樣白血病細(xì)胞（HL-60，KG1)及某些人B細(xì)胞系（Raji)除了表達(dá)多種mCK-R外還可以通過(guò)不同方式產(chǎn)生sCK-R，如HUT102B2細(xì)胞培養(yǎng)豐清中也可檢出高水平sCK-2R和sIL-6R。人PMC體外經(jīng)PHA刺激培養(yǎng)后也產(chǎn)生大量sCK-2R和sCK-6R。

1.sCK-R的產(chǎn)生大多sCK-R主要來(lái)自膜受體的脫落，因此將膜受體陽(yáng)笥細(xì)胞溶解是獲得大量sCK-R的一種方法。大多數(shù)sCK-R氨基酸序列與mCK-R胞膜外區(qū)同源，只缺少跨膜區(qū)及胞漿區(qū)，但仍可與相應(yīng)配體發(fā)生特異性結(jié)合所應(yīng)。除了膜受體的裂解、脫落產(chǎn)生sCK-R形式外，另一種產(chǎn)生sCK-R的機(jī)理是通過(guò)受體mRNA不同剪接，產(chǎn)生分泌型mRNA，通過(guò)翻譯后直接分泌到細(xì)胞外，已經(jīng)證實(shí)，細(xì)胞內(nèi)可含有同一種CK-R不同形式的cDNA。sIL-4R、sIL-5Rα鏈、sIL-6Rα鏈、sIL-7R以及sG-CSFR等可以這種形式產(chǎn)生（表4-20)。

表4-20 sCK-R的產(chǎn)生機(jī)理（舉例)

注：IGSF：免疫球蛋白超家族ERS；紅細(xì)胞生成素受體超家族NGFR：神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體家族

2.sCK-R的生物學(xué)作用多數(shù)sCK-R與相應(yīng)細(xì)胞因子結(jié)合的親和力較與mCK-R為低，可能與sCK-R為單鏈結(jié)構(gòu)或缺少某些結(jié)構(gòu)區(qū)域有關(guān)。也有的sCK-R如sIL-4R同天然mIL-4R與相應(yīng)配體結(jié)合的親和力是相同的，即使低劑量sIL-4R也可特異地抑制IL-4誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖反應(yīng)。sCK-R以其多種方式發(fā)揮其獨(dú)特的免疫學(xué)功能。

（1)做為細(xì)胞因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，將細(xì)胞因子運(yùn)至機(jī)體有關(guān)產(chǎn)啊位，造成局部細(xì)胞因子高濃度區(qū)以充分發(fā)揮細(xì)胞因子的生物學(xué)效應(yīng)。

（2)是膜受體正常代謝途徑，有利于處于活化狀態(tài)細(xì)胞恢復(fù)至正常水平。

（3)竟?fàn)幮缘亟Y(jié)合mCK-R相應(yīng)配體，抑制mCK-R所介導(dǎo)的生物學(xué)作用。

（二)sCK-R與臨床

1.檢測(cè)sCK-R水平在臨床中的應(yīng)用檢測(cè)某些sCK-R水平輔助臨床對(duì)某些疾病的早期診斷，了解病程的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸，并可對(duì)患者免疫功能狀態(tài)及預(yù)后進(jìn)行評(píng)估，對(duì)臨床治療也有一定指導(dǎo)意義。

（1)sIL-2R的檢測(cè)：近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)sIL-2R進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)其在血清及其他體不認(rèn)中水平的變化與臨床多種疾病如器官移植排異反應(yīng)、病毒性感染、惡性腫瘤、創(chuàng)傷及自身免疫性疾病等的病情、病程密切相關(guān)（表4-21)。

（2)其他sCK-R的檢測(cè)：最近在尿中發(fā)現(xiàn)一種50kDa sIL-6R分子稱(chēng)為IL-6R-SUP，可以促進(jìn)小劑量IL-6誘導(dǎo)的小鼠漿細(xì)胞瘤T1165的生長(zhǎng)。多發(fā)性骨髓瘤病人血漿中sIL-6R水平明顯升高。風(fēng)濕性疾病患者血清sTNFR水平異常增設(shè)，關(guān)工了腔滑液中亦可檢出高水平sTNF-R，且活動(dòng)期水平明顯高于非活動(dòng)期。政黨婦女尿中僅可檢測(cè)到TNF-RⅡ類(lèi)型的sTNFR,而妊娠婦女尿中TNF-r I和TNF-RⅡ兩種類(lèi)型sTNFR均可被檢出，隨胎齡增加sTNFR水平逐漸升高，分娩后隨之降低，這可能是使胎兒免受TNF作用的一種防護(hù)機(jī)制。肝臟感染性腹水及癌性腹水中亦可檢出高水平sTNFR。此外還發(fā)現(xiàn)，sTNFR水平的增設(shè)與患者腎功能的減退密切相關(guān)。

2.sCK-R在臨床應(yīng)用前景大多數(shù)sCK-R與細(xì)胞因子結(jié)合后陰斷細(xì)胞因子與膜受體結(jié)合，從而抑制細(xì)胞因子的生物學(xué)活性，應(yīng)用sCK-R減輕或防止炎癥性細(xì)胞因子造成的病理?yè)p害提供了新的治療途徑。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，局部注射sIL-1R可抑制IL-1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。sIL-1R可降低小鼠同種異體心臟移植的排異反應(yīng)以及大鼠實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎和過(guò)敏性大腦炎。在體外sIL-1R可明顯抑制急性髓樣白血病病人骨髓細(xì)胞的增殖。最近，應(yīng)用IL-1R基因工程產(chǎn)品開(kāi)始對(duì)治療關(guān)節(jié)炎、糖尿病以及防治器官移植排斥等進(jìn)入臨床驗(yàn)證。動(dòng)物體內(nèi)注射sIL-4R可延長(zhǎng)同種異人本移植物的存活，抑制GVHR，降低I型超敏反應(yīng)。應(yīng)用sTNFR可減輕TNF在自身免疫性疾病中所介導(dǎo)的病理?yè)p害，并可減輕敗血癥休克。

表4-21 血清sIL-2R水平升高與人類(lèi)某些疾病的關(guān)系

惡性腫瘤

成人T細(xì)胞白血病（HTLV-I相關(guān)，CD4+T細(xì)胞)

毛細(xì)胞白血�。▽�(duì)IFN-α治療有效者sIL-2R水平下降，復(fù)發(fā)時(shí)上升)

急性淋巴細(xì)胞白血病

慢性髓樣細(xì)胞白血病blasticphase(sIL-2R升高先于臨床發(fā)作)

Hodgkin氏淋巴瘤（與療效和預(yù)后平行)

非Hodgkin氏淋巴瘤（所有T細(xì)胞淋巴瘤和大部分Ｂ細(xì)胞淋巴瘤，sIIL-2水平與判斷預(yù)后密切　相關(guān))

肝癌、乳腺癌、胃癌、食道癌、結(jié)腸癌、鼻咽癌等

自身免疫或炎癥性疾病

類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)工了炎（滑膜液中sIL-2R升高有助于與其他關(guān)節(jié)炎的鑒別診斷)

全身性紅斑狼瘡

進(jìn)行性全身性硬皮病

多肌炎（sIL-2R，sCD8同時(shí)升高與急性肌肉炎癥平行，常為臨床復(fù)發(fā)前表現(xiàn))

Kawasaki病、多發(fā)性硬化癥、Ｉ型糖尿病

病毒感染與其它傳染性疾病

甲型病毒性肝炎急性期

乙型病毒性肝炎急性期、慢性活動(dòng)性肝炎、BHeAg陽(yáng)性者（sIL-2R往往與病情發(fā)作、肝臟病　損平行)

丙型病毒性肝炎

艾滋病（與血清抗體和病期發(fā)展相關(guān))

傳染性單核細(xì)胞增多癥

麻疹

呼吸道合胞病毒感染

腎綜合征出血熱急性期

乳頭狀瘤病毒引起的尖銳濕疣

麻風(fēng)（與發(fā)熱、皮膚組織壞死程度正相關(guān)，可的松等治療后sIL-2R水平迅速下降)

結(jié)核病

瘧疾

移植及移植排斥

腎臟移植（急性移植排斥、CD3McAb治療后明顯升高，有助于區(qū)別感染和藥物中毒，環(huán)孢　霉素Ａ治療后明顯降低)

肝臟（膽汁中sIL-2R升高是早期肝臟排斥的敏感指標(biāo))

異基因骨髓移植后所發(fā)生的GVHD

其它

燒傷（往往與病情平等，可能與患者免疫抑制狀態(tài)有關(guān))

慢性腎功衰竭和腎透析

Wegener氏肉芽腫

評(píng)價(jià)對(duì)體內(nèi)注射IL-2的免疫反應(yīng)性