(4)IL-1ra与临床:正常人血清IL-1ra水平在200pg/ml以下,感染、炎症以及内毒素血症病人血清中IL-1ra水平可升高到8ng/ml。应用IL-1ra治疗败血症已进入Ⅲ期临床验证,死亡率明显下降。此外IL-1ra治疗类风湿性关节炎也已开始在临床验证。IL-1ra在体内的副作用很小,但应用剂量较大,阻断IL-1 50%生物学效应时所用IL-1ra的用量是IL-1用量的10~500倍。
5.IL-1的生物学作用 IL-1具有广泛的免疫调节作用,并有致热和介导炎症的作用,它的生物学功能是通过与相应高亲和力受体结合而介导的,IL-1生理条件下的浓度仅在10-12~10-14M之间。IL-1作用无明显的种属特异性,人IL-1可作用于小鼠源性的细胞。主要表达IL-1RtⅡ的细胞似乎比表达IL-1RtⅠ细胞相对有种属特异性。
(1)促进胸腺细胞、T细胞的活化、增殖和分化:T细胞经抗原、有丝分裂原或抗TCR/CD3刺激后表达IL-1受体,在IL-1作用下T细胞被活化,由G0期进入G1期。活化后的T细胞分泌IL-2、IFN-γ、GM-CSF、IL-4等细胞因子,并表达IL-2受体进而T发生增殖和分化。IL-1还可增加T细胞表面MHCⅡ类抗原的表达。IL-1能诱导杀伤性T淋巴细胞(CTL)的分化,在混合淋巴细胞培养(MLC)中,IL-1诱导CTL的产生可能是通过促进T细胞分泌IL-2和IFN-γ。IL-6可协同IL-1活化T细胞和刺激IL-2的产生。
(2)促进B细胞功能:协同IL-4等细胞因子刺激B细胞的增殖和分化,促进免疫球蛋白的合成和分泌,这种作用可能是通过IL-1诱导PBMC产生IL-6而介导的。
(3)刺激骨髓多能干细胞的增殖:现已证实IL-1与Stanley(1986)报道的血细胞生成素-1(hemopoietin-1)是同一种分子。IL-1刺激造血细胞和成纤维细胞产生CSF,增加造血细胞CSF受体的数量,并协同IL-3、IL-6、G-CSF、M-CSF、GM-CSF、SCF等因子刺激造血功能,对粒单系祖细胞和巨核系祖细胞均有刺激作用。此外,IL-1可刺激干细胞产生SCF,IL-1本身可作用早期干细胞,激活干细胞从Go期进入增殖周期。IL-1能预防化疗造成的骨髓抑制已进入临床Ⅱ期验证。
(4)增强NK细胞的杀伤活性:通过提高NK细胞对IL-2等细胞因子的敏感性增强其杀伤活性,IL-1与IL-2或IFN有协同刺激NK细胞活性的作用。
(5)促进多种免疫分子的基因表达:如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、TNF-α、TNF-β、INF-β、G-CSF、GM-CSF、GM-CSF,IL-2Rα链(Tac),补体C2、Bf,粘附分子以及c-fos、c-myc和c-jun等原癌基因的表达。C-fos和C-jun组成活化蛋白-1(AP-1),活化IL-2基因的启动子,诱导B细胞κ链核因子(NF-κB)活化免疫球蛋白κ链基因,诱导NF-IL-6转录因子活化IL-6启动子。
(6)刺激单核细胞和巨噬细胞产生IL-6和TNF,并通过单核细胞和巨噬细胞产生IL-8介导对中性粒细胞的趋化作用。此外,IL-1诱导内皮细胞活化,刺激中性粒细胞释放炎症蛋白和炎症介质,直接参与炎症发生过程。
IL-1与TNF生物学性质,尤其在非免疫性作用方面较为相似(见表4-8)。抗TNF-α中和抗体可预防内毒素引起的休克,同时降低了IL-1和IL-6水平,表明在某些条件下,IL-1水平受到TNF的调控。
6.IL-1与临床
(1)发热:IL-1是一种内源性热原质(endogenous pyrogen), IL-1引起发热作用与内毒素不同,IL-1对热敏感,反复注射不产生耐受。IL-1引起发热的机理之一可能是IL-1促进单核-巨噬细胞释放PGE2,刺激下丘脑体温调节中枢,引起发热。阿斯匹林、消炎痛等抑制PGE2的合成,可作为解热剂。PGE2对IL-1产生有负反馈作用。老龄人或癌症患者PBMC中单核细胞产生IL-1能力低于正常人,可能与感染后不易出现明显发热等临床症状有关。
(2)促进肝细胞合成急性期蛋白(acute phase protein):如C-反应蛋白、血清淀粉样A蛋白(serum amyloid a protein,SAA)和α酸性糖蛋白(α-acid glycoprotein,αAGP)以及某些补体的组分,有利于机体抵抗病原微生物等,是机体非特异性防御因素之一。低剂量IL-1可提高动物对脑型和恶性疟疾的抵抗力。
(3)对间质细胞和其它细胞的作用:类风湿关节炎关节囊内巨噬细胞受到刺激和活化后可分泌IL-1,刺激滑膜细胞、软骨细胞、成纤维细胞分泌大量PGE2、胶原酶和中性蛋白酶等,从而使关节中的胶原组织降解,骨质吸收,局部血管通透性增加,直接参与关节的病理损伤。多种关节炎的关节液中可测出高水平IL-1。IL-1还可刺激脑组织神经胶质细胞增生,形成瘢痕,与癫痫发作可能有关。此外,IL-1刺激肾小球系膜细胞增生,导致肾实质纤维化和慢性肾功衷竭。
(4)抗肿瘤作用:由于IL-1能协同IL-2、IFN-γ诱导CTL和NK细胞的杀伤活性,促进杀伤细胞IL-2受体的表达以及成纤维细胞分泌IL-6,因此具有抗肿瘤作用。临床已试用IL-1治疗肿瘤。
(5)抗放射作用(radioprotective):小鼠注射IL-1100ng在950R照射条件下可提高白细胞水平,延长存活时间,能预防放疗造成的骨髓抑制。临床上已试用IL-1治疗骨髓移植。最近在动物实验中发现IL-1能降低血糖水平,有可能成为治疗糖尿病的新药。
(二)IL-2
1976年Morgan等发现小鼠脾细胞培养上清中含有一种刺激胸腺细胞生长的因子,由于这种因子能促进和维持T细胞长期培养,称为T细胞生长因子(t cell growth factor,TCGF),1979年统一命名为白细胞介素2(interleukin 2,IL-2)。
1.IL-2的产生 IL-2主要由T细胞或T细胞系产生。
(1)CD4阳性或CD8阳性T细胞:有丝分裂原刺激CD4阳性或CD8阳性T细胞亚群均可产生IL-2;同种异体抗原主要刺激CD4阳性T细胞分泌IL-2。PBMC、脾脏、淋巴结和扁桃腺中的T细胞受到刺激后都能产生IL-2。在小鼠Th细胞中,只有Th1亚群可产生IL-2。
(2)T细胞肿瘤细胞系或白血病细胞系:人和动物某些T细胞白血病细胞系或肿瘤细胞在有丝分裂原、钙离子载体(如A23187)或PMA刺激下可产生高水平的IL-2。如长臂猿T细胞系MLA144可自发产生IL-2,小鼠胸腺瘤细胞系EL-4和人Jurkat细胞静止状态不合成和分泌IL-2,刺激后可分泌高水平的IL-2。
(3)T淋巴细胞杂交瘤:T淋巴细胞杂交瘤123,FS6-14.13,HT-24A等在ConA刺激下产生IL-2。
(4)应用基因工程技术制备:1983年Taniguchi等从ConA刺激的Jurkat白血病T细胞中克隆成功IL-2cDNA,并在大肠杆菌中得到高水平的表达。目前应用基因工程技术所制备和纯化的IL-2已用于临床治疗某些肿瘤和其它疾病。
2.IL-2的分子结构和基因 人IL-2含有133氨基酸残基,分子量为15.5kDa。天然IL-2在N端含有糖基,但糖基对IL-2的生物学活性无明显影响,等电点在6.6~8.2。IL-2分子含有3个半胱氨酸,分别位于第58、105和125位氨基酸,其中58位与105位半胱氨酸之间所形成的链内二硫键对于保持IL-2生物学活性起重要作用。在IL-2基因产物的提纯和复性过程中,如二硫键配错或分子间形成二硫键都会降低IL-2的活性。现已有应用点突变,将第125号位半胱氨酸突变为亮氨酸或丝氨基,使只能形成一种二硫键,保证了在IL-2复性过程的活性。还有报道用蛋白工程技术生产新型rIL-2,将IL-2分子第125位半胱氨酸改为丙氨酸,改构后IL-2比活性比天然IL-2明显增加。人IL-2基因定位于第4号染色体,长约5kb,由4个外显子和3个内含子组成。人和小鼠IL-2基因DNA序列有63%同源性。