白细胞介素类(血液病学 造血细胞因子)

白细胞介素是一类由激活的白细胞产生的含α螺旋结构没有β折叠的低分子量分泌蛋白，通常是糖基化的，有重要的免疫功能，也参与造血调节。至今已发现并命名了35个白细胞介素（IL-1～IL-35）。它们各有独自的功能，但在结构和性质方面有共同之处：有相似的基因组（约5kb）；含4～5个外显子；翻译成蛋白都有一个信号肽；除IL-1β外T淋巴细胞都可产生；通常在pM浓度水平，以旁分泌或自分泌方式起作用。白细胞介素的受体广泛分布，但亲和力不同，受体密度也不同。后来的研究表明非白细胞也能产生少量白细胞介素。参与造血调节的白细胞介素很多，本节选择几个与造血调节关系密切的为例。

白细胞介素1（IL-1）

最早是从激活的单核-巨噬细胞发现IL-1的。从众多的别名可看出它的多功能性：淋巴细胞激活因子、内源性热原（EG）、丝裂原蛋白、T细胞替代因子Ⅲ（TRF-Ⅲ）、B细胞激活因子（BSF）、B细胞分化因子（BDF）等。IL-1有两个亚型：IL-1α和IL-1β。哺乳动物的IL-1都有两个亚型。这两个亚型的序列有明显的种间同源性，如人和小鼠的IL-1α有62%同源性。两个亚型的多肽分子量都在17kD左右，但是等电点不同：IL-1α的pI = 5. 0，IL-1β的pI = 7. 0。两个亚型的基因相邻：IL-1α在2q12～q21，IL-1β在2q13～q21。IL-1的受体分子量80～82kD，两个亚型竞争受体。人和小鼠的IL-1受体有69%同源性。

IL-1的生物学活性很广，包括：是重要的炎症因子，诱导中性粒细胞和巨噬细胞的趋化性；刺激内皮细胞的增殖；刺激成骨细胞增殖，促进破骨细胞吸收骨质，调整创伤组织修复；诱导T细胞释放淋巴因子，增强NK细胞介导的细胞毒反应等免疫功能；促凝血活性；诱导肝细胞产生急性期蛋白；作为辅助因子参与造血调节等。能产生IL-1的细胞很多，有些白血病细胞产生IL-1作为自分泌因子，对白血病细胞的增殖有重要作用。

至今IL-1家族已有11个成员，包括：IL-1α（IL-1F1）、IL-1β（IL-1F2）、IL-1受体拮抗物（IL-1Ra或IL-1F3）、IL-18（IL-1F4）、IL-1F5～IL-1F10和IL-33 （IL-1F11）。该家族的成员有类似的内含子-外显子序列和类似的蛋白三级结构。除IL-18外它们的基因都在2号染色体（2q3～q21），形成含约450kb的基因簇。

白细胞介素3（IL-3）

IL-3最初是作为淋巴因子发现的，因为它能调节细胞的分化成熟，后来发现它有广泛的造血刺激活性，故又称多集落刺激因子（multi-CSF）。

人类IL-3的基因和GM-CSF、IL-5等细胞因子的基因都在5号染色体短臂，形成细胞因子基因簇。IL-3和GM-CSF都以高度组织特异性和可诱导的方式表达，在T淋巴细胞中共同表达，但在其他细胞中如单核细胞和内皮细胞中只表达GM-CSF，不表达IL-3。

IL-3与GM-CSF的生物学性质相似，有协同作用。有人制备过　IL-3-GM-CSF融合基因（PIXY321），试图生产高效的多能集落刺激因子，但因免疫原性太高未引起关注。也曾经考虑过用IL-3体外扩增造血干细胞，因为在无血清培养液中IL-3增加TPO、SCF和Flt3-L的干细胞自我更新作用，但是深入研究在有血清或其他血清替代物存在下出现相反的结果。

白细胞介素4（IL-4）

IL-4最早是从经美洲商陆素刺激的EL-4胸腺瘤细胞上清液发现的。体内由激活的T细胞亚群产生。由于它能维持激活的B细胞生长，称其为B细胞生长因子（BCGF）；又名B细胞刺激因子-1（BSF-1）、T细胞生长因子2（TCGF-2）和肥大细胞生长因子-2（MCGF-2）。IL-4在免疫反应中起重要作用，是Th2细胞的关键性产物，Th2细胞的正反馈生长因子；IL-4介导B细胞产生IgE。

IL-4是糖蛋白，分子量18～20kD，pI：6. 5～6. 9。由140个氨基酸残基组成蛋白，前20个氨基酸残基构成亲水性多肽，与分泌有关。许多血源细胞表达IL-4的高亲和力受体（Kd：20～60），包括T细胞、B细胞、巨噬细胞、肥大细胞和髓系前体细胞。非血源细胞也广泛表达IL-4的高亲和力受体。IL-4能增强休止期B细胞的HLA-Ⅱ类抗原表达和脂多糖刺激后IgG1和IgE的产生，也能增强休止期T细胞的活力和生长能力，促进肥大细胞生长，还可以是特异性抗原激活的T细胞的自分泌因子，增强巨噬细胞的抗原表达。在Lyt2/L3T4胸腺干细胞和胸腺细胞的增殖、分化过程中IL-4起重要作用。在造血调节中IL-4的作用广泛：与G-CSF、EPO、IL-1等协同增强粒-单核前体细胞、红系前体细胞和巨核系细胞的增殖；诱导单核细胞释放M-CSF和G-CSF，诱导B细胞和单核细胞Fc受体Ⅱb的表达以及诱导B细胞IgE Fc受体（CD23）的表达。

白细胞介素5（IL-5）

IL-5是在酸性粒细胞增多症的研究中发现的。酸性粒细胞增多症是一种T细胞依赖的疾病。从寄生虫特异性抗原刺激的T细胞克隆培养液分离出的酸性粒细胞分化因子（EDF），和另一组作者从激活的T细胞培养液分离出的T细胞替代因子（TRF）以及IgA增强因子均为同一因子，即白细胞介素5。人类IL-5由134个氨基酸残基组成，分子量45kD，是二聚体。19个氨基酸残基组成N端亲水性多肽，含有至少两个N糖基化位点，但是糖基化对于IL-5的活性没有影响。IL-5在造血调节中的突出作用是对酸性粒细胞增殖、分化和功能的调节，除促进酸性粒细胞集落形成外，还诱导外周血酸性粒细胞的抗体依赖的杀肿瘤细胞能力。此外，IL-5对胸腺细胞和B细胞的增殖和分化起间接调节作用。

白细胞介素17（IL-17）

编码IL-17的基因是1993年从小鼠细胞基因文库中发现的，当时命名为CTLA-8。人类的IL-17（现称IL-17A）是分子量32kD的同型二聚体，其cDNA是从人类CD4⁺T细胞文库中克隆的，与嗜T细胞的猿猴疱疹病毒HVS13有57%同源性，与小鼠的IL-17（CTLA8）有63%同源性。还从人类T细胞文库克隆出人类IL-17受体，与小鼠的mIL-17受体有69%同源性。hIL-17R基因定位于22号染色体。近年来的研究表明IL-17是一个家族。

IL-17家族的配体与受体（Gaffen 2008）

IL-17的重要性与Th17细胞相关。CD4⁺辅助T细胞（Th）是获得性免疫反应的核心。但是，Th淋巴细胞是高度异质性的群体，自1986年以来按照分泌的细胞因子和免疫功能不同分两大类：Th1和Th2，分泌IFN-γ等细胞因子为主的Th1，在抗细胞内微生物免疫中起关键性作用，通常认为调节细胞免疫；产生IL-4、IL-5、IL-9、IL-13等的Th2细胞，在抗胃肠道菌丛中起关键性作用，调节体液免疫。后来发现CD4⁺CD25⁺的调节T细胞（Treg），主要起负调节作用，防止免疫反应过强，形成免疫耐受，维持免疫平衡和稳定；2005年发现第四类CD4⁺辅助T细胞，因为它们产生IL-17的多个成员（表4-2）命名为Th17，能调节天然免疫。Th17细胞不产生经典的Th1/Th2细胞因子，如IFN-γ/IL-4，而且IL-4和IFN-γ抑制Th17细胞的分化。Th17细胞表达低水平的T-bet 和GATA-3。近年来的研究报道表明Th17细胞在器官特异性的自身免疫病中起关键性作用，还有促炎症作用，成为新的研究热点。

白细胞介素18（IL-18）

IL-18与IL-12有相似之处，其抗肿瘤效应引人注目。1989年从内毒素诱导的血清中发现一种能增加脾细胞产生IFN-γ的因子，但必须有丝裂素或IL-2同时作用。经研究该活性因子在血清中为分子量50～55kD的蛋白。用已知能诱导IFN-γ产生的细胞因子的抗体不能中和其作用。1995年由小鼠肝脏分离此因子并将其进一步纯化，其分子量为18～19kD，并报道了其氨基端氨基酸序列，命名为IFN-γ诱导因子（IGIF）。同年克隆出小鼠IGIF的cDNA。重组的小鼠IGIF显示与天然的有类似的生物学性质，也必须有IL-2或丝裂素存在时才起作用。但不依赖于IL-12的作用。人类的IGIF cDNA 于1996年报道。rhIGIF也是产生IFN-γ和别的T辅助细胞1（Th1）细胞因子的辅助刺激因子。同时它也辅助诱导Fas介导的细胞毒。用计算机分析小鼠IGIF的蛋白折叠方式与其他细胞因子比较，发现它与人类IL-1β相近，有人建议称它IL-1γ。但是由于它不能与IL-1受体结合，故称其为白介素18。现已确定人类的IL-18是分子量18kD的蛋白，由巨噬细胞和角质细胞产生，可诱导外周血单个核细胞产生IFN-γ。IL-18的mRNA产生无活性的IL-18前体，经IL-1β转化酶（ICE）酶切成有活性的IL-18。IL-18在体内可由内毒素诱导产生，也可能由TNF-α、IFN-γ等炎症因子和fas配体介导产生。IL-18受体属IL-1受体族（IL-1RRP）。

笔者实验室对IL-18在白血病和淋巴瘤中的作用和应用前景进行过研究，从人白血病细胞系J6-1克隆出IL-18 cDNA，并在部分白血病患者骨髓细胞测出IL-18 mRNA高表达，AML患者的IL-18过高表达提示预后不良。IL-18接种动物肿瘤可使肿瘤减小或消退，引起人们对IL-18用于抗肿瘤治疗研究的关注。

白细胞介素33（IL-33）

多年来IL-1受体家族成员ST2长期作为孤儿受体在炎性和自身免疫性疾病研究中频频出现。实际上在搜索ST2的配体时从3T3细胞曾经获得与ST2-Fc共沉淀的两个融合蛋白，分子量分别为32kD 和18kD。但是直到2005年才用计算机分析确定IL-33是ST2的配体。推测IL-33有DNA-结合结构域，能在细胞核内、异染色质内发现。IL-33前体经胱天蛋白酶裂解后成熟在核内起作用。细胞因子同时能起转录调节作用不乏先例，如IL-1α。当然，IL-33在核内起作用不依赖ST2。