趋化因子及其受体的研究

许伶，储晨，王庆生

（1.合肥职业技术学院，安徽 合肥；2.安徽医科大学附属巢湖医院 心胸外科，安徽 合肥）

0 引言

趋化因子指能使细胞发生趋化运动的一种低分子细胞因子蛋白，又叫趋化剂或者趋化激素、亦或者化学激素。它是一种具有吸引嗜白细胞家族中性粒、淋巴、单核细胞及多种细胞渗出到炎症部位的一些小分子趋化因子（常见8-12KD）蛋白（如IL-8、MCP-1 蛋白），趋化因子在抗炎过程中发挥非常重要的作用[1]。本文就趋化因子的相关研究进行探讨。

1 趋化因子和其受体的由来

据报道从1987年首个趋化因子IL-8 被确定名称以来，至今已发现多种趋化因子，数量多家族庞大。初期研究的趋化因子从它的来源、作用细胞、不同结构等多方面来命名，为了便于交流，从20 世纪90年代末期开始，趋化因子国际命名组织从结构特征方面，就趋化因子和它的受体做了权威的命名，使用CXCLn 代表CXC、CCLn 代表CC、使用CX3CLn代表CX3C 以及C 家族的相关成员，比如L 即为配体的意思即Ligand，n 指的数字的区别。目前常见的CCL1-CCL28 是CC 的趋化因子，CXC 趋化因子是CXCL1-CXCL16，CX3C 趋化因子迄今发现一个是CX3CL1，有XCL1 和XCL2 是C 趋化因子的两个成员[2]。

2 趋化因子的类别

2.1 依据蛋白质空间结构分类

几乎所有趋化因子有4 个守旧的半胱氨酸位于氨基酸序列上，由于前部2 个半胱氨酸相对位置的不同，有4 大类别：（1）趋化因子；（2）趋化因子；（3）-趋化因子；（4）-趋化因子[3]。

2.2 依据不同的细胞来源分类

绝大多数细胞在合适条件下，都会产生趋化因子，由于模式产生的差异，趋化因子区分为组成性表达趋化因子（淋巴组织趋化因子），诱导性表达趋化因子（炎性趋化因子）及双功能趋化因子等。

3 趋化因子的共同结构特点

趋化因子分子量较小，多为＜100 个氨基酸的小分子多肽。一级结构上具有同源性，它们有20%～50%的序列是一致的，可以认为他们之间互相分享基因及氨基酸序列。合成多肽前体是典型的趋化因子蛋白第一步，涵盖有20 个氨基酸残基的信号肽。细胞分泌切除趋化因子信号肽[4]。

4 趋化因子受体和信号传导途径

4.1 趋化因子受体及类别

按照结合配体的区别，趋化因子受体有4 中类型：CXC受体），CCR 受体，CX3CR 受体和XCR 受体。

4.2 趋化因子受体的特点

趋化因子受体是GPCRs 家族成员，在胞内区参与G 蛋白相偶联；经过7 次跨膜后，胞外部是N 端，胞内部有C 端，富含Ser/Thr 位点，参与信号转导。G 蛋白由三个亚单位组成，亚单位一般会形成非常紧密的二聚体，并发挥重要作用。

4.3 趋化因子受体的表达

趋化因子受体的表达主要特点有：（1）有相对特异的表达谱，如CXCR4 主要表达于嗜中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞，CCR3 主要表达于嗜酸性细胞和嗜碱性细胞，DARC 只表达于红细胞表面。（2）具有时空特异性。如不同分化阶段的Th 细胞（辅助性T 淋巴细胞）表达不同的CKR。

4.4 趋化因子的信号传导

虽然迄今对趋化运动进行了一系列研究也有相关了解，但是细胞是如何由低浓度梯度向高浓度刺激物方向做定向运动的明确机制研究还不清楚。磷脂酶C 对G 蛋白很敏感，能够激活几乎所有趋化因子，导致3,4,5-Inositol triphosphate的产生和升高胞内钙离子的水平。有文献指出，部分趋化因子可以降低腺甘酸环化酶活性，激活MEK 和ERK-1/2，NF-κB 信号通路。

5 趋化因子的基本功能

同一种细胞能够表达多样趋化因子，不同的细胞也可以产生相同的趋化因子或趋化因子受体。趋化因子的主要功能是趋化细胞的移行，细胞朝向趋化因子浓度升高的信号往趋化因子源处移动。趋化因子能引起整合素表达升高，细胞活化，白细胞的靠边粘附聚集到血管内皮细胞，引起细胞形态改变，上调胞内钙离子的水平，维持机体内环境的稳定。

6 趋化因子的研究方法

6.1 趋化实验

可采用两种不同方法即体内、体外方法检测趋化因子的活性。体内检测方法是把趋化因子注入到局部组织内，观察注射部位炎性细胞在局部分布情况，但是这种方法比较复杂；而Boyden 小室法就体外实验中较常用的方法：通常用48 孔的趋化小室进行检测，根据趋化细胞的种类不同，利用不同孔径的聚炭膜和趋化时间[5]。

6.2 钙流实验

趋化因子和需要检测目标细胞与Indo-1 AM 或Fura-2 AM 使用荧光探针法进行孵育，可以利用它们作为EGTA 的衍生物，对钙离子有较高的特异性亲和力，进入细胞内后与钙离子结合，采用荧光分光光度计，测量出荧光强度的升降，这样也可以间接的体现胞内钙离子浓度的趋势，达到体现趋化因子活性的目的。

6.3 受体内化试验

趋化因子与CKR 结合后出现受体一过性内化，通过构建CKR 与EGFP 的融合表达载体，转染细胞，后与待检测因子作用，并观察荧光定位的改变[6]。

7 趋化因子、其受体和相关疾病

趋化因子和其受体在感染、癌症、免疫缺陷疾病、过敏反应、AIDS 等发病环节中起到关键作用，目前已研制出一些趋化因子相关产品进行了临床研究，有望为肿瘤、一些感染性疾病的治疗方法引入新的路径和思考。

7.1 趋化因子与肿瘤

趋化因子复杂的致病机制是癌症的进展过程中重要影响因素，部分趋化因子可以影响肿瘤的分裂增殖，加速毛细血管生成，诱导癌症细胞转移和附着血管内皮细胞上，提高恶性肿瘤的远处播散和转移[7]。

7.2 趋化因子与哮喘

有些过敏性疾病比如哮喘等，发病时会有重要特征即嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和肥大细胞的渗出。较早有文章报导，MCP-3、RANTES 可趋化嗜酸性和嗜碱性粒细胞，然后释放组织胺和白三烯，对过敏性疾病发病很关键。近来研究指出，Eotaxin 对哮喘来说起关键性作用，Eotaxin 主要来源与气道上皮细胞，也可由肥大细胞产生，它和CCR3，特异地结合后致过敏反应。

7.3 趋化因子受体与艾滋病

机体在受到HIV-1 病毒攻击时，趋化因子受体发挥着不可缺少的作用。众所周知，HIV-1 病毒的主要受体之一是CD4分子，小鼠HIV 模型动物实验发现，表达人CD4分子的小鼠细胞没有发现HIV-1 病毒，证明在HIV-1 治病过程中，不仅有CD4分子，还需要其他分子的共同起作用。

7.3.1 HIV-1 病毒的感染

根据CCR5 氨基端结构域，第二个胞外环状区，是病毒感染的两个功能性结合域，其配体RANTES、MIP-1 能够阻断嗜巨噬细胞病毒HIV-1 的感染，CCR5 缺失突变对嗜巨噬细胞HIV-1 病毒有很强的抵抗性[8]。

7.3.2 HIV-1 感染的生物防治

在HIV-1 病毒攻击靶细胞时，病毒进入细胞，我们发现膜融合，因为糖蛋白gp120 和CD4分子受体互相，致使蛋白gp120 分子在细胞膜表面开始表达。在此研究基础上，使用基因工程的方法让滤泡状口腔炎病毒、狂犬病病毒表达CXCR4 和CD4分子，让它们成为猎手病毒后，然后发现被HIV-1 病毒感染细胞表面结合gp120，而且复制快速，被病毒感染细胞的也具有特异性灭杀功能。

7.4 趋化因子与其他疾病

趋化因子还与急、慢性感染性疾病以及自身免疫性疾病也极大相关。临床进行药理学实验发现，阻断CCR2 受体介导的信号转导通路的方法，对治疗盐敏感性高血压引起肾脏损伤有重要帮助，能够显著降低高血压，特别是降低盐敏感性高血压导致的肾脏损伤。

综上所述，对趋化因子的相关研究在近年有了重大发现，趋化因子及其受体具有其广泛的细胞来源和生物学效应，在疾病的治病过程中有重要的作用，不只限于趋化作用，机体的各种生理和病理情况下均发挥重要作用，机体肿瘤的趋化因子系统是复杂的，其作用机制研究较少，仍有大量未知的信息需要探究。随着对细胞因子及其受体深入的研究，在治疗人类的某些疾病如动脉粥样硬化病变、自身免疫病、器官移植、HIV 感染和肿瘤等提供理论基础和应用价值，为临床治疗开辟新的思路、新景象。