成都华西华科研究所分析白细胞介索与QCT骨密度软件体模检测方法

白细胞介索（imerleukins, IL)家族的成员很多，与# 代谢的病理生理过程密切关系的白细胞介索主要有 IL-1、IL-4、1L-7、IL-11、IL- 13 和 IL-6,本节重点 介绍 IL-l、IL-4 和 IL-6。

(一）白细胞介素-1

白细胞介索-1 (interleukins-1,丨L-1)IL-1 可分 为丨L-l a和IL-lb两种活性蛋白结构形式，有着十分 广泛的调节功能，与IL- 1受体拮抗剂（IL- 1 receptor antagonist，IL-Ira)和IL-lb—起.这些分子在上调或 下调急性炎症中发挥重要作用。在免疫系统中，丨L-1 是被诱导产生的，又可导致炎症的发生与发展。但IL- 1不仅参与炎症过程，它还与胰岛素的分泌、食欲的调 节、引起发热等有关。在骨形成与背重建的过程中丨L- 1还发挥重要的作用，1L~ 1可促进骨组织合成前列腺素(PG),促进成骨性谱系细胞RANKL的生成，又可直接作 用于破针细胞。

白介家丨是在埽部和全身炎症反应中起核心作用的 细胞因子，体现在它能诱导其他炎症细胞因子（如IL- 6)、趋化因子、粘附分子、急性时相蛋白和组织重逑酶等 的合成。丨L-丨的生物学效应通过其受体后信号转导来 实现^[n。IL- 1受体家族包括I彻受体（IL- 1RI)、11 甩受体（丨L- 1RII)和最近发现的丨L-丨受体辅助蛋白 (IL- IRAcP)。转导丨L -丨刺激信号的主要足丨L - 1R1/丨L-lRAcP复合物，而丨L- 1RII通过与丨L- 1R1 竞争结合IL- 1起抑制作用:《受体后信号转导过程极其 复杂，涉及到多种酶[磷脂WA2(PLA2)、PLC、PLD、腺 苷酸环化酶（AC)、鞘磷脂麻（SMase)、丝裂原活化蛋白 激酶家族（MAPK)、蛋白激酶A(PKA)、PKC、蛋白酪孩 酸激酶PTK、hsp27激酶、神经酰胺活化蛋白激酶 (CAPIO、阳酷蛋白激酶等调节蛋白（如G蛋白）、位使 分子 AA、cAMP、神经酰胺（ceramide)、DG、NO、cGMI) 等]和转录因子。亊实上，几乎所有比-1介导的生物 反应都出转录因子调控。

1.      丨L-1受体相关激物途径与多数细胞因子受休 不同，丨L-1R丨没冇内在的蛋白激酶活性，因而葙要结合 并活化细胞浆蛋白激解来传导信号。丨RAK家族就域于 这样的蛋白激酶。研究衣明，丨RAK是丨L -丨激活 NF2»cB和AP- 1的重要调控分子（图7- 19)。

IRAK家族的组成及生化特性丨RAK家族迄今已发 现有3个成员，即IRAK - 1、IRAK-2和丨RAK- M。 IRAK - 1和IRAK-2广泛存在于各种细胞中，而IRAK -M主要存在于单核样细胞。丨RAK属丝/苏氨酸蛋白 激酶丨RAK21分子质费约丨00 ku , IRAK-2分子质ft 约为65 ku。3种丨RAK在一级结构上具有很高的同 膘性。

IRAK位号转导途径丨RAK活化NF2icB和AP- 1 的信号通路的发现是最近取得的引人注目的成就。丨L- 1与其受体结合导致IL - 1/ IL - 1RI/丨L - IRAcP/ MyD88/IRAK复合物的形成〇其中，MyD88是含死亡 结构域的接合体分子。此后，丨RAK发牛.磷酸化并激活 下游的肿榆坏死因子受体相关因子6 (TKAF6)。 TRAF6进而活化MAPK激酶激酶TAK1。TAK1 -方 面可剌激NF- »cB诱导激酶（NIK)另一方面可刺激 MAPK激酶（MAP2K)活化。活化的NIK激活NF-kB 抑制蛋白（UB)激构（丨KK),引起丨_kB降解，从rft丨释放 NF-kB进人细胞核调控相应箪闪表达；而活化的AP2K 激活C-Jun氨基末端激酶(JNK)或p38 MAPK,实现对 AP21活化的调控。U前仍不淸楚的是，丨RAK21和 IRAK22是单独起作用还是协N作用²1。

2.      IL-丨与骨组织丨L-丨主要由间充质细胞和成 骨细胞合成，伃髄中的巨咮细胞也可合成少M丨L- U 表达丨L- la的细胞冇：単.形胶质细胞、成纤维细胞、肝细 胞、丨丨甩肺泡细胞、棕色脂肪细胞、胸腺肌样细胞、T细 胞、嗜酸性粒细胞、树突细胞、巨噬细胞、单核细胞和少突胶质细胞。表达IL-lb细胞有：成骨细胞、软骨细胞、星 形胶质细胞、铎上腺皮质细胞、NK细胞、巨噬细胞，单核 细胞、上皮细胞、角膜细胞、巨核细胞、神经元、神经节、少 突神经胶质细胞，雪旺氏细胞、T细胞、成纤维细胞和血 小板等。但一般丨L-la和丨L-lb的活性与作用特点相 同或相近。Dewhirst等在丨985年认为破骨细胞活性因 子（osteoclast active factor,OAF)其实就是丨L - 1 a 和 IL- lb,也是目前发现的最具OAF活性的丨L。

1990年A_rend等^t4)发现，在许多组织中存在一种天 然的丨L-1抑制物，称为丨L- 1受体（丨L-R)拮抗剂（IL 一 1 receptor antagonist, 1L一 Ira)。IL- Ira 城于 IL一 1 的 类似物，与IL-1受体结合后可阻滞受体的激活，从而阻 滞了丨L-丨的促骨吸收活性。丨L- 1受体有两种，分别 称为I咽和11型1L-1受体（丨L-l R>,但B前已知的 IL-丨R都是由I型IL-R介导的。受体后的主要信号 分子为NF-KB。丨1翌〖L-1受体的无转导丨L-1信号 的作用，属于一种“诱饵”（死亡）受体，但可阻止丨型丨L- 1受体的激活。当丨I型丨L- 1受体以可溶性分子形式释 放到血液中后，它又可与I型丨L-丨受体结合。此外，可 溶件丨丨型丨L-丨受体分子还可促进丨L- Ira的作用，从 而史加抑制了丨L-丨与丨型受体的相互作用。丨L- 1在 机体内发挥众多的生物效应作用，它在骨代谢中的作用 越来越受到重视。IL-1与骨质疏松有密切关系，骨组 织的高转换状态常常伴有骨组织和外周血单核细胞培养 液IL-丨浓度的升高，经用雌激素治疗后下降。体外实 验发现，使用IL-Ira可抑制骨丢失。在类风湿性关节炎 的病悄进展中，关节软骨被逐渐破坏，遗留严東的后遗 症。目前发现，这一病理改变主要与丨L-丨对骨和软骨 的作用有关，丨L- 1可促进基质金属蛋白酶及其他分解 产物的释放，激活破卄细胞，促进破骨细胞分化；而用 IL-丨ra以及抗IL- 1笮克降抗体或可溶性I丨铟丨L- 1 受体可阻滞骨和软骨的破坏，并可能成为治疗本病的甫 要手段

(二）白细胞介素-4

IL-4Gmer丨eukins-4,IL- 4)是由活化性Th细胞 和肥大细胞分泌的分子质M为15- 19ku的槠蛋白，K蛋白质结构同生长激索及粒细胞/巨味细胞集落剌激因子 (GM-CSF)相似，具有广泛的生物学功能。其主要功能 是促进Th细胞的生长，维持其寿命；同时也激活B淋巴 细胞，促进MHC分子的表达，抑制巨噬细胞的活性。IL -4不厲于L1F/丨L-6家族成员，但其受体特点与丨L-6 受体和比-丨丨受体很相似。丨L-4受体约140ku,单链 约含800个氨基酸残基。在丨L-4受体的异二聚体中， 含有与1L—受体一样的链,，1L-4受体被激活后，可导 致细胞内底物磷酸化UL-4受体不含内源性激酶活 性）；同时还出现胰岛素受体底物的磷酸化。

1L-4抑制骨重建，拮抗丨L- KTNF、丨，25(OH)D₃ 和PGE:对骨重建的活性抑制的原W，町能是IL-4抑制 破背性谱系细胞生成及其活性所致，并与过氧化物酶增 殖体活化受体训（peroxisome pro丨iferator-activated recep­tor yUPPARyl) 的作用有关。 在体内，11.-4 还可抑制肿 瘤分泌PTHrP、II.- 1、RANKL和丨L-丨，并对胶原诱导 性关节炎（co丨丨agen - induce - arthritis, CIA)动物有抑制 骨吸收的作用。其作用机制未明，可能与抑制PGE2分 泌有关^[6]。在丨L-4过表达的转基W鼠中，其骨组织的 破骨细胞数B正常，但破骨细胞的TRAP活性异常。骨 衬细胞减少，骨形成功能喊退。W此，IL_4对成骨细胞 和破骨细胞都有作用。丨L-4可诱导B噬细胞集落剌激 因子（M-CSF)的分泌。1.25(()H)₂D;丨••调成骨细胞 IL-4受体的表达（图7-20>。

ffl 7-20丨L4佶号传导途径（BioCarta)

(三）白细胞介素一 6 (Imcrleukins - 6，1L — 6)

IL-6是-•种多功能的细胞因子，由T细胞、B细胞、 单核巨噬细胞、纤维母细胞及某些肿痼细胞、堪质细胞和 成#细胞激活后分泌。在体内含坩楗微，以£丨分泌和旁 分泌作用于局部，发挥多种生物学活性，对#细胞吸收有 独特的作用，并能促进造血干细胞的生长。丨L-6是分 子质M为22〜27ku的糖蛋白.共有212个寂基酸残箪 (AA),含〜个28AA的信■片段和一个184AA的成熟 K。且丨L-6受体（丨L-6R)是以两种跨膜糖蛋白组成的

复合物（gp丨30和丨L-6R)形式存在，它足丨类细胞因子 受体超家族成员。人类丨L-6R是分子质S为80ku的跨 膜糖蛋白，含有一个358AA的细胞外区，一个28AA的跨 膜区和一个82AA的胞浆K:gpl30是冇功能的丨L-6R 复合物的信号传递亚基，血中可溶性gp丨30 A存下调IL -6活性的作用，并且gp丨30跨睽区对整个丨L-6信号传 递是必需的。当丨L-6结合于IL-6K时，受体复合物吸 收一个gpl30分子从而形成一个高亲和力发合物，当网 个三聚体复合物相连形成一个六聚体复合物时，gpl30 二聚化，继而出现信兮转导^:71(图7-21)。图7-2丨IL-6信号传导途径

IL-6、LIF、CNTF、OSM、IL-L 和 CT - 由于它 们功能重叠、结构类似并R共用一个受休亚单位gP130 而被归为IL-6细胞因子家族。这些因子一般先与一特 异的结合亚堪结合后再勻gpl30结合.但也有直接与 gpl30结合的.如UF。1L-6受体复合物由一丨L-6结 合亚基即丨L-6Ka和一信号传导亚牟位即g_P130组成， 两者均为丨®细胞因子受体超家族成员。丨L-6R_a的胞 浆区不参~佶号传导。丨L-6与丨L-6Ra的结合诗致丫 lL-6R_a与即丨30的结合，思[终形成由两分子丨L-6。两 分子IL-6Ra和两分子耶130纽成的六聚体

_gP13()本身并不具有酚氨酸激酶活性，怛在丨L-6家 族细胞因子作用下，gpl30形成同源或异源二聚体，从而 激活与之结合的胞浆内的酪氨酸激解。已冇证据表明， JAK1JAK2和Tyk2组成■与即130相连，在1L- 6、 CNTF、UF、OSM - 11作用下其酪軚酸发生磷酸化。 JAK丨被认为楚这个家族屮通过gp丨30激活STAT3通沾 的主要激釉，丨L-6主要激活STAT3.在少数细胞中也 激活STAT3和STAT5。突变分析表明,JAK与gpl30胞 浆K近膜端的b〇xl K结合。激活的酪妖酸激酶引起 g_P130胞浆区远膜端的酩鉍酸残箪磷酸化，从而为 STAT3的S丨12区提供了一个锚定位点。酪衩酸激_使 箅集到g_P130 h的STAT3蛋白的酩氨酸发生磷酸化，磷 酸化了的STAT3肉开_gP丨30,并形成同源二聚体。COS 细胞实验发现，，STAT3 M部浓度很商时，例如当 STAT3与JAK1、JAK2或TYK2共转染而引起瞬时过表达时，JAK激酶可直接激活STAT3,但在正常悄况下， STAT3必须首先被葬集到含有磷酸化酪氨酸的gpl30 分子上才能被jAK激酶激活。研究发现gpl30上有多个 STAT结合位点，何种STAT被激活主要由gpl30上的 磷酸酪氨酸构件所决定。在编码急性期反应蛋白的基因 中已鉴别出两种类型的丨L-6反应位点（REs):l型1L- 6RE姓NF-IL-6和C/EBP家族其它成员“结合位点； II型IL-6RE是急性期反应因子（APRF),即STAT3的 结合部位⑷（图7-21)。

骨代谢是一个由成骨细胞的#形成和破#细胞的骨 吸收构成的动态平衡过程。成骨细胞来脒于骨髓中的多 能基质干细胞，从成纤维细胞集落形成单位（CFU-F)分 化而来。破骨细胞一般认为来源于骨髄造血细胞，从粒 巨噬细胞集落形成单位（CFU-GM)分化而来。正常情 况下，骨m建是一个循环的过程，破骨细胞粘附到骨表 面，通过酸化及蛋白水解等侵蚀骨质，促使#吸收，继之 成骨细胞移到该地区，分泌类骨质、矿化沉积形成新#。 一旦这种平衡被打破，破骨活动大于成种活动即可致骨 质疏松。

越来越多的证据表明，IL-6在PMOP的发病机制 中起着®要作用。Zheng等对45例绝经后妇女研究结果 显示，与对照组相比，伴骨质疏松的绝经后妇女血中 IL- 1(、丨L-6和TNF-a的水平显著高于无骨质疏松的 绝经后妇女，两组间的其他指标如血钙、磷、碱性磷酸酶、 维生素D及其代谢产物l,25(OH)₂D3、甲状腺素均无显 著差异^[wl。Scheidt等认为，在伴骨质疏松妇女绝经后的 前10天内，血淸IL-6水平是反映骨丢失的一个重要信 号，血淸丨L-6水平与骨丢失呈正相关，这在髋骨最显 著。大最的动物实验亦揭示IL-6与PMOP的密切关 系。敲除1L-6基因可防止小鼠去卵巢后引起的松质# 丢失；而在高表达hIL-6转基因小鼠，应用hIL-6的拮 抗剂可防止与IL-6有关的骨质疏松及生长迟缓等^["、有研究证实丨L-6对骨代谢的作用是通过调节破骨 细胞和成骨细胞发育和功能实现的，gpl30信号转导途 径可能在调节骨重塑率中A有重要作用。丨L-6与其受 体结合促进破骨细胞前体增殖、分化，剌激干（支持）细胞 形成成背细胞或增强这些细胞对丨L6的反应性；这些细 胞又分泌史多的IL-6,使其成骨作用进一步加强。IL6 和IL- 1可以I¹[接加强破骨细胞的活性、抑制其凋亡，并 延长破骨细胞的寿命。另外，IL-6还通过细胞核因 子-》cB(NF- kB)受体活化因子（RANK)配基（RANKL) 依赖机制加强破毋细胞的能力，这主要是经由骨保护素 (OPG)/RANKL/KANK系统实现的。其结果促使破付活 动加强，骨丢失增加，而致骨质疏松。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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