细胞因子是指能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的一类分子，主要包括蛋白质、肽类和糖蛋白。细胞因子从一个细胞释放出来，通过与其它细胞表面的受体结合，影响其他细胞的行动（如图1所示）。这些受体就像邮箱一样，它们接收细胞因子的化学信息，然后受体细胞根据该信息进行活动。

图1. 产生细胞因子的主要类型 ^[1]

*图片来源于International Journal of Molecular Sciences的出版物

细胞因子主要由免疫系统细胞释放，来产生免疫反应。例如，当白细胞接触到病原体时，会立即释放细胞因子，激活其他白细胞攻击外来入侵者。根据功能的不同，细胞因子可分为不同类型，包括趋化因子、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子和集落刺激因子等。它们可以单独作用，也可以共同作用或相互对抗，但最终细胞因子的作用是帮助调节免疫反应。让我们来了解一下不同类型的细胞因子及其功能。

趋化因子及其功能

趋化因子是一系列小分子量（8-10kDa）的分泌蛋白，其主要作用是在稳态和病理条件下招募白细胞亚群。目前，已发现的趋化因子有50多种。趋化因子分子中通常有4个保守的半胱氨酸（C），这些半胱氨酸通过二硫键形成特殊的三级结构。根据前两个C之间是否有其他氨基酸插入分子氨基酸（N-端）附近，可分为4个亚类。CXC（插入1个氨基酸残基，又称ɑ子集）；CC（未插入其他氨基酸残基，又称β子集）；CX3C（插入3个其他氨基酸，又称γ子集）；C（N-末端只有一个C，又称δ子集）。四种子集的来源和功能都是不同的（如表1所示）。

表1. 趋化因子的起源和功能

子集	成员	细胞的起源	功能
CXC趋化因子	CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、...，CXCL16、CXCL17	活化的巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨核细胞。	中性粒细胞的趋化作用，介导炎症。
CC趋化因子	CCL1、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL6、CCL7、....，CCL27、CCL28	活化的T细胞	单核细胞和T细胞的趋化性和激活性。
CX3C趋化因子	CX3CL1	未知	化合作用的淋巴细胞和巨噬细胞。
C类趋化因子	XCL1、XCL2	未知	化合作用淋巴细胞。

干扰素及其功能

干扰素又称IFN，是一种通过细胞毒性T细胞、NK细胞和DC细胞等，在病毒防御、肿瘤抑制和疾病治疗中发挥重要作用的细胞因子。根据不同干扰素传递信号的受体不同，一般将干扰素分为三大类：I型干扰素、II型干扰素和III型干扰素（如表2所示）。

表2. 干扰素的起源和功能

子集	成员	来源	功能
I型干扰素	IFN-α1、-α2、-α4、-α5、-α6、-α7、-α8、-α10、-α13、-α14、-α16、-α17和-α21、β、ε、к和ω。	IFN-α由白细胞（主要是单核吞噬细胞）产生；IFN-β由成纤维细胞产生	抑制病毒复制；增强MHC II分子的作用。
II型干扰素	IFN-γ	激活的Th1细胞、CD8+CTL细胞和NK细胞	抑制病毒复制；增强MHC II分子的作用；激活巨噬细胞；拮抗IL-4的作用；抑制Th2增殖；促进B细胞分化和增殖。
III型干扰素	IFNλ1、IFNλ2、IFNλ3和IFNλ4	未知	这类干扰素是一种新型干扰素，相关研究很少。目前，临床研究仅限于病毒性肝炎的治疗。

白细胞介素及其功能

白细胞介素是一种细胞因子，在免疫调节和稳态中起着重要作用。白细胞介素的成员很丰富，分别为IL-1~IL-38。白细胞介素受体可分为I型、II型和其他型。其中II型白细胞介素受体包括白细胞介素-10、20、22、28受体，其他型包括白细胞介素-1、8受体，其余为I型白细胞介素受体。如表3，我们列出了所有白细胞介素的受体、来源和功能。

表3. 白细胞介素的起源和功能

细胞因子	受体	来源	功能
IL-1α；IL-1β	IL1RI和IL1R2	单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞、B细胞和内皮细胞	炎症；促进细胞因子和其它急性期蛋白的活化、同化、分泌和骨吸收。
IL-2	IL2RA、IL2RB和IL2RG	Th1细胞	增殖；增强细胞毒性、IFNγ分泌和抗体产生。
IL-3	IL3RA和IL3RB	T细胞、肥大细胞、NK细胞	造血细胞前体生长和分化；肥大细胞生长。
IL-4	IL4R	Th2细胞、Tc2细胞、NK细胞、NKT细胞、γδT细胞、肥大细胞	增殖；促进IgG和IgE的产生和Th2分化；抑制细胞介导的免疫和Th17的发育；增强巨噬细胞的内吞作用。
IL-5	IL5RA和IL3RB	Th2细胞和肥大细胞	诱导嗜酸性和活化B细胞增殖；Th2效应细胞的标志。
IL-6	IL6R	单核细胞、巨噬细胞、Th2细胞、成纤维细胞、树突细胞和骨髓基质细胞	炎症和共炎作用；诱导增殖和分化；与TGFβ协同驱动Th17；诱导急性期蛋白表达。
IL-7	IL7R	胸腺基质细胞、骨髓	稳态、分化和成熟T细胞的激活。
IL-9	IL9R	Th2细胞	增生；促进Th2细胞因子分泌；增强肥厚性生长。
IL-10	IL10R1和IL10R2	分化的T辅助细胞、Tc细胞、B细胞、单核细胞和巨噬细胞	免疫抑制；降低树突状细胞的抗原呈递和MHC II类表达；下调致病性Th1、Th2和Th17反应；抑制T细胞增殖；增强B细胞分化。
IL-11	IL11RA	骨髓基质细胞	增殖；诱导急性期的蛋白表达。
IL-12α	IL12Rb1和IL12Rb2	巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞和B细胞。	分化和增殖；促进Th1和细胞毒性。
IL-13	IL13Ra1和IL13Ra2	Th2细胞和肥大细胞	肺和肠道中的小球细胞活化；增殖和促进IgE的产生；调节细胞介导的免疫力；诱导内皮细胞VCAM-1的表达。
IL-14	未定义	T细胞	促进B细胞生长。
IL-15	IL15RA	在造血细胞中广泛表达	增殖和生存；产生细胞因子；T细胞的趋化因子之一；刺激小肠上皮细胞生长。
IL-16	CD4	Th细胞和Tc细胞	招募CD4+T细胞
IL-17A	IL17RA或IL17RC	Th17细胞、NK细胞等	促发炎症；肺部保护性免疫；促进中性粒细胞的动员和上皮细胞产生细胞因子；促进血管生成。
IL-17B	未知	肠和胰腺	未知
IL-17C	未知	胸腺和脾脏	未知
IL-17D	未知	T细胞、平滑肌细胞、上皮细胞。	未知
IL-17F	IL17RA或IL17RC	Th17细胞、NK细胞等	与IL-17A功能相似，但受体亲和力低。
IL-18	IL18R1	巨噬细胞和树突状细胞	促炎；诱导IFNγ。
IL-19	IL20R1和IL20R2	单核细胞	调节Th1活性。
IL-20	IL20R1和IL20R2	单核细胞和角质细胞	调节皮肤炎症。
IL-21	IL21R	分化的T辅助细胞（Th2和Th17亚群）	T细胞的增殖；促进B细胞的分化和NK细胞毒性。
IL-22	IL22RA1	Th1和Th17细胞	抑制Th2细胞产生IL-4。
IL-23	IL23R和IL12RB1	树状细胞	炎症；促进Th17细胞的增殖。
IL-24	IL20R1和IL20R2	单核细胞、巨噬细胞和Th2细胞。	诱导TNF、IL-1、IL-6表达，诱导抗肿瘤活性。
IL-25	IL17RB	Th1细胞、肥大细胞和巨噬细胞	促进Th2的分化和增殖。
IL-26	IL22RA1和IL10R2	活化的T细胞和NK细胞	增强上皮细胞产生IL-8和IL-10。
IL-27	IL27RA	活化的树枝状细胞和单核细胞	诱导Th1反应；增强IFNγ的产生。
IL-28	IL28R	树枝状细胞和单核细胞	可促进抗病毒反应。
IL-29	未知	树枝状细胞和单核细胞	可促进抗病毒反应。
IL-30	未知	抗原提呈细胞	与IL-12协同诱导IFNγ表达。
IL-31	IL31Rα	活化的T细胞	催生炎症。
IL-32	未知	NK细胞和T细胞	诱导促炎细胞因子产生。
IL-33	未知	基质细胞和树枝状细胞	刺激，促进Th2细胞因子的产生；介导嗜碱性粒细胞和肥大细胞的趋化作用。
IL-35	未知	Tregs	免疫抑制Th1、Th2和Th17；刺激Treg增殖。
IL-37	未知	未知	抗炎作用，可能是IL-18R的拮抗剂；在小鼠中不表达。
IL-38	未知	未知	抗炎作用，IL-36α亚型，可能是IL-36受体的拮抗剂。

肿瘤坏死因子及其功能

肿瘤坏死因子，简称TNF或TNFɑ，是能够诱导肿瘤细胞坏死（死亡）的多种蛋白质之一，具有广泛的促炎作用。TNF是一种多功能的细胞因子，对脂质代谢、凝血、胰岛素抵抗以及血管内皮细胞的功能都有影响。广义上，TNF超家族指能引起细胞死亡的细胞因子的超家族。根据序列、功能和结构上的相似性，已经有19种蛋白质被确定为TNF家族的一部分。除EDA1和EDA2外，TNF超家族的十七个成员如表4所示。

表4. TNF家族的起源和功能

细胞因子	受体	来源	功能
TNFα	TNFR1和TNFR2	巨噬细胞、单核细胞、Th细胞、树突细胞、肥大细胞、NK细胞、B细胞	炎症；促进急性期蛋白的激活和产生；诱导内皮细胞E-选择素的产生。
TNF-β (LTα)	TNFR1和TNFR2	Th1细胞、Tc细胞、B细胞	促进活化和细胞毒性；淋巴结和Peyer's斑块的发育；增强中性粒细胞和巨噬细胞的内吞作用。
LTβ	LTbR	T细胞、B细胞	外周淋巴结发育；促炎症性
OX40L	OX40	活化的T细胞、B细胞、DC、单核细胞	刺激作用；激活和迁移单核细胞
CD40L (CD154)	CD40	T细胞、单核细胞、巨噬细胞	刺激性；促进T细胞依赖性反应；B细胞分化和类别转换。
Fas-L	FAS	活化的T细胞、B细胞和NK细胞	调节性；促凋亡
CD27L(CD70)	CD27	活化的T细胞、B细胞、DC、单核细胞	刺激性
CD30L(CD153)	CD30	中性粒细胞、B细胞、巨噬细胞、活化T细胞	刺激作用；促进增殖和细胞因子的产生。
4-1BBL	4-1BB	活性T细胞、B细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞	刺激性；促进单核细胞的活化和迁移。
TRAIL	TRAIL-R1、R2、R3和R4	活化的NK细胞、T细胞	刺激性；促进NK细胞功能；促进细胞凋亡。
RANK配体(TRANCE)	RANK受体	T细胞和成骨细胞	刺激性；促进成骨细胞生成和细胞因子的产生。
TWEAK	Fn14	单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞	促成炎症；促进细胞生长，促进组织修复和重塑。
APRIL(TALL2)	TACI、BAFF-R、BCMA	巨噬细胞、树状细胞。	促进T细胞独立反应；B细胞稳态和分化。
BAFF（BlyS）	TACI、BAFF-R、BCMA	巨噬细胞、树状细胞、星形胶质细胞	B细胞的成熟和存活
LIGHT	LTbR、DcR3、HVEM	活化的T细胞、单核细胞、树突状细胞	刺激性
TL1A	DcR3、DR3	巨噬细胞、内皮细胞	促进增殖和细胞因子的产生。
GITRL	GITR	树突状细胞、巨噬细胞、B细胞等	刺激性

集落刺激因子及其功能

集落刺激因子（Colony stimulating factors，CSFs）是一种糖蛋白，能与造血干细胞表面的受体蛋白结合，激活细胞内信号通路，然后促进白细胞（主要是中性粒细胞等粒细胞）的产生，以应对感染。在表4中，我们列出了几种常见CSF的来源和功能。

表5. CSF的起源和功能CSF的起源和功能

细胞因子	受体	来源	功能
CSF1	CSF1R	单核细胞和成纤维细胞	分化、增殖和生存。
CSF2	CSF2RA	T细胞、巨噬细胞和成纤维细胞	炎症性；诱导激活；差异性、生长和存活。
CSF3	CSF3R	巨噬细胞、成纤维细胞、其他组织	粒细胞的分化和活化。

参考文献：

[1] Kany S, Vollrath J T, Relja B. Cytokines in Inflammatory Disease [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20(23):6008.