細胞因子的功能是什么？
細胞因子是指能在細胞間傳遞信息、具有免疫調(diào)節(jié)和效應(yīng)功能的一類分子，主要包括蛋白質(zhì)、肽類和糖蛋白。細胞因子從一個細胞釋放出來，通過與其它細胞表面的受體結(jié)合，影響其他細胞的行動（如圖1所示）。這些受體就像郵箱一樣，它們接收細胞因子的化學(xué)信息，然后受體細胞根據(jù)該信息進行活動。
圖1. 產(chǎn)生細胞因子的主要類型 [1]
*圖片來源于International Journal of Molecular Sciences的出版物
細胞因子主要由免疫系統(tǒng)細胞釋放，來產(chǎn)生免疫反應(yīng)。例如，當白細胞接觸到病原體時，會立即釋放細胞因子，激活其他白細胞攻擊外來入侵者。根據(jù)功能的不同，細胞因子可分為不同類型，包括趨化因子、干擾素、白細胞介素、腫瘤壞死因子和集落刺激因子等。它們可以單獨作用，也可以共同作用或相互對抗，但最終細胞因子的作用是幫助調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。讓我們來了解一下不同類型的細胞因子及其功能。
趨化因子及其功能
趨化因子是一系列小分子量（8-10kDa）的分泌蛋白，其主要作用是在穩(wěn)態(tài)和病理條件下招募白細胞亞群。目前，已發(fā)現(xiàn)的趨化因子有50多種。趨化因子分子中通常有4個保守的半胱氨酸（C），這些半胱氨酸通過二硫鍵形成特殊的三級結(jié)構(gòu)。根據(jù)前兩個C之間是否有其他氨基酸插入分子氨基酸（N-端）附近，可分為4個亞類。CXC（插入1個氨基酸殘基，又稱ɑ子集）；CC（未插入其他氨基酸殘基，又稱β子集）；CX3C（插入3個其他氨基酸，又稱γ子集）；C（N-末端只有一個C，又稱δ子集）。四種子集的來源和功能都是不同的（如表1所示）。
干擾素及其功能
干擾素又稱IFN，是一種通過細胞毒性T細胞、NK細胞和DC細胞等，在病毒防御、腫瘤抑制和疾病治療中發(fā)揮重要作用的細胞因子。根據(jù)不同干擾素傳遞信號的受體不同，一般將干擾素分為三大類：I型干擾素、II型干擾素和III型干擾素（如表2所示）。
| 子集 | 成員 | 來源 | 功能 |
|---|---|---|---|
| I型干擾素 | IFN-α1、-α2、-α4、-α5、-α6、-α7、-α8、-α10、-α13、-α14、-α16、-α17和-α21、β、ε、к和ω。 | IFN-α由白細胞（主要是單核吞噬細胞）產(chǎn)生；IFN-β由成纖維細胞產(chǎn)生 | 抑制病毒復(fù)制；增強MHC II分子的作用。 |
| II型干擾素 | IFN-γ | 激活的Th1細胞、CD8+CTL細胞和NK細胞 | 抑制病毒復(fù)制；增強MHC II分子的作用；激活巨噬細胞；拮抗IL-4的作用；抑制Th2增殖；促進B細胞分化和增殖。 |
| III型干擾素 | IFNλ1、IFNλ2、IFNλ3和IFNλ4 | 未知 | 這類干擾素是一種新型干擾素，相關(guān)研究很少。目前，臨床研究僅限于病毒性肝炎的治療。 |
白細胞介素及其功能
白細胞介素是一種細胞因子，在免疫調(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。白細胞介素的成員很豐富，分別為IL-1~IL-38。白細胞介素受體可分為I型、II型和其他型。其中II型白細胞介素受體包括白細胞介素-10、20、22、28受體，其他型包括白細胞介素-1、8受體，其余為I型白細胞介素受體。如表3，我們列出了所有白細胞介素的受體、來源和功能。
| 細胞因子 | 受體 | 來源 | 功能 |
|---|---|---|---|
| IL-1α；IL-1β | IL1RI和IL1R2 | 單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、NK細胞、B細胞和內(nèi)皮細胞 | 炎癥；促進細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細胞 | 增殖；增強細胞毒性、IFNγ分泌和抗體產(chǎn)生。 |
| IL-3 | IL3RA和IL3RB | T細胞、肥大細胞、NK細胞 | 造血細胞前體生長和分化；肥大細胞生長。 |
| IL-4 | IL4R | Th2細胞、Tc2細胞、NK細胞、NKT細胞、γδT細胞、肥大細胞 | 增殖；促進IgG和IgE的產(chǎn)生和Th2分化；抑制細胞介導(dǎo)的免疫和Th17的發(fā)育；增強巨噬細胞的內(nèi)吞作用。 |
| IL-5 | IL5RA和IL3RB | Th2細胞和肥大細胞 | 誘導(dǎo)嗜酸性和活化B細胞增殖；Th2效應(yīng)細胞的標志。 |
| IL-6 | IL6R | 單核細胞、巨噬細胞、Th2細胞、成纖維細胞、樹突細胞和骨髓基質(zhì)細胞 | 炎癥和共炎作用；誘導(dǎo)增殖和分化；與TGFβ協(xié)同驅(qū)動Th17；誘導(dǎo)急性期蛋白表達。 |
| IL-7 | IL7R | 胸腺基質(zhì)細胞、骨髓 | 穩(wěn)態(tài)、分化和成熟T細胞的激活。 |
| IL-9 | IL9R | Th2細胞 | 增生；促進Th2細胞因子分泌；增強肥厚性生長。 |
| IL-10 | IL10R1和IL10R2 | 分化的T輔助細胞、Tc細胞、B細胞、單核細胞和巨噬細胞 | 免疫抑制；降低樹突狀細胞的抗原呈遞和MHC II類表達；下調(diào)致病性Th1、Th2和Th17反應(yīng)；抑制T細胞增殖；增強B細胞分化。 |
| IL-11 | IL11RA | 骨髓基質(zhì)細胞 | 增殖；誘導(dǎo)急性期的蛋白表達。 |
| IL-12α | IL12Rb1和IL12Rb2 | 巨噬細胞、單核細胞、樹突狀細胞和B細胞。 | 分化和增殖；促進Th1和細胞毒性。 |
| IL-13 | IL13Ra1和IL13Ra2 | Th2細胞和肥大細胞 | 肺和腸道中的小球細胞活化；增殖和促進IgE的產(chǎn)生；調(diào)節(jié)細胞介導(dǎo)的免疫力；誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞VCAM-1的表達。 |
| IL-14 | 未定義 | T細胞 | 促進B細胞生長。 |
| IL-15 | IL15RA | 在造血細胞中廣泛表達 | 增殖和生存；產(chǎn)生細胞因子；T細胞的趨化因子之一；刺激小腸上皮細胞生長。 |
| IL-16 | CD4 | Th細胞和Tc細胞 | 招募CD4+T細胞 |
| IL-17A | IL17RA或IL17RC | Th17細胞、NK細胞等 | 促發(fā)炎癥；肺部保護性免疫；促進中性粒細胞的動員和上皮細胞產(chǎn)生細胞因子；促進血管生成。 |
| IL-17B | 未知 | 腸和胰腺 | 未知 |
| IL-17C | 未知 | 胸腺和脾臟 | 未知 |
| IL-17D | 未知 | T細胞、平滑肌細胞、上皮細胞。 | 未知 |
| IL-17F | IL17RA或IL17RC | Th17細胞、NK細胞等 | 與IL-17A功能相似，但受體親和力低。 |
| IL-18 | IL18R1 | 巨噬細胞和樹突狀細胞 | 促炎；誘導(dǎo)IFNγ。 |
| IL-19 | IL20R1和IL20R2 | 單核細胞 | 調(diào)節(jié)Th1活性。 |
| IL-20 | IL20R1和IL20R2 | 單核細胞和角質(zhì)細胞 | 調(diào)節(jié)皮膚炎癥。 |
| IL-21 | IL21R | 分化的T輔助細胞（Th2和Th17亞群） | T細胞的增殖；促進B細胞的分化和NK細胞毒性。 |
| IL-22 | IL22RA1 | Th1和Th17細胞 | 抑制Th2細胞產(chǎn)生IL-4。 |
| IL-23 | IL23R和IL12RB1 | 樹狀細胞 | 炎癥；促進Th17細胞的增殖。 |
| IL-24 | IL20R1和IL20R2 | 單核細胞、巨噬細胞和Th2細胞。 | 誘導(dǎo)TNF、IL-1、IL-6表達，誘導(dǎo)抗腫瘤活性。 |
| IL-25 | IL17RB | Th1細胞、肥大細胞和巨噬細胞 | 促進Th2的分化和增殖。 |
| IL-26 | IL22RA1和IL10R2 | 活化的T細胞和NK細胞 | 增強上皮細胞產(chǎn)生IL-8和IL-10。 |
| IL-27 | IL27RA | 活化的樹枝狀細胞和單核細胞 | 誘導(dǎo)Th1反應(yīng)；增強IFNγ的產(chǎn)生。 |
| IL-28 | IL28R | 樹枝狀細胞和單核細胞 | 可促進抗病毒反應(yīng)。 |
| IL-29 | 未知 | 樹枝狀細胞和單核細胞 | 可促進抗病毒反應(yīng)。 |
| IL-30 | 未知 | 抗原提呈細胞 | 與IL-12協(xié)同誘導(dǎo)IFNγ表達。 |
| IL-31 | IL31Rα | 活化的T細胞 | 催生炎癥。 |
| IL-32 | 未知 | NK細胞和T細胞 | 誘導(dǎo)促炎細胞因子產(chǎn)生。 |
| IL-33 | 未知 | 基質(zhì)細胞和樹枝狀細胞 | 刺激，促進Th2細胞因子的產(chǎn)生；介導(dǎo)嗜堿性粒細胞和肥大細胞的趨化作用。 |
| 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的拮抗劑；在小鼠中不表達。 |
| IL-38 | 未知 | 未知 | 抗炎作用，IL-36α亞型，可能是IL-36受體的拮抗劑。 |
腫瘤壞死因子及其功能
腫瘤壞死因子，簡稱TNF或TNFɑ，是能夠誘導(dǎo)腫瘤細胞壞死（死亡）的多種蛋白質(zhì)之一，具有廣泛的促炎作用。TNF是一種多功能的細胞因子，對脂質(zhì)代謝、凝血、胰島素抵抗以及血管內(nèi)皮細胞的功能都有影響。廣義上，TNF超家族指能引起細胞死亡的細胞因子的超家族。根據(jù)序列、功能和結(jié)構(gòu)上的相似性，已經(jīng)有19種蛋白質(zhì)被確定為TNF家族的一部分。除EDA1和EDA2外，TNF超家族的十七個成員如表4所示。
| 細胞因子 | 受體 | 來源 | 功能 |
|---|---|---|---|
| TNFα | TNFR1和TNFR2 | 巨噬細胞、單核細胞、Th細胞、樹突細胞、肥大細胞、NK細胞、B細胞 | 炎癥；促進急性期蛋白的激活和產(chǎn)生；誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞E-選擇素的產(chǎn)生。 |
| TNF-β (LTα) | TNFR1和TNFR2 | Th1細胞、Tc細胞、B細胞 | 促進活化和細胞毒性；淋巴結(jié)和Peyer's斑塊的發(fā)育；增強中性粒細胞和巨噬細胞的內(nèi)吞作用。 |
| LTβ | LTbR | T細胞、B細胞 | 外周淋巴結(jié)發(fā)育；促炎癥性 |
| OX40L | OX40 | 活化的T細胞、B細胞、DC、單核細胞 | 刺激作用；激活和遷移單核細胞 |
| CD40L (CD154) | CD40 | T細胞、單核細胞、巨噬細胞 | 刺激性；促進T細胞依賴性反應(yīng)；B細胞分化和類別轉(zhuǎn)換。 |
| Fas-L | FAS | 活化的T細胞、B細胞和NK細胞 | 調(diào)節(jié)性；促凋亡 |
| CD27L(CD70) | CD27 | 活化的T細胞、B細胞、DC、單核細胞 | 刺激性 |
| CD30L(CD153) | CD30 | 中性粒細胞、B細胞、巨噬細胞、活化T細胞 | 刺激作用；促進增殖和細胞因子的產(chǎn)生。 |
| 4-1BBL | 4-1BB | 活性T細胞、B細胞、樹突狀細胞、單核細胞、巨噬細胞 | 刺激性；促進單核細胞的活化和遷移。 |
| TRAIL | TRAIL-R1、R2、R3和R4 | 活化的NK細胞、T細胞 | 刺激性；促進NK細胞功能；促進細胞凋亡。 |
| RANK配體(TRANCE) | RANK受體 | T細胞和成骨細胞 | 刺激性；促進成骨細胞生成和細胞因子的產(chǎn)生。 |
| TWEAK | Fn14 | 單核細胞、巨噬細胞、內(nèi)皮細胞 | 促成炎癥；促進細胞生長，促進組織修復(fù)和重塑。 |
| APRIL(TALL2) | TACI、BAFF-R、BCMA | 巨噬細胞、樹狀細胞。 | 促進T細胞獨立反應(yīng)；B細胞穩(wěn)態(tài)和分化。 |
| BAFF（BlyS） | TACI、BAFF-R、BCMA | 巨噬細胞、樹狀細胞、星形膠質(zhì)細胞 | B細胞的成熟和存活 |
| LIGHT | LTbR、DcR3、HVEM | 活化的T細胞、單核細胞、樹突狀細胞 | 刺激性 |
| TL1A | DcR3、DR3 | 巨噬細胞、內(nèi)皮細胞 | 促進增殖和細胞因子的產(chǎn)生。 |
| GITRL | GITR | 樹突狀細胞、巨噬細胞、B細胞等 | 刺激性 |
集落刺激因子及其功能
集落刺激因子（Colony stimulating factors，CSFs）是一種糖蛋白，能與造血干細胞表面的受體蛋白結(jié)合，激活細胞內(nèi)信號通路，然后促進白細胞（主要是中性粒細胞等粒細胞）的產(chǎn)生，以應(yīng)對感染。在表4中，我們列出了幾種常見CSF的來源和功能。
參考文獻：
[1] Kany S, Vollrath J T, Relja B. Cytokines in Inflammatory Disease [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20(23):6008.
