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、具有免疫調節和效應功能的一類分子，主要包括蛋白質、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信息，然后受體細胞根據該信息進行活動。

圖1. 產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細胞釋放，來產生免疫反應。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節免疫反應。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，其主要作用是在穩態和病理條件下招募白細胞亞群。目前，已發現的趨化因子有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構。根據前兩個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）。

表1. 趨化因子的起源和功能

子集	成員	細胞的起源	功能
CXC趨化因子	CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、...，CXCL16、CXCL17	活化的巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞和巨核細胞。	中性粒細胞的趨化作用，介導炎癥。
CC趨化因子	CCL1、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL6、CCL7、....，CCL27、CCL28	活化的T細胞	單核細胞和T細胞的趨化性和激活性。
CX3C趨化因子	CX3CL1	未知	化合作用的淋巴細胞和巨噬細胞。
C類趨化因子	XCL1、XCL2	未知	化合作用淋巴細胞。

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揮重要作用的細胞因子。根據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）。

表2. 干擾素的起源和功能

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）產生；IFN-β由成纖維細胞產生	抑制病毒復制；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，在免疫調節和穩態中起著重要作用。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。

表3. 白細胞介素的起源和功能

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的產生和Th2分化；抑制細胞介導的免疫和Th17的發育；增強巨噬細胞的內吞作用。
IL-5	IL5RA和IL3RB	Th2細胞和肥大細胞	誘導嗜酸性和活化B細胞增殖；Th2效應細胞的標志。
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細胞	炎癥和共炎作用；誘導增殖和分化；與TGFβ協同驅動Th17；誘導急性期蛋白表達。
IL-7	IL7R	胸腺基質細胞、骨髓	穩態、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；下調致病性Th1、Th2和Th17反應；抑制T細胞增殖；增強B細胞分化。
IL-11	IL11RA	骨髓基質細胞	增殖；誘導急性期的蛋白表達。
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的產生；調節細胞介導的免疫力；誘導內皮細胞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IFNγ。
IL-19	IL20R1和IL20R2	單核細胞	調節Th1活性。
IL-20	IL20R1和IL20R2	單核細胞和角質細胞	調節皮膚炎癥。
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TNF、IL-1、IL-6表達，誘導抗腫瘤活性。
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	增強上皮細胞產生IL-8和IL-10。
IL-27	IL27RA	活化的樹枝狀細胞和單核細胞	誘導Th1反應；增強IFNγ的產生。
IL-28	IL28R	樹枝狀細胞和單核細胞	可促進抗病毒反應。
IL-29	未知	樹枝狀細胞和單核細胞	可促進抗病毒反應。
IL-30	未知	抗原提呈細胞	與IL-12協同誘導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	誘導促炎細胞因子產生。
IL-33	未知	基質細胞和樹枝狀細胞	刺激，促進Th2細胞因子的產生；介導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，是能夠誘導腫瘤細胞壞死（死亡）的多種蛋白質之一，具有廣泛的促炎作用。TNF是一種多功能的細胞因子，對脂質代謝、凝血、胰島素抵抗以及血管內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。根據序列、功能和結構上的相似性，已經有19種蛋白質被確定為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。

表4. TNF家族的起源和功能

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生；誘導內皮細胞E-選擇素的產生。
TNF-β (LTα)	TNFR1和TNFR2	Th1細胞、Tc細胞、B細胞	促進活化和細胞毒性；淋巴結和Peyer's斑塊的發育；增強中性粒細胞和巨噬細胞的內吞作用。
LTβ	LTbR	T細胞、B細胞	外周淋巴結發育；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；B細胞分化和類別轉換。
Fas-L	FAS	活化的T細胞、B細胞和NK細胞	調節性；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生。
TWEAK	Fn14	單核細胞、巨噬細胞、內皮細胞	促成炎癥；促進細胞生長，促進組織修復和重塑。
APRIL(TALL2)	TACI、BAFF-R、BCMA	巨噬細胞、樹狀細胞。	促進T細胞獨立反應；B細胞穩態和分化。
BAFF（BlyS）	TACI、BAFF-R、BCMA	巨噬細胞、樹狀細胞、星形膠質細胞	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、內皮細胞	促進增殖和細胞因子的產生。
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合，激活細胞內信號通路，然后促進白細胞（主要是中性粒細胞等粒細胞）的產生，以應對感染。在表4中，我們列出了幾種常見CSF的來源和功能。

表5. CSF的起源和功能CSF的起源和功能

細胞因子	受體	來源	功能
CSF1	CSF1R	單核細胞和成纖維細胞	分化、增殖和生存。
CSF2	CSF2RA	T細胞、巨噬細胞和成纖維細胞	炎癥性；誘導激活；差異性、生長和存活。
CSF3	CSF3R	巨噬細胞、成纖維細胞、其他組織	粒細胞的分化和活化。