细胞因子的功能是什么？
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）。
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）。
| 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。
| 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。
| 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。
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.
