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）。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-1βIL1RI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-2IL2RA、IL2RB和IL2RGTh1细胞增殖；增强细胞毒性、IFNγ分泌和抗体产生。IL-3IL3RA和IL3RBT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-4IL4RTh2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-5IL5RA和IL3RBTh2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-6IL6R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-7IL7R胸腺基质细胞、骨髓稳态、分化和成熟T细胞的激活。IL-9IL9RTh2细胞增生；促进Th2细胞因子分泌；增强肥厚性生长。IL-10IL10R1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-11IL11RA骨髓基质细胞增殖；诱导急性期的蛋白表达。IL-12αIL12Rb1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-13IL13Ra1和IL13Ra2Th2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-15IL15RA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-16CD4Th细胞和Tc细胞招募CD4+T细胞IL-17AIL17RA或IL17RCTh17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-17FIL17RA或IL17RCTh17细胞、NK细胞等与IL-17A功能相似，但受体亲和力低。IL-18IL18R1巨噬细胞和树突状细胞促炎；诱导IFNγ。IL-19IL20R1和IL20R2单核细胞调节Th1活性。IL-20IL20R1和IL20R2单核细胞和角质细胞调节皮肤炎症。IL-21IL21R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-22IL22RA1Th1和Th17细胞抑制Th2细胞产生IL-4。IL-23IL23R和IL12RB1树状细胞炎症；促进Th17细胞的增殖。IL-24IL20R1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-25IL17RBTh1细胞、肥大细胞和巨噬细胞促进Th2的分化和增殖。IL-26IL22RA1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-27IL27RA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-28IL28R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-31IL31Rα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TNFαTNFR1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TNFR2Th1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。LTβLTbRT细胞、B细胞外周淋巴结发育；促炎症性OX40LOX40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)CD40T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-LFAS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。4-1BBL4-1BB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。TRAILTRAIL-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。TWEAKFn14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LIGHTLTbR、DcR3、HVEM活化的T细胞、单核细胞、树突状细胞刺激性TL1ADcR3、DR3巨噬细胞、内皮细胞促进增殖和细胞因子的产生。GITRLGITR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CSF1CSF1R单核细胞和成纤维细胞分化、增殖和生存。CSF2CSF2RAT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。CSF3CSF3R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.