细胞学堂 | 细胞因子知多少

细胞因子是一种具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，具有调节固有免疫和适应性免疫的功能，且与血细胞的生成、细胞的生长以及损伤组织的修复等相关。本期细胞学堂将给大家详细介绍细胞因子的分类及功能，帮助您快速上手开展实验。

 

细胞因子是什么

细胞因子（Cytokines）是由各种细胞（免疫及非免疫细胞）分泌产生的在细胞间发挥作用的一类可溶性多肽/蛋白，可通过与自身受体相互作用调节细胞增殖、分化及凋亡，诱导免疫应答^[1] ，通过旁分泌、自分泌及内分泌机制发挥信号传递的作用^[2]。

细胞因子最初从人血清及动物组织中提取，随着基因工程技术的发展，研究人员开始利用基因工程改造的大肠杆菌提取，发展到现在，常见的细胞因子表达体系还有哺乳动物细胞（CHO、293等）、酵母菌(P.Pichia，Yeast等）、昆虫细胞（SF9、SF21等）。

科研上应用的细胞因子一般是重组细胞因子，一种有生物活性的重组蛋白，不是由细胞直接受刺激产生的。

 

细胞因子的分类及功能

细胞因子可分为6类：白细胞介素（interleukin，IL）、集落刺激因子（Colony-Stimulating Factors，CSFs）、干扰素（interferon，IFN）、生长因子（growth factor）、趋化因子（Chemokines）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）^[2]。

 

01 白细胞介素

白细胞介素的命名起始于1979年在瑞士因特拉肯举行的第二届国际淋巴因子会议。会议将由白细胞产生、分泌以及介导白细胞相互作用的细胞因子统一命名为白细胞介素，并以阿拉伯数字进行区分。截至2023年，已发现并命名的白细胞介素有38种。

缩写	来源	功能
IL-1	激活的巨噬细胞	诱导IL-2释放
IL-2	CD4+ve淋巴细胞(NK)，鼠LBRM-5A4和人Jurkat、FHCRC细胞系	支持激活T细胞的生长；刺激LAK细胞
IL-3	激活的T细胞，WEHI-3b髓性单核细胞系	促进粒细胞/巨噬细胞的产生和分化
IL-6	激活的T细胞、巨噬细胞和单核细胞，成纤维细胞，肿瘤细胞	急性时相反应；B细胞分化；角质细胞分化；PC12细胞分化
IL-8	LPS单核细胞，PHA淋巴细胞，内皮细胞；IL-1和TNF激活的成纤维细胞和角质细胞	中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和T细胞的趋化因子
IL-12	单核/巨噬细胞、抗原递呈细胞和B细胞	活化的T细胞和NK细胞的生长因子；诱导IFN-γ产生

 

02 集落刺激因子

集落刺激因子是指能够刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞增殖、分化的细胞因子。

缩写	来源	功能
G-CSF（粒细胞集落刺激因子）	—	原始粒细胞的增殖和分化
CM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）	—	原始粒细胞/巨噬细胞的增殖和分化
M-CSF（巨噬细胞集落刺激因子）	B细胞和T细胞，单核细胞，肥大细胞，成纤维细胞	巨噬细胞的祖细胞增殖与分化

 

03 干扰素

干扰素是一类糖蛋白，主要用于抗病毒、抑制细胞增殖、调节免疫及抗肿瘤。

缩写	来源	功能
IFN-γ	激活的淋巴细胞	抗病毒；激活巨噬细胞
IFN-α1	巨噬细胞	抗病毒；诱导分化；抗癌
IFN-α2	巨噬细胞	抗病毒；诱导分化；抗癌
IFN-β1	成纤维细胞	抗病毒；诱导分化；抗癌
IFN-β2	激活的T细胞	角质细胞分化；PC12细胞分化

 

04 生长因子

生长因子是一类能够影响多种细胞的生长、分化、凋亡过程及调节免疫的多肽类物质。

常见的生长因子及功能如下：

1. 血小板衍生生长因子（PDGF）：促进血管平滑肌细胞、成纤维细胞和间皮细胞的分裂和增殖。

2. 成纤维细胞生长因子（FGF）：促进成纤维细胞、间皮细胞、血管内皮细胞等的增殖和分化。

3. 肝细胞生长因子（HGF）：促进肝细胞的分裂和增殖，参与肝细胞的修复和再生。

4. 表皮生长因子（EGF）：促进表皮细胞的增殖和分化，加速皮肤创伤的愈合。

5. 血管内皮生长因子（VEGF）：促进血管内皮细胞的增殖和迁移，增加血管通透性，参与肿瘤的发生和发展等。

6. 神经生长因子（NGF）：促进神经细胞的增殖、分化和存活，参与神经再生和修复。

7. 胰岛素样生长因子（IGF）：促进细胞增殖、分化和细胞的分泌作用，促进脂肪组织的糖代谢和糖转运，促进脂肪和糖原的合成。

 

05 趋化因子

趋化因子是一类结构相似的小分子分泌蛋白，通过激活相应的G蛋白偶联受体启动胞内信号通路，参与细胞迁移、增殖、炎症等生理和病理过程^[3]。

趋化因子是一类特殊的细胞因子，由50多个成员组成。根据结构分为CC、CXC、CX3C和XC四类；趋化因子受体相应分为CCR、CXCR、CX3CR和XCR4种，大约有20个成员。

趋化因子的一个重要功能是通过形成一定的浓度梯度来调节炎症和免疫性疾病中的白细胞浸润^[4]。趋化因子参与多种生理（如血管生成、神经元发育）和病理（如神经退行性疾病、神经精神类疾病）过程。

 

06 肿瘤坏死因子

肿瘤坏死因子是 1975 年英格兰科学家Carswell等在被细菌内毒素感染或接种过卡介苗的小鼠血清中发现的一种物质，这种物质在体外也可以对多种肿瘤细胞产生毒性作用，能使肿瘤发生出血性坏死的同时，对正常细胞不产生伤害，故将之命名为肿瘤坏死因子^[5]。最常见的是TNF-α和TNF-β。

缩写	来源	功能
TNF-α	单核细胞	分解代谢；恶病质；休克
TNF-β	淋巴细胞	肿瘤细胞的细胞毒作用；造血干细胞抑制剂

 

参考文献

[1] 曹雪涛.医学免疫学[M].第6版.北京：人民出版社，2015：49.

[2] 侯宗文，黄钰等.工程化细胞因子的研究进展[J].中国生物制品学杂志，2023，36(11)：1383-1390.

[3] 姜保春，高永静.趋化因子及其受体：神经病理性疼痛的潜在治疗靶点[J].中国疼痛医学杂志，2020，26(11)：805-813.

[4] Lau S,Feitzinger A, Venkiteswaran G, et al . Anegative-feedback loop maintains optimal chemokine concentrations for directional cell migration[J]. Nature Cell Biol, 2020, 22(3):266-273.

[5] 高世勇，李丹.肿瘤坏死因子与癌症相关研究进展[J].中国药理学通报，2020，36(9)：1209-1213.

[6] Freshney,R.I.动物细胞培养——基本技术和特殊应用指南[M].(张静波，徐拴等译).北京：科学出版社，2019.