醫學免疫學/細胞因子
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一、細胞因子的概念
機體的免疫細胞和非免疫細胞能合成和分泌小分子的多肽類因子，它們調節多種細胞生理功能，這些因子統稱為細胞因子（cytokines）。細胞因子包括淋巴細胞產生的淋巴因子和單核巨噬細胞產生的單核因子等。目前已知白細胞介素（interleukin,IL），干擾素（interferon,IFN）、集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）、腫瘤壞死因子（tumornecrosis factor,TNF）、轉化生長因子（transforming growth foctor,TGF-β）等均是免疫細胞產生的細胞因子，它們在免疫系統中起著非常重要的調控作用，在異常情況下也會導致病理反應。
研究細胞因子有助於闡明分子水平的免疫調節機制，有助於疾病的預防、診斷和治療，特別是利用細胞因子治療腫瘤、感染、造血功能障礙、自身免疫病等，已收到初步療效，具有非常廣闊的應用前景。
二、細胞因子的命名
（一）白細胞介素
在1979年第二屆淋巴因子的國際會議上，將介導白細胞間相互作用的一些細胞因子命名為白細胞介素（IL），並以阿拉伯數字排列，如IL-1、IL-2、IL-3。隨著分子免疫學的研究進展，不斷有新的IL被命名，迄今已正式命名到IL-15，可以預期，還會有更多的IL被發現。目前的研究發現，許多IL不僅介導白細胞相互作用，還參與其它細胞的相互作用，如造血幹細胞、血管內皮細胞、纖維母細胞、神經細胞、成骨和破骨細胞等的相互作用（表4-1）。
表4-1 白細胞介素的特性（IL）
| IL | 曾用名稱 | 產生細胞 | 效應 |
| 1 | 淋巴細胞活化因子（LAF） | 單核巨噬細胞，樹突狀細胞，纖維母細胞內皮細胞 | T和B細胞的增殖和分化，刺激造血細胞，參予炎症反應 |
| 2 | T細胞生長因子 | 活化的T細胞 | T和B細胞的增殖分化，增強NK細胞，單核細胞殺傷活性 |
| 3 | 多集落刺激因子（multi-CSF） | 活化的T細胞 | 多能造血幹細胞增殖，促進肥大細胞，嗜酸，嗜鹼性粒細胞增殖與分化 |
| 4 | B細胞刺激因子（BSF-1） B細胞生長因子（BCGF-1） |
活化的T細胞 | B和T細胞增殖，刺激造血祖細胞增殖與分化，誘導lgE、lgG產生 |
| 5 | B細胞生長因子-Ⅱ （BCGF-Ⅱ） |
活化的T細胞 | 促進B細胞增殖與分化，促進嗜酸性粒細胞增殖與分化，誘導lgA產生 |
| 6 | B細胞刺激因子-2（BSF-2） B細胞分化因子（BCDF） |
淋巴細胞 單核細胞 纖維母細胞 |
促進B細胞分化、促進肝細胞產生急性期蛋白，抑制乳腺癌細胞、刺激骨髓瘤細胞、刺激造血細胞，參與炎症 |
| 7 | 淋巴細胞生素（LPO） | 骨髓及胸腺基質細胞 | 促進前T、前B細胞增殖，促進成熟T細胞生長，促進血小板生成 |
| 8 | 中性粒細胞趨化因子（NCF） 粒細胞活化因子（NAF） |
單核巨噬細胞 血管內皮細胞 |
中性粒細胞活化和趨化作用，T細胞趨化作用，促進血管生成，參與炎症 |
| 9 | P40 肥大細胞生長增強活性T 細胞生長因子（TCGFⅢ） |
活化的T 細胞 | 促進TH產生細胞因子,促進肥大細胞增殖,刺激造血細胞 |
| 10 | 細胞因子合成抑制因子(CSIF) | 活化的T細胞,B細胞單核巨噬細胞 | 抑制TH產生細胞因子,促進胸腺細胞增殖,促進B細胞增殖 |
| 11 | (一) | 骨髓基質細胞 | 促進B細胞分化,刺激造血細胞,促進血小板生成 |
| 12 | 細胞毒性淋巴細胞成熟因子(CLMF) | B細胞 | 促進TC，NK，LAK細胞殺傷功能，透導細胞免疫 |
| 13 | P600 | 活化的T細胞 | 抑制細胞因子分泌和表達，刺激B細胞增殖和CD23表達，透導lgE產生 |
（二）集落刺激因子
在進行造血細胞的體外研究中，發現一些細胞因子可刺激不同的造血幹細胞在半固體培養基中形成細胞集落，這類因子被命名為集落刺激因子（CSF）。根據它們的作用範圍，分別命名為粒細胞CSF（G-CSF），巨噬細胞CSF（M-CSF），粒細胞和巨噬細胞CSF（GM-CSF）和多集落刺激因子(multi-CSF,又稱IL-3)。不同發育階段的造血幹細胞起促增殖分化的作用，是血細胞發生必不可少的刺激因子。廣義上，凡是刺激造血的細胞因子都可統稱為CSF，例如刺激紅細胞生成素（erythropoictin,Epo）、刺激造血幹細胞的幹細胞因子（stem cellfactor,SCF）、可刺激胚胎幹細胞的白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor,LIF）等均有集落刺激活性。此外，CSF也作用於多種成熟的細胞，促進其功能具有多相性的作用（表4-2）。
表4-2 集落刺激因子的特性
| 細胞因子 | 產生細胞 | 效應 |
| Multi-CSF | 活化的T細胞 | 刺激造血幹細胞增殖，促進肥大細胞，嗜酸、嗜鹼粒細胞增殖分化 |
| GM-CSF | 活化的T細胞，巨噬細胞，纖維母細胞等 | 刺激粒細胞，巨噬細胞集落形成刺激粒細胞功能 |
| G-CSF | 纖維母細胞，骨髓基質細胞，膀胱癌細胞株等 | 刺激粒細胞集落，刺激粒細胞功能 |
| M-CSF | 巨噬細胞 | 刺激巨噬細胞集落、刺激粒細胞功能，降低血膽固醇 |
| SCF | 纖維母細胞，骨髓和胸腺的基質細胞 | 刺激髓系、紅系、巨核系及淋巴系造血祖細胞 |
| Epo | 腎細胞 | 刺激紅系造血祖細胞 |
| LIF | 基質細胞、單核細胞 | 促進某些白血病細胞株的分化促進胚胎干（ES）細胞的增殖，抑制ES細胞的分化 |
（三）干擾素
干擾素（IFN）是最先發現的細胞因子，早在1957年，lssacs等人發現病毒感染的細胞產生一種因子，可抵抗病毒的感染，干擾病毒的複製，因而命名為干擾素。根據其來源和結構，可將IEN分為IFN-α、IFN-β、IFN-γ，它們分別由白細胞、纖維母細胞和活化T細胞產生。IFN-α為多基因產物，有十餘種不同亞型，但它們的生物活性基本相同。IFN除有抗病毒作用外，還有抗腫瘤、免疫調節、控制細胞增殖及引起發熱等作用。
（四）腫瘤壞死因子
TNF是一類能直接造成腫瘤細胞死亡的細胞因子，根據其來源和結構分為兩種，即TNF-α和TNF-β.前者由單核巨噬細胞產生；後者由活化的T細胞產生，又名淋巴毒素(lymphotoxin)。TNF除有殺腫瘤細胞作用外，還可引起發熱和炎症反應，大劑量TNF-α可引起惡液質，呈進行性消瘦，因而TNF-α又稱惡液質素（cac hectin）。
（五）淋巴因子
由活化的淋巴細胞產生的細胞因子都可稱為淋巴因子（lymphokine）,如IL-2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13，TNF-β，IFN-γ等均為淋巴因子。
（六）單核因子
由單核已噬細胞產生的細胞因子統稱單核因子（monokine）,如IL-1、6、8，TNF-α、IFN-α等。
三、細胞因子的作用特點
目前發現並正式命名的細胞因子有數十種，每種細胞均有其獨特的、起主要作用的生物學活性。儘管種類繁多、產生細胞和作用細胞多樣、生物學活性廣泛、發揮作用的機制不同，但眾多的細胞因子具有以下共同的特性：
1．天然細胞因子是由細胞產生的 正常的靜息或休止（resting）狀態的細胞必須經過激活後才能合成和分泌細胞因子。通常是由抗原、絲裂原或其它刺激物激活免疫細胞和相關細胞，6～8小時後細胞培養上清中即可檢測出細胞因子，於24～72小時期間細胞因子水平最高。但是有些細胞株不需外源刺激就可以自發地分泌某些細胞因子。
2．細胞因子的產生和作用具有多向性(pleiotropism)即單一刺激如抗原、絲裂原、病毒感染等可使同一種細胞分泌多種細胞因子，而一種細胞因子由多種不同類型的細胞產生可作用於多種不同類型的靶細胞。
3．細胞因子的合成和分泌過程是一種自我調控的過程通常情況下，細胞因子極少儲存，即不以前體形式貯存在細胞內，而是經過適當刺激後迅速合成，一旦合面後便分泌至細胞外以發揮生物學作用，刺激消失後合成亦較快地停止並被迅速降解。
4．為低分子量的分泌型蛋白質常被糖基化。分子量大小不等，大多數為15～30kD，小者僅8～10kD，一般不超過80kD。
5．細胞因子需與靶細胞上的高親和力受體特異結合後才發揮生物學效應。
6．生物學效應極強 細胞因子在pM(10-12M)水平就能發揮顯著的生物學效應。這與細胞因子與靶細胞表面特異性受體之間親和力極高有關，其解離常數在10-12～10-10M之間。
7．單一細胞因子可具有多種生物學活性，但多種細胞因子也常具有某些相同或相似的生物學活性。
8．主要參與免疫反應和炎症反應影響反應的強度和持續時間的長短。涉及到感染免疫、腫瘤免疫、自身免疫、移植免疫等諸多方面。
9．以非特異性方式發揮生物學作用且不受MHC限制。
10．某種細胞因子對靶細胞作用的強弱取決於細胞因子的局部濃度，靶細胞本身的類型（即作用於自身產生細胞）和旁分泌方式（paracrine,即作用於鄰近的靶細胞）短暫性地產生並在局部發揮作用。
11.天然細胞因子大多是在近距離發揮局部作用 大多是通過自分泌方式（autocrine,即作用於自身產生細胞）和旁分泌方式（paracrine,即作用於鄰近的靶細胞）短暫性地產生並在局部發揮作用。
12．細胞因子的作用並不是孤立存在的，它們之間通過合成分泌的相互調節，受體表達的相互調控、生物學效應的相互影響而組成細胞因子網路（addidveeffect）也可以取得協同效應（synergy），甚至取得兩種細胞因子單用時所不具有的新的獨特的效應。
參看
 血清補體水平與疾病 | 細胞因子及其受體的結構  |
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