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免疫系統的反應主要可分為兩個主要組成部分：先天性和適應性免疫。
圖示先天免疫和適應性免疫細胞。 （來自Nat Rev Rheumatol. 2021 Aug 2.）
T細胞作為免疫細胞的一種，是適應性免疫的中堅力量，在抗感染、抗腫瘤等免疫應答中發揮重要作用。
細胞因子可以幫助T細胞有效對抗“敵人"，清除自身損傷細胞。不同細胞因子表現出廣泛的多效性，以協調先天性和適應性免疫系統，通過分析免疫細胞產生的細胞因子，可以幫助分析和評估細胞的免疫功能，如CD4細胞，根據其分泌的細胞因子可分為不同的亞群（如下圖所示），在機體健康和疾病狀態發揮不同的作用。
CD4+ T細胞亞群分化及其譜系特征細胞因子的保護和致病作用。（圖片來自Cytokine. 2015 Jul; 74(1): 5–17.）
IsoPlexis單細胞分泌蛋白組技術，實現在單細胞水平對免疫細胞分泌的多達32種細胞因子進行分析，找到在免疫應答反應中具有強作戰能力的“超級英雄細胞"，并通過*的“細胞多功能指數（PSI）"更地分析免疫細胞的綜合功能，以加深對免疫相關科學問題的探索，幫助推進免疫相關療法的開發，用于腫瘤、抗感染、自身免疫病等領域。
而這些細胞因子，分別發揮什么作用呢？
對于T細胞，根據其產生的細胞因子作用，我們可以大致將其分為5大職能模塊：
免疫效應功能
免疫效應是指那些直接參與抵抗外來病原體（病毒、細菌等）、抗腫瘤、清除機體有害細胞的免疫反應中的細胞因子，如顆粒酶B、γ-干擾素等。
細胞因子 | 來源 | 功能 |
Granzyme B（顆粒酶B） | 細胞毒性(CD8+)T細胞和NK細胞、非細胞毒性細胞（如嗜堿性粒細胞、肥大細胞等） | • 與穿孔素一起，共同誘導靶細胞凋亡，從而清除癌細胞或被病毒或細菌感染的細胞 • 可通過刺激細胞因子釋放參與炎癥反應 • 顆粒酶B水平升高也與一些自身免疫疾病、皮膚病和1型糖尿病有關 |
IFN-γ（γ-干擾素） | 活化的CD4細胞（Th1）、CD8細胞和NK細胞 | • 通過抗病毒、抗增殖和免疫調節功能在宿主防御中發揮重要作用 • 可促進巨噬細胞激活，介導抗病毒和抗菌免疫，增強抗原提呈，協調先天免疫系統的激活 • 抑制Th2的分化和刺激Th1的生長而影響T輔助細胞亞型的發育 |
MIP-1α/CCL-3 | 單核細胞和巨噬細胞、活化后的T細胞、B細胞等 | • 巨噬細胞炎性蛋白1（MIP-1α）在單核/巨噬細胞受到細菌內毒素或促炎因子（IL-1β等）刺激后產生的主要因子 • 對多種免疫效應細胞包括T細胞、B細胞、單核細胞及中性粒細胞等具有顯著趨化作用 • 還參與NK細胞和CTL介導的細胞溶解作用，參與炎癥和腫瘤局部免疫過程，介導其他細胞因子的釋放 |
Perforin（穿孔素） | 細胞毒性T細胞和NK細胞 | • 當與靶細胞密切接觸相互作用后，細胞可釋放穿孔素，在靶細胞膜上形成多聚穿孔素管狀通道，導致靶細胞溶解破壞 |
TNF-α | T細胞、單核細胞、巨噬細胞、DC細胞、NK細胞、B細胞等 | • 是腫瘤壞死因子的一種類型，有很多作用，包括直接殺傷腫瘤細胞，防止細菌感染，調節免疫系統 • TNF-α水平升高與腫瘤、糖尿病，尤其是自身免疫性疾病有關，如類風濕性關節炎（RA）、銀屑病關節炎、多發性硬化癥和克羅恩病 |
TNF-β/LT-α | 活化的T淋巴細胞 | • 介導許多炎癥、免疫刺激和抗病毒應答 • 具有腫瘤細胞毒作用 • 增強中性粒細胞和巨噬細胞的胞吞作用 |
免疫刺激作用
免疫刺激因子是指在免疫應答中可以刺激免疫細胞產生、增殖、活化和功能增強的細胞因子。
如果將免疫細胞對抗外來病原體或腫瘤細胞比喻成一場戰爭的話，那么免疫刺激因子就是增加我方戰斗人員（免疫細胞）人員儲備和提升戰斗能力的助力啦~當前方戰場有人員損失時，可以及時補充后備力量。
細胞因子 | 來源 | 功能 |
GM-CSF | CD4+ T細胞、巨噬細胞、纖維細胞等 | • 促進造血前體細胞的生長和分化，包括粒細胞、單核巨噬細胞、嗜酸性粒細胞等 • 活化巨噬細胞 |
IL-2 | 活化的CD4+T細胞（Th1）和CD8+T細胞、NK細胞 | • 在T細胞發育和擴增中起重要作用，可刺激活化的T細胞增殖、產生細胞毒性（CD8+）T細胞，還可通過產生和維持Treg細胞來維持自身免疫耐受 • 激活和維持NK細胞 • 促進B細胞誘導免疫球蛋白合成和調節淋巴穩態 • 增強單核細胞和巨噬細胞的腫瘤殺傷能力 • IL-2是FDA批準用于癌癥治療的種細胞因子 |
IL-5 | Th2、肥大細胞、NK細胞、B細胞等 | • 促進嗜堿性粒細胞趨化和激活 • 促進肥大細胞釋放組胺 |
IL-7 | 主要的骨髓和胸腺基質細胞 | • 在淋巴細胞內穩態中起關鍵作用，特別是初始T細胞和記憶T細胞亞群的生成 |
IL-8 | 單核、巨噬細胞 | • 可招募并激活炎癥區域的中性粒細胞、嗜堿性粒細胞和T細胞，使之脫顆粒釋放生物活性介質，增強炎癥和過敏反應 |
Th2細胞 | ||
IL-9 | 激活的CD4細胞（Th2、Th9細胞）、CD4+記憶性T細胞 | • 可促進肥大細胞、B細胞、T細胞和結構細胞的存活和激活，刺激細胞增殖，防止細胞凋亡 |
IL-12 | 單核/巨噬細胞、DC細胞、中性粒細胞、B淋巴細胞等 | • 可誘導NK細胞和細胞毒性T細胞產生IFN-γ，增強細胞毒作用 • 促進Th1分化 • 增強巨噬細胞和DC細胞的抗原呈遞 |
IL-15 | T細胞、NK細胞、單核/巨噬細胞、DC細胞、B細胞等 | • 與IL-2同屬于細胞因子受體γ鏈(γc)家族成員，具有許多共同的生物學活性，包括刺激T細胞和NK細胞的增殖和活化、誘導B細胞免疫球蛋白合成和支持細胞毒性效應細胞分化 • 此外，IL-15是NK 細胞和記憶CD8+ T細胞持久性的主要力量，而其對Treg細胞的確切作用仍有爭議 |
IL-21 | 活化的CD4+ T細胞、NK細胞、Tfh細胞、Th17細胞等 | • 促進CD8+ T細胞增殖和細胞毒作用，參與抗病毒感染和腫瘤免疫 • 誘導NK成熟，并增強其細胞毒性，誘導NK細胞分泌IFN-γ、穿孔素等，對NKT細胞具有調節作用 • 顯著影響B細胞的增殖、存活、分化和免疫球蛋白反應 |
趨化作用
趨化因子相信大家很熟悉啦，它們的作用就是在“戰斗"中招募更多友軍（各種免疫細胞）快速到達戰場（感染、腫瘤等部位），協同作戰。
細胞因子 | 來源 | 功能 |
Eotaxin /CCL11 | 單核細胞、內皮細胞等 | • 也叫嗜酸性粒細胞趨化因子，可招募嗜酸性粒細胞趨化，與過敏反應有關。可與趨化因子受體CCR2、CCR3和CCR5結合 |
IP-10/ CXCL10 | 單核/巨噬細胞、T細胞、中性粒細胞 | • 對單核/巨噬細胞、T細胞、NK細胞和樹突細胞具有趨化作用 • 促進T細胞黏附于內皮細胞 • 抗腫瘤活性等 |
MIP-β/CCL-4 | 巨噬細胞、活化的T細胞（Th1）等 | • 招募并刺激炎癥部位的各種炎癥細胞，參與趨化和促炎作用，維持穩態 • 在宿主對細菌、病毒、寄生蟲和真菌病原體入侵的應答中發揮重要作用 |
RANTES/CCL5 | 許多造血和非造血細胞表達 | • 在急性感染中對效應T細胞和記憶T細胞的歸巢和遷移起著重要作用 • 通過招募T、NK和DC細胞等CCR5+細胞來增強抗腫瘤免疫反應，也可招募單核細胞、巨噬細胞和調節性T細胞，并促進癌癥侵襲 • RANTES受體CCR5是基于阻斷病毒進入的抗HIV藥物的主要靶點 |
免疫調節作用
免疫調節包括免疫正向調節和負向調控兩方面，通過免疫細胞和免疫分子之間，以及與其它系統的相互作用，使免疫應答以恰當的形式和強度使機體維持在適當的水平。
細胞因子 | 來源 | 功能 |
IL-4 | 活化T細胞（Th2）、NK、NKT、γδT細胞等 | • 具有多種生物學作用，包括刺激活化的B細胞和T細胞增殖，以及B細胞向漿細胞的分化。它是體液免疫和適應性免疫的關鍵調節因子 • IL-4降低Th1細胞、巨噬細胞、IFN-γ和樹突狀細胞IL-12的產生 • IL-4誘導B細胞向IgE轉換，并上調MHC II類的生成 |
IL-10 | 單核細胞、B細胞、CD8+和CD4+T細胞（例如Th2）、γδ-T細胞、NK細胞、NK T細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等 | • 是一種多效性細胞因子，可抑制多種細胞因子合成, 如阻止Th1細胞產生細胞因子、抑制抗原呈遞細胞（巨噬細胞和樹突狀細胞）的細胞因子產生能力以及共刺激分子表達（CD80、CD86） • 功能性地靶向多種細胞，從而產生廣泛的抗炎活性，是免疫應答的重要調節劑。IL-10的失調與感染反應中的免疫病理增強以及許多自身免疫性疾病發展風險的增加有關 • 在某些情況下，IL-10具有免疫刺激功能，例如肥大細胞、B細胞和T細胞 |
IL-13 | 活化的CD4細胞(Th2)、肥大細胞等 | • 是一種免疫調節細胞因子，可調節人類B細胞和單核細胞的功能，活性類似于IL-4 • IL-13被認為是許多組織中過敏性炎癥引起的生理變化的中樞性調節因子 |
IL-22 | 各種免疫細胞，包括CD4+T細胞，尤其是Th17細胞、δγT細胞、NK細胞等 | • 激活的免疫細胞在炎癥或感染反應中產生IL-22，主要通過與上皮細胞和基質細胞表面選擇性表達的IL-22受體結合，促進各種組織和器官的增殖、重塑和修復，以維持控制病原體入侵的固有宿主防御機制 • 通過與其他細胞因子的協同作用，可以觸發趨化因子的表達，招募和激活白細胞以控制入侵的病原體 |
TGF-β1 | CD4細胞、B細胞、巨噬細胞、肥大細胞等 | • 免疫穩態和免疫耐受的重要促進因子，抑制免疫系統多種成分的擴張和功能，如通過促進Treg細胞的擴張，抑制效應T細胞和抗原遞呈樹突狀細胞（DC細胞）的產生和功能，控制適應性免疫 • 抑制NK細胞和調節巨噬細胞和中性粒細胞的復雜行為來控制先天免疫系統，從而形成免疫負調控 • 促炎性作用，如誘導單核/巨噬細胞趨化，也具有抗炎作用 |
sCD137 | 活化的T 細胞、B細胞、NK 細胞，單核細胞、中性粒細胞、 DC細胞等 | • CD137（4-1BB, TNFRSF9）是重要的T細胞共刺激分子之一，可激活T淋巴細胞和抗原呈遞細胞。CD137的可溶性形式（sCD137）降低了其膜異構體的活性，并與T淋巴細胞活化誘導的細胞死亡有關 |
sCD40L | 活化的CD4+T淋巴細胞，部分活化的CD8+T細胞、嗜堿性粒細胞、肥大細胞、NK細胞等（CD40L） | • CD40L分為可溶性及膜結合性兩型，均可與CD40結合后發揮生物學效應，兩者功能相似 • 促進T細胞的激活、定向分化，細胞毒作用，增加細胞因子分泌，提高宿主抗腫瘤免疫反應 • 促進B細胞的分化、發育、增殖、成熟，參與免疫球蛋白分泌及類別轉換 • 參與DC的分化及功能調節 |
炎癥相關
炎癥是機體對于刺激的一種防御反應，由組織損傷、病原微生物感染等引起，而多種細胞因子均參與炎癥過程，包括促炎性和抗炎性細胞因子。通常情況下，炎癥是有益的，是人體的自動的防御反應，但是過度炎癥也會對機體產生不良影響。
細胞因子 | 來源 | 功能 |
IL-1β | 主要是單核細胞和巨噬細胞也可以從DC、NK、B、T細胞、上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞等細胞中釋放 | • 是炎癥和宿主對感染反應重要的介質之一。在病毒、細菌、真菌和寄生蟲感染的患者中發現IL-1β產生增加 • IL-1β水平升高也與動脈粥樣硬化、2型糖尿病和各種自身免疫性疾病有關，如類風濕性關節炎、多發性硬化癥和克羅恩病 • 還參與腫瘤的發生發展，促進腫瘤侵襲 |
IL-6 | 激活的巨噬細胞、呈現為細胞和內皮細胞，一些激活的T細胞 | • 具有促炎和抗炎作用，可介導炎癥急性期反應，如燒傷或其他組織損傷的炎癥 • 誘導中性粒細胞的微生物殺傷、B細胞終末分化、Th17細胞的分化 |
IL-17A | Th17、NK、中性粒細胞 | • 促炎性因子，對清除細胞外病原體和多種自身免疫性疾病很重要 • IL-17A介導的下游途徑誘導炎癥分子、趨化因子、抗微生物肽和重塑蛋白的產生 |
IL-17F | Th17、NK、中性粒細胞 | • 與IL-17A共同參與炎癥反應 |
MCP-1/CCL2 | 單核細胞、巨噬細胞和DC細胞等 | • 即單核細胞趨化蛋白1（MCP-1），可趨化單核細胞、巨噬細胞和T淋巴細胞，影響其吞噬作用以及產生抗體，從而對抗外來入侵微生物，在炎癥過程中發揮重要作用 • MCP-1參與許多疾病發生，如癌癥、神經炎癥性疾病、風濕性關節炎、心血管疾病 |
MCP-4/CCL13 | 活化的細胞類型，包括內皮細胞，巨噬細胞等，可能還有淋巴細胞 | • 即單核細胞趨化蛋白4，對嗜酸性粒細胞、單核細胞、T淋巴細胞和嗜堿性粒細胞具有強大的趨化活性，與過敏性反應（如哮喘）有關 • 炎性蛋白（如IL-1、TNF-α）可誘導MCP-4的表達 |
當然，有些細胞因子不只發揮一種功能，在不同狀態下可能參與多種免疫效應，如，在做實驗結果分析時不能一概而論，以上僅給各位研究者做個參考~
有些免疫細胞不僅分泌一種細胞因子，可能分泌兩種、三種、四種或以上，可分泌兩種及以上細胞因子的細胞稱為“多功能細胞"（Polyfunctional cells或multifunctional cells），在過去的10多年有很多研究發現，這群細胞比只分泌一種細胞因子的細胞（單功能細胞）的功能更強，在體內產生的免疫應答更有效更持久。
