免疫系统的反应主要可分为两个主要组成部分：先天性和适应性免疫。
图示先天免疫和适应性免疫细胞。 （来自Nat Rev Rheumatol. 2021 Aug 2.）
T细胞作为免疫细胞的一种，是适应性免疫的中坚力量，在抗感染、抗肿瘤等免疫应答中发挥重要作用。
细胞因子可以帮助T细胞有效对抗“敌人”，清除自身损伤细胞。不同细胞因子表现出广泛的多效性，以协调先天性和适应性免疫系统，通过分析免疫细胞产生的细胞因子，可以帮助分析和评估细胞的免疫功能，如CD4细胞，根据其分泌的细胞因子可分为不同的亚群（如下图所示），在机体健康和疾病状态发挥不同的作用。
CD4+ T细胞亚群分化及其谱系特征细胞因子的保护和致病作用。（图片来自Cytokine. 2015 Jul; 74(1): 5–17.）
IsoPlexis单细胞分泌蛋白组技术，实现在单细胞水平对免疫细胞分泌的多达32种细胞因子进行分析，找到在免疫应答反应中具有强作战能力的“超级英雄细胞”，并通过*的“细胞多功能指数（PSI）”更地分析免疫细胞的综合功能，以加深对免疫相关科学问题的探索，帮助推进免疫相关疗法的开发，用于肿瘤、抗感染、自身免疫病等领域。
而这些细胞因子，分别发挥什么作用呢？
对于T细胞，根据其产生的细胞因子作用，我们可以大致将其分为5大职能模块：
免疫效应功能
免疫效应是指那些直接参与抵抗外来病原体（病毒、细菌等）、抗肿瘤、清除机体有害细胞的免疫反应中的细胞因子，如颗粒酶B、γ-干扰素等。
细胞因子 | 来源 | 功能 |
Granzyme B（颗粒酶B） | 细胞毒性(CD8+)T细胞和NK细胞、非细胞毒性细胞（如嗜碱性粒细胞、肥大细胞等） | • 与穿孔素一起，共同诱导靶细胞凋亡，从而清除癌细胞或被病毒或细菌感染的细胞 • 可通过刺激细胞因子释放参与炎症反应 • 颗粒酶B水平升高也与一些自身免疫疾病、皮肤病和1型糖尿病有关 |
IFN-γ（γ-干扰素） | 活化的CD4细胞（Th1）、CD8细胞和NK细胞 | • 通过抗病毒、抗增殖和免疫调节功能在宿主防御中发挥重要作用 • 可促进巨噬细胞激活，介导抗病毒和抗菌免疫，增强抗原提呈，协调先天免疫系统的激活 • 抑制Th2的分化和刺激Th1的生长而影响T辅助细胞亚型的发育 |
MIP-1α/CCL-3 | 单核细胞和巨噬细胞、活化后的T细胞、B细胞等 | • 巨噬细胞炎性蛋白1（MIP-1α）在单核/巨噬细胞受到细菌内毒素或促炎因子（IL-1β等）刺激后产生的主要因子 • 对多种免疫效应细胞包括T细胞、B细胞、单核细胞及中性粒细胞等具有显著趋化作用 • 还参与NK细胞和CTL介导的细胞溶解作用，参与炎症和肿瘤局部免疫过程，介导其他细胞因子的释放 |
Perforin（穿孔素） | 细胞毒性T细胞和NK细胞 | • 当与靶细胞密切接触相互作用后，细胞可释放穿孔素，在靶细胞膜上形成多聚穿孔素管状通道，导致靶细胞溶解破坏 |
TNF-α | T细胞、单核细胞、巨噬细胞、DC细胞、NK细胞、B细胞等 | • 是肿瘤坏死因子的一种类型，有很多作用，包括直接杀伤肿瘤细胞，防止细菌感染，调节免疫系统 • TNF-α水平升高与肿瘤、糖尿病，尤其是自身免疫性疾病有关，如类风湿性关节炎（RA）、银屑病关节炎、多发性硬化症和克罗恩病 |
TNF-β/LT-α | 活化的T淋巴细胞 | • 介导许多炎症、免疫刺激和抗病毒应答 • 具有肿瘤细胞毒作用 • 增强中性粒细胞和巨噬细胞的胞吞作用 |
免疫刺激作用
免疫刺激因子是指在免疫应答中可以刺激免疫细胞产生、增殖、活化和功能增强的细胞因子。
如果将免疫细胞对抗外来病原体或肿瘤细胞比喻成一场战争的话，那么免疫刺激因子就是增加我方战斗人员（免疫细胞）人员储备和提升战斗能力的助力啦~当前方战场有人员损失时，可以及时补充后备力量。
细胞因子 | 来源 | 功能 |
GM-CSF | CD4+ T细胞、巨噬细胞、纤维细胞等 | • 促进造血前体细胞的生长和分化，包括粒细胞、单核巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等 • 活化巨噬细胞 |
IL-2 | 活化的CD4+T细胞（Th1）和CD8+T细胞、NK细胞 | • 在T细胞发育和扩增中起重要作用，可刺激活化的T细胞增殖、产生细胞毒性（CD8+）T细胞，还可通过产生和维持Treg细胞来维持自身免疫耐受 • 激活和维持NK细胞 • 促进B细胞诱导免疫球蛋白合成和调节淋巴稳态 • 增强单核细胞和巨噬细胞的肿瘤杀伤能力 • IL-2是FDA批准用于癌症治疗的种细胞因子 |
IL-5 | Th2、肥大细胞、NK细胞、B细胞等 | • 促进嗜碱性粒细胞趋化和激活 • 促进肥大细胞释放组胺 |
IL-7 | 主要的骨髓和胸腺基质细胞 | • 在淋巴细胞内稳态中起关键作用，特别是初始T细胞和记忆T细胞亚群的生成 |
IL-8 | 单核、巨噬细胞 | • 可招募并激活炎症区域的中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和T细胞，使之脱颗粒释放生物活性介质，增强炎症和过敏反应 |
Th2细胞 |
IL-9 | 激活的CD4细胞（Th2、Th9细胞）、CD4+记忆性T细胞 | • 可促进肥大细胞、B细胞、T细胞和结构细胞的存活和激活，刺激细胞增殖，防止细胞凋亡 |
IL-12 | 单核/巨噬细胞、DC细胞、中性粒细胞、B淋巴细胞等 | • 可诱导NK细胞和细胞毒性T细胞产生IFN-γ，增强细胞毒作用 • 促进Th1分化 • 增强巨噬细胞和DC细胞的抗原呈递 |
IL-15 | T细胞、NK细胞、单核/巨噬细胞、DC细胞、B细胞等 | • 与IL-2同属于细胞因子受体γ链(γc)家族成员，具有许多共同的生物学活性，包括刺激T细胞和NK细胞的增殖和活化、诱导B细胞免疫球蛋白合成和支持细胞毒性效应细胞分化 • 此外，IL-15是NK 细胞和记忆CD8+ T细胞持久性的主要力量，而其对Treg细胞的确切作用仍有争议 |
IL-21 | 活化的CD4+ T细胞、NK细胞、Tfh细胞、Th17细胞等 | • 促进CD8+ T细胞增殖和细胞毒作用，参与抗病毒感染和肿瘤免疫 • 诱导NK成熟，并增强其细胞毒性，诱导NK细胞分泌IFN-γ、穿孔素等，对NKT细胞具有调节作用 • 显著影响B细胞的增殖、存活、分化和免疫球蛋白反应 |
趋化作用
趋化因子相信大家很熟悉啦，它们的作用就是在“战斗”中招募更多友军（各种免疫细胞）快速到达战场（感染、肿瘤等部位），协同作战。
细胞因子 | 来源 | 功能 |
Eotaxin /CCL11 | 单核细胞、内皮细胞等 | • 也叫嗜酸性粒细胞趋化因子，可招募嗜酸性粒细胞趋化，与过敏反应有关。可与趋化因子受体CCR2、CCR3和CCR5结合 |
IP-10/ CXCL10 | 单核/巨噬细胞、T细胞、中性粒细胞 | • 对单核/巨噬细胞、T细胞、NK细胞和树突细胞具有趋化作用 • 促进T细胞黏附于内皮细胞 • 抗肿瘤活性等 |
MIP-β/CCL-4 | 巨噬细胞、活化的T细胞（Th1）等 | • 招募并刺激炎症部位的各种炎症细胞，参与趋化和促炎作用，维持稳态 • 在宿主对细菌、病毒、寄生虫和真菌病原体入侵的应答中发挥重要作用 |
RANTES/CCL5 | 许多造血和非造血细胞表达 | • 在急性感染中对效应T细胞和记忆T细胞的归巢和迁移起着重要作用 • 通过招募T、NK和DC细胞等CCR5+细胞来增强抗肿瘤免疫反应，也可招募单核细胞、巨噬细胞和调节性T细胞，并促进癌症侵袭 • RANTES受体CCR5是基于阻断病毒进入的抗HIV药物的主要靶点 |
免疫调节作用
免疫调节包括免疫正向调节和负向调控两方面，通过免疫细胞和免疫分子之间，以及与其它系统的相互作用，使免疫应答以恰当的形式和强度使机体维持在适当的水平。
细胞因子 | 来源 | 功能 |
IL-4 | 活化T细胞（Th2）、NK、NKT、γδT细胞等 | • 具有多种生物学作用，包括刺激活化的B细胞和T细胞增殖，以及B细胞向浆细胞的分化。它是体液免疫和适应性免疫的关键调节因子 • IL-4降低Th1细胞、巨噬细胞、IFN-γ和树突状细胞IL-12的产生 • IL-4诱导B细胞向IgE转换，并上调MHC II类的生成 |
IL-10 | 单核细胞、B细胞、CD8+和CD4+T细胞（例如Th2）、γδ-T细胞、NK细胞、NK T细胞、树突状细胞、巨噬细胞等 | • 是一种多效性细胞因子，可抑制多种细胞因子合成, 如阻止Th1细胞产生细胞因子、抑制抗原呈递细胞（巨噬细胞和树突状细胞）的细胞因子产生能力以及共刺激分子表达（CD80、CD86） • 功能性地靶向多种细胞，从而产生广泛的抗炎活性，是免疫应答的重要调节剂。IL-10的失调与感染反应中的免疫病理增强以及许多自身免疫性疾病发展风险的增加有关 • 在某些情况下，IL-10具有免疫刺激功能，例如肥大细胞、B细胞和T细胞 |
IL-13 | 活化的CD4细胞(Th2)、肥大细胞等 | • 是一种免疫调节细胞因子，可调节人类B细胞和单核细胞的功能，活性类似于IL-4 • IL-13被认为是许多组织中过敏性炎症引起的生理变化的中枢性调节因子 |
IL-22 | 各种免疫细胞，包括CD4+T细胞，尤其是Th17细胞、δγT细胞、NK细胞等 | • 激活的免疫细胞在炎症或感染反应中产生IL-22，主要通过与上皮细胞和基质细胞表面选择性表达的IL-22受体结合，促进各种组织和器官的增殖、重塑和修复，以维持控制病原体入侵的固有宿主防御机制 • 通过与其他细胞因子的协同作用，可以触发趋化因子的表达，招募和激活白细胞以控制入侵的病原体 |
TGF-β1 | CD4细胞、B细胞、巨噬细胞、肥大细胞等 | • 免疫稳态和免疫耐受的重要促进因子，抑制免疫系统多种成分的扩张和功能，如通过促进Treg细胞的扩张，抑制效应T细胞和抗原递呈树突状细胞（DC细胞）的产生和功能，控制适应性免疫 • 抑制NK细胞和调节巨噬细胞和中性粒细胞的复杂行为来控制先天免疫系统，从而形成免疫负调控 • 促炎性作用，如诱导单核/巨噬细胞趋化，也具有抗炎作用 |
sCD137 | 活化的T 细胞、B细胞、NK 细胞，单核细胞、中性粒细胞、 DC细胞等 | • CD137（4-1BB, TNFRSF9）是重要的T细胞共刺激分子之一，可激活T淋巴细胞和抗原呈递细胞。CD137的可溶性形式（sCD137）降低了其膜异构体的活性，并与T淋巴细胞活化诱导的细胞死亡有关 |
sCD40L | 活化的CD4+T淋巴细胞，部分活化的CD8+T细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、NK细胞等（CD40L） | • CD40L分为可溶性及膜结合性两型，均可与CD40结合后发挥生物学效应，两者功能相似 • 促进T细胞的激活、定向分化，细胞毒作用，增加细胞因子分泌，提高宿主抗肿瘤免疫反应 • 促进B细胞的分化、发育、增殖、成熟，参与免疫球蛋白分泌及类别转换 • 参与DC的分化及功能调节 |
炎症相关
炎症是机体对于刺激的一种防御反应，由组织损伤、病原微生物感染等引起，而多种细胞因子均参与炎症过程，包括促炎性和抗炎性细胞因子。通常情况下，炎症是有益的，是人体的自动的防御反应，但是过度炎症也会对机体产生不良影响。
细胞因子 | 来源 | 功能 |
IL-1β | 主要是单核细胞和巨噬细胞也可以从DC、NK、B、T细胞、上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞等细胞中释放 | • 是炎症和宿主对感染反应重要的介质之一。在病毒、细菌、真菌和寄生虫感染的患者中发现IL-1β产生增加 • IL-1β水平升高也与动脉粥样硬化、2型糖尿病和各种自身免疫性疾病有关，如类风湿性关节炎、多发性硬化症和克罗恩病 • 还参与肿瘤的发生发展，促进肿瘤侵袭 |
IL-6 | 激活的巨噬细胞、呈现为细胞和内皮细胞，一些激活的T细胞 | • 具有促炎和抗炎作用，可介导炎症急性期反应，如烧伤或其他组织损伤的炎症 • 诱导中性粒细胞的微生物杀伤、B细胞终末分化、Th17细胞的分化 |
IL-17A | Th17、NK、中性粒细胞 | • 促炎性因子，对清除细胞外病原体和多种自身免疫性疾病很重要 • IL-17A介导的下游途径诱导炎症分子、趋化因子、抗微生物肽和重塑蛋白的产生 |
IL-17F | Th17、NK、中性粒细胞 | • 与IL-17A共同参与炎症反应 |
MCP-1/CCL2 | 单核细胞、巨噬细胞和DC细胞等 | • 即单核细胞趋化蛋白1（MCP-1），可趋化单核细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞，影响其吞噬作用以及产生抗体，从而对抗外来入侵微生物，在炎症过程中发挥重要作用 • MCP-1参与许多疾病发生，如癌症、神经炎症性疾病、风湿性关节炎、心血管疾病 |
MCP-4/CCL13 | 活化的细胞类型，包括内皮细胞，巨噬细胞等，可能还有淋巴细胞 | • 即单核细胞趋化蛋白4，对嗜酸性粒细胞、单核细胞、T淋巴细胞和嗜碱性粒细胞具有强大的趋化活性，与过敏性反应（如哮喘）有关 • 炎性蛋白（如IL-1、TNF-α）可诱导MCP-4的表达 |
当然，有些细胞因子不只发挥一种功能，在不同状态下可能参与多种免疫效应，如，在做实验结果分析时不能一概而论，以上仅给各位研究者做个参考~
有些免疫细胞不仅分泌一种细胞因子，可能分泌两种、三种、四种或以上，可分泌两种及以上细胞因子的细胞称为“多功能细胞”（Polyfunctional cells或multifunctional cells），在过去的10多年有很多研究发现，这群细胞比只分泌一种细胞因子的细胞（单功能细胞）的功能更强，在体内产生的免疫应答更有效更持久。
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