文章

细胞因子风暴中30种细胞因子的来源及致病机制介绍

2026-07-29     来源:本站     点击次数:69

细胞因子风暴(Cytokine Storm, CS)是机体在感染、自身免疫疾病、肿瘤免疫治疗等诱因下,免疫系统被异常激活后出现的 “免疫失控” 状态。其核心病理特征是促炎因子与抗炎因子的平衡被打破,大量细胞因子短时间内爆发性释放,形成级联放大效应,最终导致全身炎症反应综合征(SIRS),甚至多器官功能衰竭(MOF)。

10.1038/s41392-025-02178-y.

核心促炎细胞因子:风暴的 “启动者” 与 “放大器”

核心促炎细胞因子是细胞因子风暴的核心驱动力,主要由活化的巨噬细胞、树突状细胞(DC)、T 细胞等免疫细胞分泌,通过激活下游信号通路、诱导其他细胞因子释放,启动炎症级联反应,直接介导组织损伤。

1. TNF-α
TNF-α 是细胞因子风暴中最早释放的关键促炎因子,被誉为 “炎症起始信号”。其来源广泛,主要包括单核 / 巨噬细胞、活化 T 细胞、NK 细胞,此外内皮细胞、成纤维细胞在炎症刺激下也可少量分泌。分子结构上,TNF-α 以两种形式存在:膜结合型(mTNF-α)和可溶性型(sTNF-α),其中 sTNF-α 由金属蛋白酶裂解 mTNF-α 产生,是介导全身性炎症的主要形式。

在风暴中的病理机制的核心是通过结合靶细胞表面的 TNFR1(肿瘤坏死因子受体 1)和 TNFR2(肿瘤坏死因子受体 2)发挥作用:结合 TNFR1 后激活 NF-κB 和 MAPK 信号通路,诱导 IL-6、IL-8、CCL2 等促炎因子和趋化因子的转录;同时促进血管内皮细胞表达黏附分子(如 ICAM-1、VCAM-1),增加血管通透性,导致血浆外渗、组织水肿;过量 TNF-α 还可直接诱导实质细胞和免疫细胞凋亡,引发组织损伤。在临床中,TNF-α 水平与风暴严重程度高度相关,新冠重症患者、脓毒症休克患者血清 TNF-α 浓度可升高数十倍,直接参与发热、低血压、多器官功能障碍的发生。

2. IL-1β
IL-1β 是介导局部和全身性炎症的核心因子,与 TNF-α 协同作用,放大炎症反应。其主要来源为单核 / 巨噬细胞、中性粒细胞、DC 细胞,属于 IL-1 家族成员,以无活性的前体形式(pro-IL-1β)合成,需经炎症小体(如 NLRP3)激活的 caspase-1 剪切后才具有生物活性。

IL-1β 的病理作用体现在三个方面:一是通过结合 IL-1R1 受体激活 NF-κB 通路,进一步促进 TNF-α、IL-6、趋化因子的释放,形成 “TNF-α-IL-1β-IL-6” 核心促炎轴;二是直接作用于下丘脑体温调节中枢,引发发热,是风暴中高热症状的主要介导因子;三是诱导血管内皮细胞活化和组织基质金属蛋白酶(MMPs)释放,破坏组织屏障,加重局部炎症浸润和器官损伤。在自身免疫性疾病相关的细胞因子风暴(如类风湿关节炎急性发作)中,IL-1β 可导致关节滑膜炎症增生,引发关节损伤。

3. IL-6
IL-6 是细胞因子风暴中最关键的标志物和效应因子,兼具促炎与免疫调节功能,其血清水平常被作为评估风暴严重程度的核心指标。IL-6 的来源包括单核 / 巨噬细胞、T 细胞、B 细胞、内皮细胞及实质细胞,在炎症刺激下可快速大量分泌,属于 “急性期反应因子”。

IL-6 的作用机制具有复杂性:一方面通过经典信号通路(结合膜受体 IL-6Rα 和 gp130)促进 T 细胞分化为 Th17 细胞、诱导 B 细胞产生抗体,增强免疫应答;另一方面通过反式信号通路(可溶性 IL-6Rα 与 gp130 结合)作用于非免疫细胞(如肝细胞、血管内皮细胞),诱导 C 反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)等急性期蛋白合成,加重全身炎症反应。在风暴中,IL-6 的爆发性释放是炎症级联放大的关键:TNF-α 和 IL-1β 可显著诱导 IL-6 分泌,而 IL-6 又可反过来促进 TNF-α、IL-1β 的表达,形成恶性循环。临床研究证实,新冠重症患者、CAR-T 治疗相关细胞因子风暴患者的血清 IL-6 水平可升高数百倍,而抗 IL-6 受体单抗(如托珠单抗)可有效抑制风暴进展,降低死亡率。

4. IL-17A
IL-17A 是 Th17 细胞的特征性细胞因子,也是介导炎症浸润的关键因子,主要来源为活化的 Th17 细胞、γδT 细胞、NK 细胞。其分子结构为同源二聚体,通过结合 IL-17RA/IL-17RC 异二聚体受体发挥作用。

在细胞因子风暴中,IL-17A 的核心作用是招募中性粒细胞:通过诱导上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞分泌 CXCL8、G-CSF 等中性粒细胞趋化因子,促进骨髓中中性粒细胞释放并向炎症部位迁移;同时增强中性粒细胞的活化和脱颗粒,释放 reactive oxygen species(ROS)、蛋白酶等炎症介质,加重组织损伤。此外,IL-17A 还可协同 TNF-α、IL-6 放大促炎效应,诱导基质金属蛋白酶表达,破坏组织屏障。在感染相关性风暴(如真菌感染、细菌肺炎)和自身免疫性风暴(如系统性红斑狼疮急性发作)中,IL-17A 水平显著升高,是导致肺部、皮肤等器官炎症浸润的重要介质。

5. IL-23
IL-23 是维持 Th17 细胞存活和功能的关键细胞因子,属于 IL-12 家族,由 p19 和 p40 亚基组成异二聚体,主要来源为活化的巨噬细胞、DC 细胞。其受体由 IL-23R 和 IL-12Rβ1 组成,主要表达于 Th17 细胞、γδT 细胞表面。

IL-23 在细胞因子风暴中的作用具有 “上游调控” 特征:不直接介导炎症损伤,而是通过激活 STAT3 信号通路,促进 Th17 细胞增殖、存活,并维持其分泌 IL-17A、IL-17F 等促炎因子的能力;同时抑制 Th17 细胞向调节性 T 细胞(Treg)转化,加剧免疫失衡。在风暴启动阶段,TNF-α、IL-1β 可诱导巨噬细胞分泌 IL-23,而 IL-23 又通过增强 Th17 细胞的促炎功能,进一步放大 IL-17A 介导的炎症浸润,形成 “IL-23-Th17-IL-17A” 炎症轴。在银屑病、强直性脊柱炎相关的细胞因子风暴中,IL-23 水平异常升高,是驱动慢性炎症急性加重的核心机制。

6. IL-12
IL-12 是诱导 Th1 细胞分化的关键细胞因子,由 p35 和 p40 亚基组成异二聚体,主要来源为活化的 DC 细胞、巨噬细胞。其受体由 IL-12Rβ1 和 IL-12Rβ2 组成,表达于 T 细胞、NK 细胞表面。

IL-12 在细胞因子风暴中的核心作用是调控 Th1 细胞应答:通过激活 STAT4 信号通路,诱导初始 T 细胞分化为 Th1 细胞,促进 Th1 细胞分泌 IFN-γ、TNF-α 等促炎因子;同时增强 NK 细胞的细胞毒性和 IFN-γ 分泌能力,放大抗病毒和促炎效应。在病毒感染相关的细胞因子风暴(如流感、新冠病毒感染)中,IL-12 的早期释放可快速激活 Th1 细胞应答,但若释放过量,会导致 IFN-γ 大量产生,激活巨噬细胞的 “过度活化”,引发炎症级联反应。此外,IL-12 与 IL-23 共享 p40 亚基,过量 p40 亚基可形成同源二聚体(p40)2,竞争性结合 IL-12Rβ1,抑制 IL-12 的正常功能,进一步加剧免疫紊乱。

7. IFN-γ
IFN-γ 是 Th1 细胞和 NK 细胞分泌的核心促炎因子,也是激活巨噬细胞的关键信号,被称为 “巨噬细胞活化因子”。其分子结构为同源二聚体,受体由 IFN-γR1 和 IFN-γR2 组成,广泛表达于各类细胞表面。

IFN-γ 在细胞因子风暴中的病理机制极为关键:一是激活巨噬细胞的 M1 型极化,增强巨噬细胞的抗原提呈能力和炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)分泌;二是诱导细胞表达 MHCⅠ 类和 Ⅱ 类分子,增强免疫细胞间的相互作用,放大免疫应答;三是直接抑制病毒复制,但过量释放会导致组织细胞损伤。在风暴中,IFN-γ 与 TNF-α、IL-12 形成正反馈环路:IL-12 诱导 Th1 细胞分泌 IFN-γ,IFN-γ 又促进巨噬细胞分泌 IL-12 和 TNF-α,持续放大促炎效应。在结核分枝杆菌感染、病毒感染引发的风暴中,IFN-γ 水平显著升高,是导致肺部炎症浸润、肉芽肿形成及全身中毒症状的重要介质。

8. IFN-α/β
Ⅰ 型干扰素包括 IFN-α(13 种亚型)和 IFN-β,是抗病毒免疫的核心因子,主要来源为病毒感染的细胞、DC 细胞、巨噬细胞。其受体由 IFNAR1 和 IFNAR2 组成,广泛表达于几乎所有细胞表面。

Ⅰ 型干扰素在细胞因子风暴中的作用具有 “双重性”:生理状态下,通过激活 JAK-STAT 信号通路,诱导抗病毒基因(如 MX1、OAS1)表达,抑制病毒复制;同时促进 DC 细胞成熟,增强抗原提呈,启动适应性免疫应答。但在风暴中,Ⅰ 型干扰素的过量释放会成为促炎因子:一方面直接诱导巨噬细胞、DC 细胞分泌 TNF-α、IL-6、IL-12 等促炎因子;另一方面激活 NK 细胞和 T 细胞,增强其细胞毒性和促炎因子分泌,加速炎症级联反应。在新冠病毒感染、登革热病毒感染引发的风暴中,Ⅰ 型干扰素的早期大量释放与重症化密切相关,而其后期分泌不足又会导致病毒清除障碍,形成 “早期过度炎症 + 后期免疫缺陷” 的双重病理状态。

9. GM-CSF
GM-CSF 是调控粒系和巨噬细胞增殖、分化、活化的关键细胞因子,主要来源为活化的 T 细胞、巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞。其受体由 GM-CSFRα 和 βc 链组成,表达于造血干细胞、粒细胞、巨噬细胞表面。

GM-CSF 在细胞因子风暴中的核心作用是 “扩增炎症效应细胞库”:一是促进骨髓造血干细胞分化为粒细胞和巨噬细胞,增加循环中炎症细胞数量;二是激活成熟巨噬细胞和粒细胞,增强其炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)分泌和吞噬功能;三是诱导巨噬细胞表达趋化因子,招募更多免疫细胞到炎症部位。在风暴中,GM-CSF 与 IL-6、TNF-α 形成协同效应:IL-6 可诱导 T 细胞分泌 GM-CSF,而 GM-CSF 活化的巨噬细胞又会分泌更多 IL-6 和 TNF-α,放大炎症反应。在 CAR-T 治疗相关细胞因子风暴、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)相关风暴中,GM-CSF 水平显著升高,是导致肺部炎症细胞大量浸润和呼吸功能衰竭的关键介质,抗 GM-CSF 单抗(如 lenzilumab)已被证实可有效缓解重症患者的炎症反应。

10. G-CSF
G-CSF 是特异性调控粒细胞(主要为中性粒细胞)增殖、分化和活化的细胞因子,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞。其受体为 G-CSFR,主要表达于造血干细胞、中性粒细胞前体细胞及成熟中性粒细胞表面。

G-CSF 在细胞因子风暴中的病理意义集中于 “中性粒细胞过度活化与浸润”:一是促进骨髓中性粒细胞增殖和释放,导致外周血中性粒细胞计数显著升高(炎症性白细胞增多);二是增强中性粒细胞的黏附、趋化和脱颗粒能力,促进中性粒细胞向炎症部位迁移并释放 ROS、蛋白酶、中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),加重组织损伤。在细菌感染引发的脓毒症风暴、严重创伤相关风暴中,G-CSF 水平可升高数十倍,其血清浓度与中性粒细胞浸润程度和器官损伤程度正相关。此外,G-CSF 还可协同 CXCL8、IL-17A 增强中性粒细胞的炎症效应,是导致局部组织(如肺部、肾脏)炎症坏死的重要因素。

趋化因子:免疫细胞的 “导航信号” 与炎症浸润的 “加速器”

趋化因子是一类具有趋化活性的小分子细胞因子,通过与靶细胞表面的 G 蛋白偶联受体结合,介导免疫细胞的定向迁移和活化,是细胞因子风暴中炎症细胞浸润到组织器官的核心 “导航系统”,其过量释放会导致局部免疫细胞大量聚集,加剧组织损伤。

11. CXCL8
CXCL8 是 CXC 家族趋化因子的核心成员,也是最强效的中性粒细胞趋化因子,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、上皮细胞、中性粒细胞自身。其分子结构含有 ELR(谷氨酸 - 亮氨酸 - 精氨酸)基序,通过结合中性粒细胞表面的 CXCR1 和 CXCR2 受体发挥作用。

CXCL8 在细胞因子风暴中的核心功能是 “招募中性粒细胞”:通过梯度浓度信号引导中性粒细胞从血管迁移至炎症部位,同时激活中性粒细胞的脱颗粒、呼吸爆发和 NETs 形成,直接介导组织损伤。在风暴中,CXCL8 的释放具有 “级联放大” 特征:TNF-α、IL-1β、IFN-γ 可显著诱导各类细胞分泌 CXCL8,而 CXCL8 激活的中性粒细胞又会分泌更多 CXCL8 和其他促炎因子,形成局部炎症放大环路。在 ARDS、肺炎、脓毒症等风暴相关疾病中,CXCL8 水平与中性粒细胞浸润程度、肺部炎症评分高度相关,是评估局部炎症严重程度的关键指标。

12. CCL2
CCL2 是 CC 家族趋化因子,主要介导单核细胞和巨噬细胞的趋化,来源包括巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞。其受体为 CCR2,主要表达于单核细胞、巨噬细胞、T 细胞表面。

CCL2 在细胞因子风暴中的核心作用是 “招募单核细胞到炎症部位并活化”:通过趋化骨髓来源的单核细胞迁移至炎症组织,分化为巨噬细胞;同时激活巨噬细胞分泌 TNF-α、IL-1β、IL-6 等促炎因子,放大炎症反应。在风暴启动阶段,TNF-α、IL-1β 可快速诱导内皮细胞和巨噬细胞分泌 CCL2,而 CCL2 招募的巨噬细胞又会进一步分泌促炎因子,形成 “单核细胞 - 巨噬细胞 - 促炎因子” 正反馈环路。在新冠病毒感染引发的风暴、慢性肝炎急性加重相关风暴中,CCL2 水平显著升高,其表达量与肝脏、肺部巨噬细胞浸润程度和组织纤维化风险正相关。

13. CCL3
CCL3 是 CC 家族趋化因子,主要来源为巨噬细胞、T 细胞、NK 细胞、肥大细胞。其受体包括 CCR1、CCR5,表达于单核细胞、巨噬细胞、T 细胞、NK 细胞表面。

CCL3 在细胞因子风暴中的功能具有 “多向趋化” 特征:既可趋化单核细胞、巨噬细胞,也可招募 T 细胞、NK 细胞到炎症部位;同时激活免疫细胞分泌促炎因子(如 TNF-α、IFN-γ),增强免疫应答。在风暴中,CCL3 与 CCL4 协同作用,共同放大炎症浸润:TNF-α、IL-12 可诱导巨噬细胞和 T 细胞分泌 CCL3,而 CCL3 招募的 NK 细胞和 T 细胞会分泌更多 IFN-γ,进一步激活巨噬细胞。在 HIV 感染、结核感染引发的风暴中,CCL3 水平升高,一方面参与局部炎症浸润,另一方面可通过结合 CCR5 受体抑制 HIV 病毒入侵,体现其功能双重性。

14. CCL4
CCL4 与 CCL3 同源,同属 MIP-1 家族,主要来源为巨噬细胞、T 细胞、NK 细胞。其受体为 CCR5、CCR1,与 CCL3 共享受体,功能上具有协同性。

CCL4 在细胞因子风暴中的核心作用是 “增强免疫细胞募集与活化”:与 CCL3 协同趋化单核细胞、T 细胞、NK 细胞,且其趋化活性强于 CCL3;同时可激活巨噬细胞的 M1 型极化,促进促炎因子分泌。在风暴中,CCL4 的释放与病毒感染密切相关:病毒感染的细胞可直接分泌 CCL4,招募免疫细胞到感染部位,但若募集过量,会导致局部炎症失控。在流感病毒感染、EB 病毒感染引发的风暴中,CCL4 水平与 T 细胞浸润程度和器官损伤程度正相关,其高表达提示疾病预后不良。

15. CXCL9
CXCL9 是 CXC 家族趋化因子,属于 “非 ELR 型” CXC 趋化因子,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、上皮细胞,其表达依赖 IFN-γ 的诱导。其受体为 CXCR3,主要表达于 Th1 细胞、NK 细胞、细胞毒性 T 细胞(CTL)表面。

CXCL9 在细胞因子风暴中的核心功能是 “定向招募 Th1 细胞和 CTL”:通过 IFN-γ 诱导产生后,形成梯度浓度信号,引导 Th1 细胞和 CTL 迁移至炎症部位,增强细胞免疫应答;同时激活 CTL 的细胞毒性,促进靶细胞凋亡。在病毒感染和肿瘤免疫治疗相关的细胞因子风暴中,CXCL9 水平显著升高:IFN-γ 大量释放诱导 CXCL9 分泌,而 CXCL9 招募的 Th1 细胞和 CTL 又会分泌更多 IFN-γ 和 TNF-α,放大炎症反应。在新冠重症患者中,CXCL9 水平与肺部 Th1 细胞浸润程度和病毒清除效率相关,其高表达但病毒清除延迟的患者,往往提示炎症失控。

16. CXCL10
CXCL10 与 CXCL9 同属 IFN-γ 诱导的 CXC 趋化因子,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞、病毒感染细胞,其表达受 IFN-γ、TNF-α 的协同诱导。受体为 CXCR3,与 CXCL9 共享受体,趋化活性更强。

CXCL10 在细胞因子风暴中的病理意义极为重要:一是强效招募 Th1 细胞、CTL、NK 细胞,增强细胞免疫应答;二是抑制血管内皮细胞增殖,增加血管通透性,促进炎症细胞渗出;三是参与组织纤维化,过量表达可诱导成纤维细胞活化。在风暴中,CXCL10 与 IFN-γ 形成正反馈:IFN-γ 诱导 CXCL10 分泌,CXCL10 招募的免疫细胞分泌更多 IFN-γ,持续放大炎症。在自身免疫性疾病(如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮)引发的风暴中,CXCL10 水平显著升高,是导致关节、肾脏等器官免疫细胞浸润和组织损伤的关键介质;在新冠病毒感染中,CXCL10 高表达与重症化风险密切相关,可作为预测疾病进展的生物标志物。

17. CXCL11
CXCL11 是 CXCR3 的高亲和力配体,属于 IFN - 诱导型 CXC 趋化因子,主要来源为 DC 细胞、巨噬细胞、内皮细胞,其表达受 IFN-α/β、IFN-γ、TNF-α 的诱导。

CXCL11 在细胞因子风暴中的功能是 “高效招募 CXCR3 + 免疫细胞”:对 Th1 细胞、CTL、NK 细胞的趋化活性强于 CXCL9 和 CXCL10,且可激活免疫细胞的增殖和细胞毒性。在风暴中,CXCL11 的释放主要集中在炎症反应剧烈的组织部位,与局部 IFN 浓度正相关:病毒感染或免疫激活导致 IFN 大量释放后,CXCL11 在炎症局部高表达,招募大量效应 T 细胞,加剧组织损伤。在器官移植排斥反应相关的细胞因子风暴、慢性肝炎急性发作中,CXCL11 水平升高,其表达量与排斥反应严重程度和肝功能损伤程度正相关。

18. CCL5
CCL5 是 CC 家族趋化因子,名称源于 “regulated on activation, normal T cell expressed and secreted”(激活调节的正常 T 细胞表达和分泌因子),主要来源为 T 细胞、巨噬细胞、血小板、内皮细胞。其受体包括 CCR1、CCR3、CCR5,表达于 T 细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞表面。

CCL5 在细胞因子风暴中的功能具有 “多细胞趋化” 特征:可招募 T 细胞、嗜酸性粒细胞、单核细胞到炎症部位;同时激活嗜酸性粒细胞脱颗粒,释放炎症介质(如组胺、白三烯),参与过敏相关炎症和组织损伤。在风暴中,CCL5 的释放与免疫细胞活化密切相关:T 细胞激活后可快速分泌 CCL5,而 CCL5 招募的免疫细胞又会进一步激活 T 细胞,形成放大环路。在哮喘急性发作相关的细胞因子风暴、过敏性休克风暴中,CCL5 水平显著升高,是导致气道炎症浸润、平滑肌痉挛的重要介质;同时,CCL5 可通过结合 CCR5 受体抑制 HIV 病毒感染,体现其防御功能。

19. CXCL2
CXCL2 是 CXC 家族趋化因子,含有 ELR 基序,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、上皮细胞、中性粒细胞。其受体为 CXCR2,与 CXCL8 共享受体,功能上高度相似。

CXCL2 在细胞因子风暴中的核心作用是 “协同 CXCL8 招募中性粒细胞”:趋化活性仅次于 CXCL8,可与 CXCL8 协同作用,增强中性粒细胞的定向迁移和活化;同时诱导中性粒细胞释放 NETs,加重组织损伤。在风暴中,CXCL2 的表达受 TNF-α、IL-1β 的强效诱导,在细菌感染引发的脓毒症风暴中,CXCL2 水平与 CXCL8 同步升高,共同介导中性粒细胞大量浸润到肺部、肾脏等器官,导致急性器官功能损伤。此外,CXCL2 还可促进血管内皮细胞表达黏附分子,增强中性粒细胞与内皮细胞的结合,进一步促进炎症渗出。

20. CCL7
CCL7 是 MCP 家族成员,与 CCL2 同源,主要来源为巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞、嗜酸性粒细胞。其受体为 CCR1、CCR2、CCR3,表达于单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、T 细胞表面。

CCL7 在细胞因子风暴中的功能是 “广谱趋化与炎症放大”:既可趋化单核细胞、巨噬细胞,也可招募嗜酸性粒细胞、T 细胞;同时激活巨噬细胞和嗜酸性粒细胞分泌促炎因子和炎症介质,增强炎症反应。在风暴中,CCL7 与 CCL2 协同作用,共同扩大单核细胞和嗜酸性粒细胞的浸润:TNF-α、IL-4 可诱导各类细胞分泌 CCL7,而 CCL7 招募的嗜酸性粒细胞可分泌 IL-5、IL-13,进一步加剧免疫失衡。在过敏性疾病(如过敏性鼻炎、特应性皮炎)相关的细胞因子风暴中,CCL7 水平升高,是导致局部嗜酸性粒细胞浸润和过敏症状加重的关键介质。

其他调节性细胞因子:免疫平衡的 “刹车” 与 “失衡放大器”

此类细胞因子既包括具有促炎功能的因子,也包括抗炎调节因子,其核心特征是参与免疫平衡的调控,在细胞因子风暴中因表达异常(过量或不足)导致促炎 - 抗炎失衡,进一步加剧炎症紊乱。

21. IL-2
IL-2 是调控 T 细胞增殖和存活的核心细胞因子,主要来源为活化的 CD4+ T 细胞、CD8+ T 细胞。其受体由 IL-2Rα(CD25)、IL-2Rβ(CD122)和 γc 链(CD132)组成,不同细胞表达的受体亚基组合不同,亲和力各异:Treg 细胞高表达 IL-2Rα,对 IL-2 具有高亲和力;效应 T 细胞表达 IL-2Rβ 和 γc 链,亲和力中等。

IL-2 在细胞因子风暴中的作用具有 “双重性”:生理剂量下,IL-2 促进 Treg 细胞增殖和功能活化,增强抗炎调节,维持免疫平衡;过量释放时,IL-2 可促进效应 T 细胞(Th1、Th17 细胞)和 NK 细胞大量增殖、活化,分泌 TNF-α、IFN-γ、IL-17A 等促炎因子,加剧免疫紊乱。在 CAR-T 治疗相关的细胞因子风暴中,IL-2 的爆发性释放是核心机制之一:CAR-T 细胞激活后大量分泌 IL-2,促进自身增殖和效应功能,同时激活宿主 T 细胞和 NK 细胞,形成 “IL-2 - 效应 T 细胞 - 促炎因子” 正反馈环路,导致炎症失控。

22. IL-4
IL-4 是 Th2 细胞的特征性细胞因子,主要来源为 Th2 细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、NK 细胞。其受体由 IL-4Rα 和 γc 链组成,广泛表达于免疫细胞和实质细胞表面。

IL-4 在细胞因子风暴中的功能具有 “抗炎为主、失衡促炎” 特征:生理状态下,IL-4 促进 Th2 细胞分化,诱导 B 细胞产生 IgE 抗体,同时抑制巨噬细胞 M1 型极化,促进 M2 型极化(抗炎表型),发挥抗炎调节作用;但在风暴中,IL-4 异常升高会导致免疫失衡:一方面抑制 Th1 细胞应答和 IFN-γ 分泌,降低病毒清除能力;另一方面促进嗜酸性粒细胞活化和 IL-5、IL-13 分泌,加剧过敏相关炎症。在过敏性休克风暴、寄生虫感染相关风暴中,IL-4 水平显著升高,是导致 Th2 型炎症优势和组织损伤的关键介质;而在病毒感染风暴中,IL-4 的异常升高会抑制抗病毒免疫,导致病毒持续复制,进一步加重炎症。

23. IL-5
IL-5 是 Th2 细胞分泌的关键细胞因子,主要来源为 Th2 细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞。其受体由 IL-5Rα 和 βc 链组成,主要表达于嗜酸性粒细胞表面。

IL-5 在细胞因子风暴中的核心作用是 “调控嗜酸性粒细胞功能”:促进骨髓嗜酸性粒细胞增殖、分化和释放,增强成熟嗜酸性粒细胞的活化、黏附及脱颗粒能力,释放组胺、白三烯、蛋白酶等炎症介质,介导组织损伤。在风暴中,IL-5 与 IL-4、IL-13 协同作用,形成 Th2 型炎症轴:IL-4 诱导 Th2 细胞分化,促进 IL-5 分泌,而 IL-5 激活的嗜酸性粒细胞又会分泌更多 IL-4、IL-13,放大炎症反应。在哮喘急性发作、过敏性肺炎相关的细胞因子风暴中,IL-5 水平显著升高,其血清浓度与嗜酸性粒细胞计数和气道炎症严重程度正相关,抗 IL-5 单抗(如美泊利珠单抗)可有效减少嗜酸性粒细胞浸润,缓解症状。

24. IL-9
IL-9 是 Th9 细胞的特征性细胞因子,主要来源为 Th9 细胞、肥大细胞、γδT 细胞。其受体由 IL-9Rα 和 γc 链组成,表达于肥大细胞、嗜酸性粒细胞、T 细胞、上皮细胞表面。

IL-9 在细胞因子风暴中的病理作用集中于 “增强肥大细胞活化”:促进肥大细胞增殖和存活,增强其脱颗粒能力,释放组胺、类胰蛋白酶、IL-4、IL-5 等炎症介质和细胞因子,放大炎症反应;同时可促进 T 细胞增殖和 IL-17A 分泌,增强促炎效应。在过敏相关的细胞因子风暴、自身免疫性疾病(如多发性硬化症)急性发作中,IL-9 水平升高,是导致肥大细胞过度活化和炎症加重的重要介质。此外,IL-9 还可增强气道上皮细胞分泌黏液,参与哮喘风暴中气道阻塞的形成。

25. IL-10
IL-10 是经典的抗炎细胞因子,被称为 “免疫抑制因子”,主要来源为 Treg 细胞、巨噬细胞、B 细胞、DC 细胞。其受体由 IL-10R1 和 IL-10R2 组成,广泛表达于免疫细胞表面。

IL-10 在细胞因子风暴中的核心功能是 “抑制过度炎症”:通过激活 STAT3 信号通路,抑制巨噬细胞、DC 细胞分泌 TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12 等促炎因子;下调免疫细胞表面 MHC 分子和共刺激分子表达,抑制 T 细胞活化;促进 Treg 细胞增殖,增强抗炎调节。在风暴中,IL-10 的表达不足是导致炎症失控的关键因素:正常情况下,炎症启动后 IL-10 会同步升高,形成 “促炎 - 抗炎” 平衡;但在严重感染、免疫治疗相关风暴中,IL-10 分泌量不足以抑制过量促炎因子,导致炎症级联放大。临床研究证实,新冠重症患者、脓毒症患者血清 IL-10 水平显著低于轻症患者,而外源性补充 IL-10 或增强 IL-10 信号的药物,可有效抑制促炎因子释放,减轻器官损伤。

26. IL-13
IL-13 与 IL-4 同源,同属 Th2 型细胞因子,主要来源为 Th2 细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、NK 细胞。其受体由 IL-13Rα1 和 IL-4Rα 组成,与 IL-4 共享部分受体亚基,功能上具有协同性。

IL-13 在细胞因子风暴中的病理作用体现在 “免疫调节与组织损伤” 两方面:一是抑制巨噬细胞 M1 型极化,促进 M2 型极化,参与抗炎调节;二是过量表达时,可诱导上皮细胞分泌黏液、激活成纤维细胞增殖,导致组织纤维化;同时促进 B 细胞产生 IgE 抗体,加剧过敏反应。在哮喘急性发作相关的细胞因子风暴、慢性阻塞性肺疾病急性加重中,IL-13 水平显著升高,是导致气道黏液过度分泌、气道高反应性和肺纤维化的关键介质;在病毒感染风暴中,IL-13 的异常升高会抑制巨噬细胞的抗病毒功能,导致病毒清除延迟,进一步加重炎症。

27. TGF-β
TGF-β 是具有抗炎和促纤维化双重功能的细胞因子,主要来源为 Treg 细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞。其受体由 TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ 和 TGF-βRⅢ 组成,广泛表达于各类细胞表面。

TGF-β 在细胞因子风暴中的作用具有 “情境依赖性”:炎症早期,TGF-β 通过抑制 T 细胞、巨噬细胞活化,减少促炎因子分泌,发挥抗炎作用;炎症后期,TGF-β 促进成纤维细胞增殖和胶原蛋白合成,参与组织修复和纤维化;但在风暴中,TGF-β 的抗炎效应减弱,促纤维化效应增强:一方面,过量促炎因子(如 TNF-α、IL-6)可抑制 TGF-β 的信号传导,削弱其抗炎功能;另一方面,TGF-β 可促进巨噬细胞分泌 IL-10,形成局部抗炎微环境,但同时加剧组织纤维化。在新冠病毒感染后恢复期、自身免疫性疾病相关风暴后期,TGF-β 水平升高,是导致肺部、肝脏等器官纤维化的核心介质,其表达量与远期器官功能障碍风险正相关。

28. LIF
LIF 是 IL-6 家族细胞因子,主要来源为巨噬细胞、DC 细胞、内皮细胞、成纤维细胞。其受体由 LIFRα 和 gp130 组成,与 IL-6 共享 gp130 亚基,信号传导机制相似。

LIF 在细胞因子风暴中的核心作用是 “诱导急性期反应与促炎放大”:通过激活 gp130-JAK-STAT3 信号通路,诱导肝细胞分泌 CRP、PCT 等急性期蛋白,参与全身炎症反应;同时促进巨噬细胞分泌 IL-6、TNF-α,增强促炎效应;此外,LIF 还可调节造血干细胞增殖分化,增加炎症细胞供应。在脓毒症风暴、急性肝损伤相关风暴中,LIF 水平显著升高,其血清浓度与急性期蛋白水平和器官损伤程度正相关;在 CAR-T 治疗相关风暴中,LIF 与 IL-6 同步升高,共同介导全身炎症反应。

29. OSM
OSM 是 IL-6 家族细胞因子,主要来源为活化的 T 细胞、巨噬细胞、中性粒细胞。其受体有两种形式:OSMRβ/gp130 和 LIFRα/gp130,广泛表达于实质细胞和免疫细胞表面。

OSM 在细胞因子风暴中的病理意义与 IL-6 相似:一是诱导急性期反应,促进肝细胞分泌 CRP、α1 - 抗胰蛋白酶等急性期蛋白;二是激活内皮细胞表达黏附分子和趋化因子,促进炎症细胞浸润;三是抑制肿瘤细胞增殖,同时可损伤正常实质细胞。在风暴中,OSM 与 IL-6 协同作用,放大炎症反应:TNF-α、IL-1β 可诱导巨噬细胞和中性粒细胞分泌 OSM,而 OSM 又可促进 IL-6、CXCL8 的表达,形成炎症环路。在类风湿关节炎急性发作、肺部感染相关风暴中,OSM 水平升高,是导致关节炎症、肺部组织损伤的重要介质。

30. MIF
MIF 是一种具有独特结构的促炎细胞因子,主要来源为巨噬细胞、T 细胞、垂体细胞、实质细胞(如肝细胞、肾小管上皮细胞),且可储存于细胞内,在炎症刺激下快速释放。其受体为 CD74/CD44 复合物,表达于巨噬细胞、T 细胞、内皮细胞表面。

MIF 在细胞因子风暴中的核心作用是 “抑制抗炎调节与放大促炎效应”:一是抑制巨噬细胞迁移,使其滞留于炎症部位,持续分泌促炎因子;二是拮抗糖皮质激素的抗炎作用,解除抗炎 “刹车”;三是激活 NF-κB 通路,促进 TNF-α、IL-6、IL-8 的分泌;四是增强 T 细胞活化和细胞毒性。在脓毒症风暴、新冠病毒感染重症患者中,MIF 水平显著升高,其表达量与炎症严重程度和死亡率正相关;在自身免疫性疾病相关风暴中,MIF 可通过抑制 Treg 细胞功能,加剧免疫失衡。由于 MIF 具有 “早期释放” 和 “拮抗抗炎” 的特征,已成为细胞因子风暴早期干预的潜在靶点。

参考资料
The immunopathogenesis of a cytokine storm: The key mechanisms underlying severe COVID-19,Cytokine Growth Factor Rev. 2025 Apr:82:1-17. doi: 10.1016/j.cytogfr.2024.12.003.
Cytokine release syndrome in solid tumors,Cancer. 2025 Sep 1;131(17):e70069. doi: 10.1002/cncr.70069.
Pathogenesis, Diagnosis, and Management of Cytokine Release Syndrome in Patients with Cancer: Focus on Infectious Disease Considerations,Curr Oncol. 2025 Mar 28;32(4):198. doi: 10.3390/curroncol32040198.
Deep insight into cytokine storm: from pathogenesis to treatment,Signal Transduct Target Ther. 2025 Apr 16;10(1):112. doi: 10.1038/s41392-025-02178-y

相关文章 更多 >