Ⅰ型细胞因子或血细胞生成素家族
Ⅰ型细胞因子都含有4个α螺旋，组成特征性的4-α螺旋束三维结构，根据螺旋长度的差异，又分为短链螺旋细胞因子和长链螺旋细胞因子。Ⅰ型细胞因子的受体一般是Ⅰ型跨膜糖蛋白（N端在胞外区，C端在胞内区），其胞外区有一些保守的结构域，包括4个保守的半胱氨酸残基（cysteine，C），以及邻近细胞膜的WSXWS（Trp-Ser-X-Trp-Ser）基序，此外，胞内区也有一些保守结构，如近胞膜的Box1／Box2区，其中富脯氨酸Box1区最为保守。Ⅰ型细胞因子的受体是同源二聚体、异二聚体或更复杂的寡聚体，按照受体共有链的不同，受体进一步分为不同的亚群。受体共有链包括共有β链、共有γ链以及gp130。
1．共有细胞因子受体γ链的细胞因子（IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21）
这六个细胞因子都是短链4-α螺旋束细胞因子，其受体分享共同的细胞因子受体γ链（CD132）（图8-4）。
图8-4 细胞因子受体共有信号转导链γ链
（1）IL-2 IL-2主要是T细胞活化后产生，也是关键的T细胞生长因子，对T细胞增殖至关重要，另外，IL-2也作用于许多其他细胞系，例如增加B细胞免疫球蛋白合成和J链转录；增强自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）的细胞毒活性；在以活化诱导的细胞死亡（AICD）来清除自身反应性细胞的过程中发挥重要作用。
IL-2可以与三类不同的受体结合，这些受体与IL-2的亲和力不同，分别由IL-2Rα、IL-2Rβ、IL-2Rγ这3条多肽链以不同方式组合而成。仅由IL-2Rα构成的是低亲和力受体，不能转导信号，但是对高亲和力受体的形成以及发挥效应非常重要。IL-2Rα和IL-2Rβ构成中等亲和力受体，IL-2Rα、IL-2Rβ和IL-2Rγ组成高亲和力受体，这两种受体可以传导信号。
（2）IL-4 IL-4主要由活化的CD4＋T细胞产生，也能由CD4＋NK1．1＋T细胞、肥大细胞和嗜碱粒细胞产生。IL-4主要作用于B细胞，是主要的B细胞生长因子，并且促进IgG1和IgE的生成和分泌，是抗体类别转换的关键因素，还诱导B细胞表达MHCⅡ类分子，增加细胞膜表面FcεRⅠ的表达。此外，IL-4也作用于其他细胞系，IL-4也是T细胞的生长因子，促进Th2细胞的分化；IL-4一定程度上抑制细胞对IL-2的反应性；IL-4还作用于巨噬细胞、造血前体细胞、基质细胞和纤维母细胞。IL-4的受体有两种，一种是Ⅰ型IL-4受体，由IL-4Rα和γ链组成，其IL-4Rα的表达水平很低，每个细胞表面仅有几百个就可以对IL-4发生有效应答；另一种称为Ⅱ型IL-4受体，由IL-4Rα和IL-13Rα1组成，不表达于T细胞，但在许多其他类型细胞上表达并传达IL-4信号。
（3）IL-7 IL-7由基质细胞产生，不是淋巴细胞的产物。IL-7的主要作用是促进胸腺细胞的生长、存活和分化，以及促进低亲和力肽诱导的初始T细胞和CD8＋记忆性T细胞的稳态增殖。IL-7对成熟T细胞的生长也具有一些活性。IL-7对前B细胞的生长有影响，但是不像对胸腺细胞发挥关键作用。IL-7的受体由IL-7Rα和γ链组成，可能还有第三种成分，但是目前尚未完成蛋白鉴定。
（4）IL-9 IL-9产生于活化的T细胞，促进辅助性T细胞而不是细胞毒性T细胞的生长。活化T细胞通常迅速产生IL-2，与之相反，IL-9的生成要滞后很多。对小鼠而言，IL-9还作用于红系祖细胞、B细胞、肥大细胞和胚胎胸腺细胞，在协同IL-3时，上述细胞达到最大增殖。小鼠IL-9对人类细胞有生物学活性，但是人类IL-9对小鼠细胞无作用。IL-9结合于IL-9Rα结合蛋白，IL-9Rα和γ链组成功能性IL-9受体。
（5）IL-15 IL-15是一个新发现的T细胞生长因子。虽然很多非淋巴细胞的细胞均产生IL-15mRNA，但是检测IL-15蛋白的生成却相当困难。识别IL-15的实际生成细胞很重要，所以有必要进一步研究。IL-15的受体表达很广泛，但是最重要的效应与NK细胞和CD8＋记忆性T细胞的发育有关。IL-15与IL-2的生物效应相似，不过IL-2主要是作为生长因子和介导AICD，而IL-15则主要影响生长。T细胞上的IL-15受体由IL-2Rβ、IL-2Rγ和一条独特的蛋白IL-15Rα组成，IL-15Rα与IL-2Rα结构上有许多相似之处。此外，在肥大细胞上发现了IL-15的另一种受体IL-15RX，有着不同的信号通路。
（6）IL-21 IL-21是一个新近鉴定的IL-2家族细胞因子。至少在体外，IL-21能够结合并发挥作用于T、B和NK 细胞，其效应包括：作为共丝裂原刺激T细胞增殖；与抗CD40协同增强B细胞增殖；抑制抗IgM 加IL-4介导的B细胞增殖；与IL-15和Flt-3配体协同促进NK细胞发育。IL-21的受体由IL-21R和γ链组成，其中IL-21R与IL-2Rβ相关性很高。人类和小鼠的IL-21对彼此物种的细胞都有生物学效应。
（7）共有γ链突变导致X连锁重症联合免疫缺陷病 IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21表现出与T细胞、NK细胞、B细胞和肥大细胞相关的重叠的生物学效应，对这些细胞正常的发育和／或功能有着关键的影响。γ链是这6个细胞因子的受体共有链，参与信号转导。由于γ链位于X染色体，因此γ链突变会导致X连锁重症联合免疫缺陷病，表现为T细胞和NK细胞数量严重下降。由于缺乏T细胞辅助，B细胞虽然数量正常但是功能显著缺陷。临床表现为出生后不久发生严重呼吸道感染、慢性腹泻甚至夭折。
2．共有细胞因子受体β链的细胞因子（IL-3、IL-5和GM-CSF） IL-3、IL-5和GM-CSF都是T细胞合成的造血因子，发挥效应于造血谱系细胞，对髓样前体细胞的增殖和分化起着关键作用。其中，IL-3的多能性最突出，曾被称为多克隆刺激因子（multicolony-stimulating factor，multi-CSF），能促进多能干细胞以及各谱系细胞定向祖细胞如粒细胞、巨噬细胞、肥大细胞、巨核细胞和红系祖细胞的增殖、存活和发育。IL-3也对效应细胞发挥作用，例如增强吞噬功能和细胞毒作用。GM-CSF的作用主要局限于粒细胞和单核／巨噬细胞系，是生长和存活因子。它能够扩增抗原提呈细胞如树突状细胞，从而使机体对抗原的应答能力大为增强。IL-3和GM-CSF都能作用于嗜酸性粒细胞，它们的作用时段比IL-5要早得多，可能与嗜酸性粒细胞祖细胞的扩增有关。IL-5刺激嗜酸性细胞系，促进嗜酸性粒细胞从骨髓释放出来，使得蠕虫感染后嗜酸性粒细胞扩增，介导对血吸虫等蠕虫的杀伤。
这3个细胞因子的受体由α链和β链组成。每个细胞因子具有自己独特的α链（IL-3Rα、IL-5Rα、GM-CSFRα），但是共有受体β链，β链主要决定信号转导，α链是细胞因子结合的主要位点。α链和β链关系密切，共有β链能增强α链结合亲和力，而α链缺失时，β链活性缺如。如果一个细胞表达两个或以上细胞因子的受体，如嗜酸性粒细胞同时表达IL-3、IL-5和GM-CSF的受体，或小鼠的前B细胞表达IL-3和IL-5的受体，那么由于共有受体β链，3个细胞因子分别刺激细胞后将呈现重叠生物学效应。
3．共享细胞因子受体共有链gp130的细胞因子（IL-6、IL-11、抑瘤素M、睫状神经营养因子、白血病抑制因子、心肌营养蛋白-1和NNT／BSF-3） 这个家族使用gp130作为信号转导分子。IL-6是家族中第一个被认识的细胞因子，因此有时又被称为IL-6家族，家族中的细胞因子作用非常广泛，不但作用于造血和免疫应答，还作用于中枢神经系统和心血管系统。
（1）IL-6 IL-6是B细胞的分化因子，刺激B细胞终末分化为产生抗体的浆细胞，IL-6还有许多其他生物学效应：作用于T细胞的生长和分化；诱导髓样干细胞分化为巨噬细胞；诱导肝细胞合成急性期蛋白；作用于角质细胞、造血干细胞发育；作用于破骨细胞发育、PC12细胞神经分化等。IL-6与结合蛋白IL-6Rα结合，形成的复合体IL-6／IL-6Rα募集gp130并与之相互作用，成为IL-6受体。引人注意的是，IL-6Rα的胞内区与信号转导无关，所以，仅有IL-6Rα胞外区的可溶性形式，足以结合IL-6并协同gp130进行信号传导。
（2）IL-11 IL-11起初被鉴定为基质细胞接受IL-1刺激后产生的因子。IL-11在造血过程发挥许多效应，联合IL-3和SCF时尤其如此。IL-11刺激造血干细胞增殖，刺激巨核细胞前体和巨核细胞成熟，刺激红系前体细胞。与IL-6类似，IL-11诱导急性期蛋白合成。IL-11还抑制脂肪生成。IL-11信号转导是通过IL-11Rα和gp130组成的受体复合体。与IL-6Rα类似，IL-11Rα胞外区的可溶性形式可以结合IL-11并协同gp130进行信号传导。
（3）白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF） LIF是一个多功能细胞因子，能够抑制多能胚胎干细胞的分化，抑制脂肪生成，此外，LIF对中枢神经系统的效应与胆碱能神经分化因子类似，诱导乙酰胆碱合成同时抑制儿茶酚胺生成，从而诱导胆碱能而抑制去甲肾上腺素能神经功能。LIF也是胚胎植入的重要分子。LIF的受体是LIFRβ和gp130组成的异二聚体。(https://www.daowen.com)
（4）睫状神经营养因子（ciliary neurotropic factor，CNTF） CNTF起初被发现是基于其促进神经元存活的能力。CNTF的受体大量分布在神经系统和骨骼肌，解释了CNTF颇为受限的生物学效应。CNTF 的功能性受体是六聚体，包括两个CNTF 分子，2 个CNTFRα，1个gp130和1个LIFRβ分子。
（5）抑瘤素M（oncostatin M，OSM） OSM 是生长调节因子，能促进内皮细胞和造血细胞的发育。OSM 有两种受体，Ⅰ型OSM 受体由gp130和LIFRβ构成，Ⅱ型OSM 受体由gp130和OSMRβ构成。
（6）心肌营养蛋白-1（cardiotrophin-1，CT-1） 除了心脏发育和心肌肥厚效应，CT-1还作用于造血、神经元和发育，是一个多效细胞因子。CT-1的受体也是LIFRβ和gp130组成的异二聚体。
（7）NNT／BSF-3 NNT／BSF-3为鸡胚交感神经元和运动神经元的存活提供支持，而且，在小鼠模型中，能够强化IL-1和IL-6的效应，是一个B细胞刺激因子。NNT／BSF-3的受体包含LIFRβ和gp130。
综上所述，IL-6、IL-11、OSM、CNTF、LIF、CT-1和NNT／BSF-3这7个细胞因子的受体都依赖gp130。根据受体的组成将它们分为两类：不需要LIFRβ的IL-6、IL-11，以及同时包含LIFRβ和gp130的OSM、CNTF、LIF、CT-1和NNT／BSF-3。若两个细胞因子的受体相同，那么表达这种受体的细胞可能对这两种细胞因子的刺激分别产生相同的应答。目前已知IL-6Rα、IL-11Rα和CNTFRα是否存在决定了细胞是否对IL-6、IL-11和CNTF发生应答，不过，是否有类似的同源分子存在于OSM、LIF、CT-1和NNT／BSF-3的应答过程尚不清楚。
4．共有受体类似于gp130的细胞因子（粒细胞刺激因子、瘦素、IL-12、IL-23和IL-27）
（1）粒细胞刺激因子（granulocyte-CSF，G-CSF） G-CSF主要由活化的单核／巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞产生，刺激中性粒细胞前体细胞的存活、增殖和分化，促进成熟中性粒细胞的活化。G-CSF受体（CD114）与gp130类似，分布于造血祖细胞、中性粒细胞、内皮细胞等。
（2）瘦素（leptin） 瘦素是肥胖基因（obesity gene，ob）的产物，来源于脂肪组织，在体重稳态中发挥重要作用。瘦素受体OB-R与gp130类似。
（3）IL-12 细菌和胞内寄生虫入侵机体后，吞噬细胞和其他抗原提呈细胞如B细胞生成IL-12；NK细胞和T细胞对抗原迅速应答时产生IL-12。IL-12有广泛效应，如诱导Th1细胞分化并分泌IFN-γ和IL-2；是NK细胞的刺激因子；与IL-3和CSF协同支持造血干细胞的增殖和存活；诱导NK和T细胞产生IFN-γ；诱导产生IL-2、IL-3、GMCSF、IL-9、TNF-α和M-CSF等细胞因子，其中，诱导IFN-γ产生尤为重要。总之，IL-12在固有免疫和适应性免疫中发挥非常重要的作用。IL-12由35 kDa（p35）和40 kDa肽链（p40）组成二聚体，其中p35与IL-6和G-CSF 的序列相似，p40类似于IL-6Rα、CNTFRα的细胞外域。IL-12受体由IL-12Rβ1和IL-12Rβ2组成，这两条链都与gp130有某些相似之处。
（4）IL-23 IL-23是新近发现类似IL-12的细胞因子。IL-23主要由活化的DC和巨噬细胞产生，能够促进小鼠CD4＋CD45Rb＋记忆性T细胞增殖，诱导T淋巴母细胞和记忆性T细胞产生IFN-γ，支持Th17细胞活化产生IL-17。IL-12是p35-p40异二聚体，而IL-23由p40和p19组成。IL-23的受体由IL-23R和IL-12Rβ1组成。
（5）IL-27 IL-27是一种IL-6相关细胞因子，主要由DC产生。IL-27的生物学效应包括：介导初始T细胞活化、增殖，向Th1细胞分化；抑制T细胞向Treg细胞分化；抑制中枢神经系统、眼睛、胎盘、前列腺等部位的炎症反应。IL-27由IL-12亚基p40相关蛋白即EB病毒诱导基因-3（EB virus-induced gene 3，EBI-3）和IL-12亚基p35相关蛋白p28组成二聚体。IL-12、IL-23、IL-27都是二聚体细胞因子。
5．拥有其他受体共享链的细胞因子
（1）共享IL-7R的IL-7和胸腺基质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP） TSLP是一个基质细胞因子，主要来源于上皮细胞。人类TSLP对Th2变态反应相关树突状细胞的活化发挥重要作用。TSLP的受体是TSLPR和IL-7Rα组成的异二聚体。
（2）与IL-4共享Ⅱ型IL-4受体的细胞因子IL-13 IL-13主要产生于Th2细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等，生物学效应与IL-4有部分重叠，包括减少炎性因子的表达；诱导MHCⅡ类分子表达；诱导B细胞表达CD23和产生IgE；与抗CD40共同发挥共刺激作用。IL-13敲除鼠揭示IL-13在Th2细胞发育和清除蠕虫感染中发挥重要作用。IL-4有两种受体，Ⅰ型IL-4受体由IL-4Rα和γ链组成，Ⅱ型IL-4受体由IL-4Rα和IL-13Rα1组成，不含γ链，只表达于非T细胞。IL-13的受体就是Ⅱ型IL-4受体。
6．未共享受体分子的集落刺激因子 红细胞生成素、血小板生成素和干细胞因子
（1）红细胞生成素（erythropoietin，EPO） 成人体内EPO 的90%来自肾小管周围毛细血管内皮细胞，能够刺激骨髓内红细胞样前体细胞形成集落并增殖分化为成熟的红细胞。EPO的受体是同源二聚体EPOR，主要表达于造血祖细胞，生殖器官、心脏、肝脏等也可表达。
（2）血小板生成素（thrombopoietin，TPO） TPO 主要由肝脏、肾脏产生，也有少量由横纹肌和骨髓基质细胞产生。TPO 诱导造血干细胞向巨核细胞分化，刺激巨核细胞增殖、成熟并分化生成血小板；TPO协同EPO，刺激红细胞前体细胞的增殖和分化。TPO的受体是同源二聚体MPI。
（3）干细胞因子（stem cell factor，SCF） SCF主要由骨髓基质细胞、成纤维细胞和内皮细胞产生，主要作用包括：是造血干细胞的生长因子；促进肥大细胞增殖；协同其他CSF和IL-7刺激造血干细胞向不同谱系分化。SCF的受体是同源二聚体c-kit。