干细胞能够治疗疾病、美容、抗衰等，其中一个重要的原因是它通过旁分泌、自分泌或内分泌等方式释放出大量细胞因子，这些细胞因子具有多效性、重叠性、拮抗性、协同性等多种生理特性，从而形成较复杂的细胞因子调节网络，参与人体多种重要的生理功能。那么，什么是细胞因子呢？
细胞因子是一类能在细胞间传递信息，具有免疫调节和效应功能的低分子量蛋白质或小分子多肽，其在体内含量甚微，因其是免疫原、丝裂原或其他刺激剂，可诱导多种细胞产生低分子量的可溶性蛋白（多肽），具有调节固有免疫和适应性免疫，促进血细胞生成和生长以及损伤组织修复等功能。目前发现的细胞因子有100多种，其中部分已用于治疗疾病和美容抗衰等方面。
细胞因子的种类
干细胞、免疫细胞等细胞通过自分泌、旁分泌和远程分泌可产生种类繁多的细胞因子。根据不同的标准，可将细胞因子分为不同的种类。比如，根据产生细胞因子的细胞不同，可将细胞因子分为：淋巴因子，单核因子，非淋巴细胞、非单核-巨噬细胞产生的细胞因子三大类。最常见的分类方法是根据细胞因子的不同来分类。根据这种标准，可将细胞因子分为以下9大类。
1、白细胞介素(IL)
1979年在第二届淋巴因子国际会议上被命名，是由淋巴细胞、单核细胞或其它非单个核细胞产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血以及炎症过程中起重要调节作用，已报道有三十余种（IL-1―IL-38），与美容相关的因子主要有IL-1、IL-2和IL-6。
2、集落刺激因子(CSF)
对CSF的研究始于20世纪60年代。根据不同细胞因子刺激造血干细胞或分化不同阶段的造血细胞在半固体培养基中形成不同的细胞集落，如：粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、多重集落刺激因子(multi-CSF,又称IL-3)、嗜酸性粒细胞集落刺激因子(Eo-CSF,又称IL-5)、干细胞因子(SCF)、红细胞生成素(EPO)等。不同CSF不仅可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖的分化，还可促进成熟细胞的功能。
3、干扰素(IFN)
Lssacs等在1957年最先发现这种细胞因子，它是由病毒感染的细胞产生的一种因子，由于它可抵抗病毒及干扰病毒的复制，因此而得名。根据其来源和结构可分为IFN-α、IFN-β、IFN-γ等十余种不同的亚型，其生物活性基本相同，除抗病毒外，尚有抗肿瘤、调节免疫机制、控制细胞增殖及引起发热等作用。IFN是由白细胞、成纤维细胞和活化的T细胞产生。IFN于1991年在中国已通过新药评审，且在临床中得到广泛应用。
4、肿瘤坏死因子(TNF)
最初发现这种物质能造成肿瘤组织坏死而得名。根据其产生来源和结构不同，可分为TNF-α和TNF-β两类，前者由单核-巨噬细胞产生，后者由活化T细胞产生，又名淋巴毒素(LT)。两类TNF基本的生物学活性相似，除具有杀伤肿瘤细胞外，还有免疫调节、参与发热和炎症的发生。大剂量应用TNF-α可引起恶液质，并引起患者进行性消瘦，因而TNF-α又称恶液质素(cachectin)。
5、生长因子(GF)
生长因子包括表皮生长因子(EGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、干细胞生长因子(HGF)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、IGF-2、白血病抑制因子(LIF) 、抑瘤素M (OSM)、血小板衍生的内皮细胞因子(PDFCGF)、转化生长因子α(TGF-α)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等。
6、趋化因子家族
包括四个亚族：（1）C-X-C/α亚族，主要趋化中性粒细胞，主要成员有IL-8、黑素瘤细胞生长刺激活性(GRO/MGSA)、血小板因子4(PF-4)、血小板碱性蛋白、蛋白水解来源的产物CTAP-Ⅲ和β-thromboglobulin、炎症蛋白10(IP-10)、ENA-78；（2）C-C/β亚族，主要趋化单核细胞，这个亚族的成员包括巨噬细胞炎症蛋白1α(MIP-1α)、MIP-1β、RANTES、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1/MCAF)、MCP-2、MCP-3和I-309。（3）C型亚家族的代表有淋巴细胞趋化蛋白。（4）CX3C亚家族，Fractalkine是CX3C型趋化因子，对单核-巨噬细胞、T细胞及NK细胞有趋化作用。
7、神经营养因子(NT)
神经营养因子(NT)是诱导神经元存活、发育和功能的蛋白质家族，其成员包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子3(NT-3)、神经营养因子4(NT-4)、NT-5等。
8、转化生长因子-β(TGF-β)家族
由多种细胞产生，主要包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGFβ1β2以及骨形成蛋白(BMP)等。
9、酶类
包括组织基质金属蛋白酶抑制剂1(TIMP-1)、纤溶酶(PL)、超氧化物歧化酶(SOD)等。
细胞因子的作用
细胞因子的特点是含量甚微，但作用巨大。那么，它们具体起到什么作用呢？
1、免疫调节
迄今为止，发现的免疫调节因子主要有白细胞介素6(IL-6)、肝细胞生长因子(HGF)、吲哚胺2,3双加氧酶(IDO)、血红素氧合酶1(HO-1)、转化生长因子β1(TGF-β1)、一氧化氮(NO)、人类白细胞抗原Ⅰ类分子G5(HLA-G5)、前列腺素E2(PGE2)和白细胞介素10(IL-10)等。
2、血管新生
血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、肝细胞生长因子(HGF)、单核细胞趋化蛋白1(MCP1)、基质细胞衍生因子1(SDF1)等细胞因子对于血管网络的重塑发挥关键作用。此外，促进血管新生的诱导因子还包括胎盘生长因子(PIGF)、一氧化氮(NO)、胰岛素样生长因子(IGF)等。
3、抑制细胞凋亡
能抑制细胞凋亡的细胞因子包括：B细胞淋巴瘤因子2(Bcl-2)、存活素(survivin)和蛋白激酶B( PKB，也称为Akt)。抗凋亡相关细胞因子还有：VEGF、IL-10、HGF、斯钙素1(STC-1)和粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等。
4、抗氧化
当受到生理或病理等内外环境因素刺激时，机体的氧化和抗氧化系统之间的稳态和平衡被破坏，从而导致细胞内活性氧分子(ROS)的大量产生和积累，造成氧化应激(OS)。氧化应激造成的过多活性氧分子会刺激细胞引发脂质过氧化反应，使细胞的结构以及功能遭到破坏，从而导致多种疾病的发生，如高血压、糖尿病、心血管疾病、组织纤维化和癌症等。在动物实验不同疾病模型的研究中已发现多种抗氧化相关的因子，如超氧化物歧化酶(SOD)、核因子E2 P45相关因子2(Nrf2)、斯钙素1(STC-1)和血红素氧合酶1(HO-1)等。
5、抗纤维化
纤维化是指各种原因造成组织损伤后的愈合反应，表现为组织内细胞外基质过度沉积、组织顺应性和再生能力下降，导致组织功能障碍。组织纤维化包括心肌纤维化、肝纤维化、肾纤维化和肺纤维化等，是许多疾病致残和致死的重要原因。
研究发现，间充质干细胞(MSCs)的抗纤维化作用与免疫调节，促进血管新生和抗炎等协同发挥作用，MSCs对多种组织纤维化疾病模型都有很好的治疗效果。在肺损伤模型的研究中发现，MSCs移植后可通过分泌斯钙素1(STC-1)减轻肺纤维化的严重程度。STC-1通过多种方式抑制组织纤维化，可减少成纤维细胞胶原蛋白的分泌量，也可通过解偶联内质网上线粒体呼吸链来降低活性氧水平，还可以抑制上皮细胞产生TGF-β1。
在肾损伤模型的研究中发现，MSCs移植后可减轻TGF-β1诱导的肌成纤维细胞化和胶原沉积，增加基质金属蛋白酶(MMP)的表达水平，发挥其对胶原的降解作用。MSCs移植后细胞外基质的降解，不是MSCs直接对细胞外基质进行重塑的结果，而是通过旁分泌作用抑制成纤维细胞的增殖，促进局部微环境其他细胞产生MMP发挥对细胞外基质的降解。
研究还发现，MSCs介导细胞外基质降解的过程可能需要MSCs分泌肝细胞生长因子(HGF)和血红素氧合酶1(HO-1)的参与。
6、趋化作用
动物实验研究中发现，无论是静脉回输移植还是局部组织注射，MSCs具有快速迁移到机体炎症发生部位并滞留在炎症部位发挥抗炎和免疫调节的作用。炎症反应包含组织创伤和其他慢性炎症反应，如移植物抗宿主病和肿瘤等。自体或外源性MSCs，在机体面临缺血、缺氧或组织损伤等因素的刺激下，能定向趋化性迁移，越过血管内皮细胞至靶向组织并定植存活的过程称为“归巢”。
目前已发现多种趋化因子和生长因子以及多条信号通路参与MSCs的“归巢”进程。基质细胞衍生因子1(SDF1，又称为CXCL12)是研究最多的一种趋化因子配体，通过与MSCs表达的特异性受体CXCR4相互作用，介导MSCs剂量依赖的趋化效应。单独过量表达CXCR4的变体蛋白，也可以显著增强MSCs的迁移能力。多种动物模型的研究表明，SDF1/CXCR4轴在募集MSCs迁移到组织损伤部位的过程中发挥主要作用。
此外，MSCs还表达cMet、CCR1和CD44等多种趋化因子受体，它们相应的配体分别为HGF、M1P-1(alpha)和透明质酸(HA)。通常情况下，趋化因子受体能够感受外部环境趋化因子的浓度差异，并引导细胞到达趋化因子浓度较高的部位。研究还发现PI3K、蛋白激酶B、细胞外信号调节激酶(ERK)、p38等多条信号通路参与MSCs的定向趋化作用。
细胞因子的应用领域
1、治疗疾病
目前，利用基因工程技术产生重组的细胞因子作为生物应答调节剂，已用于临床治疗肿瘤、感染、造血功能障碍等，并获得了较好的疗效。细胞因子已成为新一代的治疗药物，其低剂量即可发挥药效作用，且不良反应较轻，是一种全新的生物制剂，也是对一些疑难杂症不可缺少的治疗手段。
目前已获批准的药物有IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IFN-ε、PO、GM- CSF、G- CSF、IL- 3；临床试验的药物有IL- 1、IL- 3、IL- 4、IL- 6、IL- 11、M- CSF、SCF、TGF-β等。其通过各种途径而使体内细胞因子水平增加，达到治疗疾病的目的。临床治疗效果较好的有IFN、IL- 2、TNF、CSF。细胞因子阻断和拮抗疗法是抑制细胞因子的产生和阻断细胞因子与其受体结合，以及受体后信号的传导过程，使细胞因子的病理性作用难以发挥。
2、检测
对细胞因子的检测不仅是基础免疫研究的有效手段，同时在临床对疾病诊断、疗效判断及细胞因子治疗检测方面具有重要价值。但是，由于细胞因子在体内的含量甚微，对细胞因子检测的实施较为困难，而且采用不同方法所得的结果差异也较大，其准确性难以判断。
目前检测方法有：⑴生物学检测法。包括细胞增殖法、靶细胞杀伤法、细胞因子诱导的产品分析法和细胞病变抑制法。⑵免疫学检测法。⑶分子生物学方法。以上检测方法，各有其优缺点。生物学检测法为常用方法，比较敏感、可靠，但检测时间较长，步骤繁多，不易掌握；免疫学检测法较简单、迅速，且敏感度低于生物学检测；分子生物学检测法是检测基因的表达，主要用于对机制的探讨。
3、美容医学
皮肤生长期一般在25岁左右就结束了，也就是说25岁是年轻肌肤与老化肌肤的分水岭，之后生长与老化是同时进行的。人体内细胞因子的自然生理含量极少，由于其生理功能和生物学效应贯穿于人体生长发育的全过程，故其扮演着重要角色。当前，细胞因子是医疗美容市场应用较广泛的物质之一。目前应用生物美容的生长细胞因子有EGF、FGF、KGF，以及其他细胞因子(VEGF、HGF、IGF- 1)。
⑴表皮生长因子(EGF)。于1962年由Montalcini和Cohen发现，并于1986年获得了诺贝尔奖，从此揭开了皮肤衰老之谜。因其能促使皮肤的年轻化，故被称为“美丽因子”。主要作用是调节表皮与上皮细胞生长及分化增殖，促进毛细血管生长，改善细胞微环境，从而保持细胞的活性等。
⑵成纤维细胞生长因子(FGF)。包括酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)。这两种细胞因子均能促进成纤维细胞生长，提高皮肤合成胶原蛋白的功能，从本质上改善了皮肤的状况。其主要作用是修复损伤、去皱、美白、祛斑、防粉刺等。
⑶角质细胞生长因子(KGF)。该生长因子属于FGF家族。由间充质干细胞分泌，并通过旁分泌途径来刺激上皮细胞增殖，促进且维持人角化细胞、表皮细胞及上皮细胞的增殖、迁移分化和存活等，并能促使皮肤毛囊、皮脂腺前体细胞增强和分化，激发头皮毛囊的发育，预示生发的潜在应用。
⑷其他。血管内皮细胞生长因子(VEGF)能促进血管内皮细胞增殖及血管生成，增加血管通透性，对改善皮肤微环境循环并增强皮肤细胞的合成代谢起着重要作用；干细胞生长因子(HGF)是由人脑垂体前叶分泌的。自1985年罗德曼将HGF应用于临床30余年来的研究表明，IGF- 1、脑垂体前叶分泌1的HGH能独立存在2～4 min，并由肝脏迅速转化为胰岛素样生长因子1(IGF-1)在体内发挥作用。IGF- 1与 血小板衍生生长因子(PDGF)有协同作用，能增加表皮和内皮的再生。