IL-4（白介素-4）：Th2 免疫及过敏性疾病研究工具
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2026-09-01
一、白介素 IL-4 概要
白介素-4（Interleukin-4, IL-4），又名B细胞刺激因子-1（B-cell Stimulatory Factor 1, BSF-1），是2型免疫（Type 2 Immunity）的核心效应因子和Th2细胞分化的主导驱动因子。IL-4于1982年被发现，是第一个被确认的B细胞IgE类别转换因子，也是奠定"Th1/Th2极化"免疫学基石的关键细胞因子。
IL-4主要由活化的CD4⁺ Th2细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞和天然淋巴样2型细胞（ILC2）分泌。其受体系统包括I型受体（IL-4Rα + γc/CD132——在造血细胞上表达）和II型受体（IL-4Rα + IL-13Rα1——在非造血细胞和造血细胞上均表达），通过JAK1/JAK3/STAT6信号通路调控下游基因转录。
IL-4在免疫调节中扮演"Th2免疫总指挥"的角色——它驱动naïve CD4⁺ T细胞向Th2细胞分化，诱导B细胞的IgE类别转换，促进嗜酸性粒细胞的迁移和活化，刺激杯状细胞增生和黏液分泌。IL-4信号通路的异常激活与过敏性疾病（哮喘、特应性皮炎、过敏性鼻炎）和2型炎症密切相关。Dupilumab（抗IL-4Rα人源化单克隆抗体，31767ES）是FDA批准的"重磅炸弹级"生物药物，用于治疗中重度特应性皮炎、哮喘、慢性鼻窦炎伴鼻息肉和嗜酸性食管炎。
二、IL-4 蛋白结构与受体特征
IL-4属短链四α螺旋束细胞因子家族，分子量约15 kDa，成熟人IL-4由129个氨基酸组成（His25-Ser153），包含三个二硫键（Cys3-Cys127、Cys24-Cys65、Cys46-Cys99），对维持螺旋束的空间构象和受体结合能力至关重要。IL-4含两个潜在的N-糖基化位点（N62和N129），但糖基化不影响其生物学活性——E.coli表达的非糖基化IL-4具有完全的受体结合和信号激活能力。
IL-4受体系统的"双受体"范式：
· I型受体（IL-4Rα + γc/CD132）：在造血细胞（T细胞、B细胞、NK细胞、单核细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞）上表达，IL-4独占——IL-13不能利用此受体
· II型受体（IL-4Rα + IL-13Rα1）：在非造血细胞（上皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞）和部分造血细胞上表达——IL-4和IL-13共享此受体复合物，解释了IL-4和IL-13的功能冗余性
信号通路：
· IL-4与IL-4Rα结合 → 募集γc或IL-13Rα1 → JAK1（结合IL-4Rα）和JAK3（结合γc）或TYK2（结合IL-13Rα1）激活 → STAT6磷酸化（Tyr641）→ 二聚化入核 → GATA3、c-MAF等靶基因转录
· STAT6是IL-4信号通路的"主开关"——Stat6-/-小鼠完全失去Th2免疫应答
三、IL-4 生物学功能
1. Th2细胞分化的主导因子
IL-4是naïve CD4⁺ T细胞向Th2细胞分化的最强诱导向。TCR激活后，IL-4通过STAT6信号上调GATA3——Th2谱系决定转录因子。GATA3驱动Th2细胞产生IL-4、IL-5和IL-13，形成正反馈回路（IL-4 → GATA3 → 更多IL-4），稳定Th2极化状态。同时，IL-4通过抑制T-bet（Th1关键因子）和RORγt（Th17关键因子），交叉拮抗Th1和Th17分化。
2. B细胞IgE类别转换
IL-4是诱导B细胞从IgM/IgG向IgE类别转换的关键细胞因子。IL-4激活STAT6后，诱导胚系ε重链恒定区（Cε）的转录，激活AID（活化诱导的胞苷脱氨酶），启动类别转换重组（CSR）至IgE。这一过程需要与CD40信号（CD40L）协同。IgE是过敏反应的核心效应分子——通过结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的FcεRI受体，触发脱颗粒和组胺/白三烯释放。
3. MHC-II和共刺激分子的调节
· 上调B细胞表面的MHC-II类分子和CD23（FcεRII，低亲和力IgE受体）的表达
· 增强B细胞和巨噬细胞的抗原呈递能力
· 调节巨噬细胞极化向M2型（替代激活/抗炎表型）方向偏移
4. 嗜碱性粒细胞和肥大细胞活化
· 嗜碱性粒细胞是过敏反应早期IL-4的主要来源（在IgE非依赖性刺激下产生大量IL-4）
· IL-4增强肥大细胞FcεRI表达和脱颗粒，形成过敏反应的放大环路
· 促进嗜碱性粒细胞从骨髓向外周组织和过敏炎症部位的迁移
5. 黏液化生和气道高反应性
· IL-4通过II型受体（IL-4Rα + IL-13Rα1）作用于气道上皮细胞
· 诱导杯状细胞增生和气道上皮黏蛋白（MUC5AC）高分泌——气道黏液过多是哮喘的关键病理特征
· 刺激气道平滑肌细胞收缩和增殖，增强气道高反应性（AHR）
6. Th2免疫与过敏性疾病——临床转化的里程碑
· Dupilumab（31767ES, 抗IL-4Rα）：FDA批准用于中重度特应性皮炎（2017）、哮喘（2018）、慢性鼻窦炎伴鼻息肉（2019）、嗜酸性食管炎（2022）——2024年全球销售额超110亿美元
· Pitrakinra（重组人IL-4突变蛋白）作为一种IL-4Rα拮抗剂，曾在哮喘临床试验中验证概念
· Pascolizumab（773386ES）：人源化抗IL-4抗体，曾开发用于哮喘
· Romilkimab（774016ES）：双抗IL-13/IL-4（抗IL-13 + 抗IL-4双特异性抗体）
四、IL-4 常规应用场景
1. Th2细胞体外分化实验（IL-4最经典的应用）
· naïve CD4⁺ T细胞在抗CD3/CD28激活下，加入IL-4（10-50 ng/mL）+ 抗IFN-γ + 抗IL-12，诱导Th2分化3-5天
· 检测指标：GATA3表达（qPCR/WB/流式）、IL-4细胞内染色、IL-5/IL-13分泌（ELISA）
· 推荐产品：90105ES（人）或90144ES（小鼠）——E.coli表达的No Tag IL-4，无标签干扰
2. B细胞IgE类别转换实验
· 纯化人/小鼠B细胞在CD40L（或抗CD40抗体）和IL-4存在下培养5-7天
· 检测：ELISA检测培养上清中IgG1和IgE浓度、流式检测膜IgE/IgG1表达
· IL-4推荐浓度：10-100 ng/mL
3. TF-1细胞增殖实验——IL-4活性检测
· TF-1细胞（人红白血病细胞系）对IL-4和GM-CSF均有响应
· IL-4梯度稀释（10 ng/mL起，2倍稀释），TF-1细胞培养48-72 h，CCK-8检测
· 这是人IL-4活性测定的标准方法
4. HT-2细胞增殖实验——小鼠IL-4活性检测
· HT-2细胞（小鼠T细胞系）依赖IL-4或IL-2生长
· 使用抗IL-2抗体（或IL-2依赖型HT-2的IL-2去除）后的IL-4特异性增殖
· 推荐产品：90144ES或90241ES
5. STAT6信号通路研究
· IL-4刺激细胞（10-50 ng/mL, 15-30 min）→ WB检测STAT6 Tyr641磷酸化
· 可选的细胞模型：Raji B细胞、PBMC、THP-1单核细胞、A549上皮细胞
· Dupilumab（31767ES）阻断实验：预孵育1 h后检测STAT6磷酸化抑制
6. 过敏性疾病体外模型
· 人气道上皮细胞（NHBE/16HBE）：IL-4刺激诱导MUC5AC表达和黏液化生
· PBMC中嗜碱性粒细胞活化：IL-4上调CD203c/CD63表达
· 皮肤成纤维细胞：IL-4诱导CCL17/TARC和CCL22/MDC趋化因子分泌——特应性皮炎模型
7. 巨噬细胞极化实验
· IL-4（20 ng/mL）诱导M2型（替代激活型）巨噬细胞极化
· 检测标志物：CD206、Arg-1、Ym1/Chi3l3（小鼠）、CCL22
8. IL-4/IL-4Rα靶向药物筛选与表征
· SPR/BLI：固定IL-4Rα蛋白（93726ES/93813ES），流过梯度IL-4测定结合动力学
· ELISA配对抗体：IL-4 capture-detector组合用于定量检测
· Dupilumab阻断活性验证：IL-4 + dupilumab → STAT6磷酸化抑制
五、翌圣生物IL-4产品列表
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货号 |
产品名称 |
规格 |
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90105ES |
HiActi® Recombinant Human IL-4 Protein |
5/20/50/100/500μg |
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90134ES |
HiActi® Recombinant Rhesus Macaque IL-4 |
5/100/500μg |
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90144ES |
HiActi® Recombinant Mouse IL-4 Protein |
5/20/50/100/500μg |
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90169ES |
HiActi® Recombinant Rat IL-4 Protein |
5/100/500μg |
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90197ES |
HiActi® Recombinant Human IL-4 Protein, His |
10/100/500μg |
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90241ES |
HiActi® Recombinant Mouse IL-4 Protein(HEK293) |
10/50/100/500/1000μg |
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90259ES |
HiActi® Recombinant Human IL-4 Protein(CHO) |
10/50/100/1000μg |
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90302ES |
HiActi® Recombinant Porcine IL-4 Protein |
10/50μg |
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90326ES |
HiActi® Recombinant Non-biotinylated Human IL-4 Protein,His-Avi Tag |
25/100/500μg |
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95515ES |
Recombinant Cynomolgus IL-4 Protein,His Tag |
25/100/500μg |
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96844ES |
Recombinant Human IL-4 Protein,hFc (IgG1) Tag |
25/100/500μg |
|
96847ES |
Recombinant Mouse IL-4 Protein,His Tag |
25/100/500μg |
翌圣开发了一系列专为细胞培养而设计的HiActi®细胞因子，经过严格的质量控制及细胞功能的验证，确保产品具有高活性、高纯度、高稳定性、低内毒素水平。产品种类丰富，适用于干细胞、神经细胞、类器官、免疫细胞以及多种细胞系的培养及功能研究。
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