它是细胞因子家族中唯一作用于G蛋白偶联受体超家族的成员。趋化因子与其受体相互作用控制着免疫细胞在循环系统和组织器官间定向迁移，在免疫细胞和免疫器官发育、炎症反应、创伤修复、肿瘤生长及转移、移植排斥等过程中均发挥重要作用。

1987年，发现了首个趋化因子白细胞介素-8（interleukin-8，IL-8），又称趋化因子CXCL8。20世纪90年代初期，趋化中性粒细胞和单核细胞的趋化因子相继被发现，被认为是炎性反应过程中具有趋化作用的炎性细胞因子。1992年，国际研讨会建议把对白细胞有化学趋化作用的细胞因子简称为趋化因子，其概念正式形成。1999年趋化因子及其受体与免疫细胞组织特异性归巢的重要关系被确认。90年代中后期，表达序列标签（expressed sequence tag，EST）数据库帮助人们发现更多的趋化因子。截至2017年，已经发现人的趋化因子47种，小鼠39种。

趋化因子为70～100个氨基酸组成的单链蛋白，其三维空间结构存在显著同源性，拥有相似的蛋白折叠结构，但序列相似性较低。其蛋白由3个β片层、1个C端α螺旋、1个柔性N端结构域组成，趋化因子与其受体结合依赖于该N端结构域。结构中有4个保守的半胱氨酸（cysteine，C）残基，从N端算起，1、3号半胱氨酸和2、4号半胱氨酸之间各形成一个二硫键，这对于趋化因子空间结构和功能非常重要。需指出有三个例外：XCL1、XCL2（又称淋巴细胞趋化素α、淋巴细胞趋化素β）仅两个半胱氨酸（见图），形成一个二硫键；CCL21（又称SLC，次级淋巴组织趋化因子）有6个半胱氨酸，形成3个二硫键。

早期趋化因子命名根据其来源、靶细胞、功能特征进行。1999年，国际命名委员会根据趋化因子前两个半胱氨酸的相对位置不同，将其分为CXC(α)、CC(β)、C(γ)和CX3C(δ)四个家族（C代表半胱氨酸，X代表其他任意氨基酸），分别命名为：CXCLn、CCLn、XCLn和CX3CLn（L为ligand，意为“配体”；n为代表顺序的数字）。

C型（γ）：该类趋化因子只有两个半胱氨酸残基，相当于其他类型的第2、4位半胱氨酸残基，故只形成一个二硫键（见图）。该类只有两个成员即XCL1、XCL2，受体均为XCR1。XCL1、XCL2的编码基因均定位于染色体1q23。XCL1可由胸腺细胞和活化的CD8+T细胞产生，主要作用为促进树突状细胞（dendritic cell，DC）交叉提呈抗原，在胸腺中趋化DC诱导调节性T细胞（regulatory T cell，Treg），从而促进耐受形成；另外，XCL1可趋化CD103+XCR1+的DC向肠道迁移，维持肠道稳态。

CC型(β)：该类趋化因子第1、2位半胱氨酸残基直接相连，中间无其他氨基酸残基（见图），共有28个成员，分别记作CXCL1～28，是趋化因子家族中数目最多的亚类。该类型趋化因子编码基因多定位于染色体17q11.2，主要作用于单核/巨噬细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞，而对中性粒细胞无趋化作用。

CXC型(α)：该类趋化因子第1、2位半胱氨酸残基之间存在一个其他氨基酸残基（见图），共有17个成员，分别记作CXCL1～17，其编码基因大部分定位于染色体4q12～q13或4q21.21。主要参与中性粒细胞和淋巴细胞的趋化作用。

CX3C型(δ)：该类趋化因子第1、2位半胱氨酸残基之间存在三个其他氨基酸残基，也记作CXXXC（见图）。CX3CL1是该家族唯一成员，又名Fractalkine，其编码基因定位于染色体16q13，多在神经系统、心脏、脾中表达。CX3CL1存在膜结合型和分泌型两种形式，分泌型的CX3CL1对T细胞、单核细胞、自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）有强大的趋化作用。

趋化因子亚家族结构和分类

根据趋化因子的表达方式和在免疫系统中的作用，趋化因子又分为组成性（constitutive）趋化因子和诱导性（inducible）趋化因子，也分别称作自稳性（homeostatic）趋化因子和炎性（inflammatory）趋化因子。

组成性趋化因子：组成性趋化因子在机体中组成性表达，高表达于胸腺、淋巴结、脾，趋化初始T细胞、胸腺细胞、记忆细胞。主要包括CXCL12、CXCL13、CCL19、CCL21、CCL25等。组成性趋化因子多数通过精确的受配体作用机制指导淋巴细胞生理性迁徙和定位，参与胚胎发育、维持稳态下的白细胞迁移，对淋巴细胞的发育、成熟、归巢和再循环至关重要，此外在皮肤、小肠黏膜细胞中也有表达，指引组织特异性淋巴细胞归巢。

诱导性趋化因子：诱导性趋化因子在炎症刺激后可特异性的表达，趋化白细胞向炎症部位迁移，该类包括趋化中性粒细胞的CXC类趋化因子和趋化嗜酸性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞的CC类趋化因子。诱导性趋化因子可由炎性细胞因子、细菌毒素或其他破坏内环境稳态的病理条件诱发不同类型的细胞表达。一种诱导性趋化因子的受体可结合多种诱导性趋化因子，具有共享性或多员性。

有些趋化因子如CCL17、CCL20、XCL1等兼有上述两种功能，称作双重功能趋化因子。即该类中诱导性趋化因子有维持机体内环境稳定的功能，而某些组成性趋化因子在应急情况下也会上调表达。

趋化因子与其受体相互作用控制着免疫细胞在循环系统和组织器官间定向迁移，在免疫细胞和免疫器官发育、炎症反应、创伤修复、肿瘤生长及转移、移植排斥等过程中均发挥重要作用。

自稳性趋化因子组成性地表达于胸腺、淋巴结和其他淋巴组织中，选择性地招募表达有相应趋化因子受体的初始淋巴细胞，指导淋巴细胞的发育、成熟和定位，以T细胞为例，由胸腺DC分泌的CCL25，对未成熟T细胞有选择性趋化作用，促进其进入胸腺，并在胸腺中被选择和发育成熟；成熟的初始T细胞表达CCR7与淋巴结、脾和其他二级淋巴组织中表达的CCLl9（又称ELC）、CCL21（又称SLC）结合，对T细胞向外周淋巴器官的归巢是必需的，而CCL25、CCL27、CCL28均可介导T细胞向黏膜组织归巢。CXCL13控制CXCR5⁺B细胞向淋巴结滤泡区迁移，如CXCLl3或其受体CXCR5缺失的小鼠肠系膜淋巴结中淋巴细胞集结不足、脾微结构紊乱，在白髓中T细胞区和B细胞区无分离。

趋化因子具有调节细胞生长、血管生成的功能，参与胚胎期免疫系统、循环系统和中枢神经系统的形成和发育。CXCL1、CXCL6、CXCL8等可以直接作用于血管内皮细胞促进血管生成，而CXCL4、CXCL9、CXCL10等则能够抑制前者所诱导的内皮细胞趋化从而抑制血管生成。CCL3、CXCL8抑制人的造血前体细胞增殖，而CXCL12则能促进其增殖，CXCL12缺陷或其受体CXCR4缺陷均导致小鼠胚胎期心脏、小脑、胃肠道发育异常，造成小鼠死亡。

机体众多的生理、病理过程均存在各种免疫细胞定向迁移和活化。在炎症发生的过程中，趋化因子通过趋化作用招募白细胞至炎症部位，如CCL1、CCL8、CCL13、CCL17、CCL18、CCL22均可趋化Th2细胞，CCL11、CCL24、CCL26均可趋化嗜酸性粒细胞，CCL2招募炎性单核细胞，它们在肺脏、皮肤等过敏性炎症中起重要作用；在动脉粥样硬化中，CXCL10趋化T细胞、CCL2招募单核细胞至动脉粥样斑中破坏血管。另外趋化因子还可促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放。例如，CCL2可趋化嗜酸性粒细胞并刺激其释放组胺；CXCL8可使中性粒细胞外形改变，促进其脱颗粒，并使其产生呼吸爆发、释放超氧化物和溶酶体酶。已证实趋化因子在机体多种器官、多种不同类型急、慢性炎症中扮演重要角色。

肿瘤微环境内，肿瘤细胞及基质细胞可通过自分泌或旁分泌方式产生趋化因子以维持肿瘤细胞生长、促进血管生成、获得转移能力，如CCL2招募巨噬细胞到达肿瘤微局部，CCR7参与肿瘤转移至前哨淋巴结，CXCL1、CXCL6、CXCL8等通过促进肿瘤局部血管生成，介导肿瘤生长和转移，CXCLl2-CXCR4与多种肿瘤的转移有关，趋化因子在肿瘤进展中发挥了重要作用。另外，肿瘤细胞还可通过趋化因子募集内皮细胞，抑制免疫监视功能。

器官移植术后的急慢性排斥反应是导致移植物功能丧失的主要原因，趋化因子在器官移植早期表达活跃，可特异性招募DC和T细胞至移植物内，起始并加剧炎症，最终导致移植物功能损害。急性排斥反应中，CC类趋化因子CCL2、CCL3、CCL4、CCL5以及CXC类趋化因子CXCL8、CXCL10均参与其中，并且伴随着其相应受体的上调表达。慢性排斥反应中体液免疫和细胞免疫都参与了该过程，基础及临床数据均提示CCL2在心脏、肾、肺移植后慢性排斥反应中起主要作用。最新的研究表明，CXCL10可作为器官移植预后的指标和潜在的治疗靶点。

HIV可以通过表达与趋化因子同源或与趋化因子受体相似的蛋白质产物来破坏趋化因子网络的正常功能。如趋化因子受体CXCR4、CCR5是HIV-1感染的辅助受体；CCL19、CCL21可通过增强HIV DNA核转移和整合来促进病毒感染静息CD4⁺T细胞，因此干预趋化因子信号可为HIV治疗提供新思路。

趋化因子在机体内多种重要生理过程中发挥不可或缺的作用，同时在众多疾病进程中扮演重要角色，因此，以趋化因子及其受体作为靶点，阻断其结合、调控其信号传导从而干预趋化因子系统的功能，可用于相关疾病的防治。