白细胞介素-1家族（interleukin-1 family，IL-1F）包含11个成员，可称作IL-1F1~IL-1F11；其中绝大多数是促炎性细胞因子，主要通过刺激炎症和自身免疫病相关基因的转录，诱导环氧化酶2、磷脂酶A2、一氧化氮合酶、干扰素γ及黏附分子等效应蛋白的表达，在免疫调节及炎症反应中扮演重要角色。近年来，IL-1多数经典家族成员及其受体的信号传导途径和功能已经得到了广泛而深入的研究。

IL-1家族包括IL-1亚家族，IL-18亚家族和IL-36亚家族。其中，IL-1亚家族包括IL-1α、IL-1β、IL-33和IL-1受体拮抗剂；IL-18亚家族包括IL-18和IL-37；IL-36亚家族包括IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-36Ra（表1-1）。IL-1家族主要成员具有促进炎症和增强获得性免疫的作用，也有些成员发挥抗炎作用。

IL-1基因簇位于人体2号染色体，含有9个IL-1样基因，其中六个位于IL-1A/IL-1B与IL-1RN之间，分别是IL-37、IL-36γ、IL-36α、IL-36β、IL-36RN和IL-38。

IL-1亚家族包括IL-1α、IL-1β、IL-33和IL-1Ra，均有前体蛋白形式。IL-1β的前体蛋白在胞浆被胱天蛋白酶-1剪切，成熟蛋白释放到胞外；而IL-1α前体蛋白被胞膜钙蛋白酶（calpain）和膜外中性粒细胞蛋白酶剪切而释放成熟蛋白；IL-33前体也被膜外中性粒细胞蛋白酶剪切；而IL-1Ra则含有信号肽。

IL-18亚家族包括IL-18、IL-37和IL-18Rα，此亚家族的前体相对较小。IL-18的前体蛋白需要被胱天蛋白酶-1剪切才能活化；目前IL-37前体片段的剪切方式尚不清楚。

IL-36亚家族包括IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-36Ra，IL-38能与IL-36R结合，故属于此亚家族。

IL-1家族氨基酸的保守序列是A-X-D（A是亲水氨基酸如异亮氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸；X是任何氨基酸；D是天门冬氨酸），此序列中的天门冬氨酸不是胱天蛋白酶-1的切割位点。A-X-D保守序列在维持IL-1家族三维结构的活性有重要意义。在A-X-D保守序列N端有9个氨基酸残基，当除去N端9个氨基酸残基后，IL-1家族成员形成β折叠结构，其中，IL-1β的N端有9个氨基酸残基可被胱天蛋白酶-1切割（图1-1）。

IL-1受体家族包括11个成员（表1-2），它们的共同特征表现为：胞外段含3个免疫球蛋白样区（IL-18BP、TIR8除外）；胞内含类似于TLR信号通路的MyD88信号通路所需的TIR结构域。TIR结构域是细胞感受微生物感染、启动固有免疫和炎症反应的关键感受器。IL-1受体家族可形成4个受体复合物，即IL-1R复合物（IL-1R1和IL-1RAcP）、IL-33R复合物（ST3和IL-1RAcP）、IL-18R复合物（IL-18Ra和IL-18Rb）和IL-36R复合物（IL-1Rrp2和IL-18BP），其中，IL-1RAcP为IL-1RⅠ受体辅助蛋白（IL-1RⅠ accessory protein）。除了这四种受体复合物外，同时还包括TIR8，它是IL-1负调节因子（图1-2）。

IL-1Ra一旦合成，立即分泌。人和鼠IL-1Ra可阻断IL-1α、IL-1β与其受体结合，充当促炎性细胞因子IL-1α、IL-1β的一个刹车分子，因此，人和鼠缺乏IL-1Ra可导致系统和局部炎症反应增强，人类缺乏IL-1Ra甚至可致死。IL-36Ra拮抗IL-36α、IL-36β、IL-36γ活性，IL-36Ra突变可导致人类发生严重银屑病。

IL-33是IL-1亚家族成员，之前称为IL-1F11，在Th2反应中发挥重要作用，IL-1β也与Th2反应有关。1994年，因发现IL-1R家族成员ST2，从而预测IL-33，ST2是IL-33的受体，其结构与IL-1、IL-1α受体具有同源性。IL-33也可与IL-1β、IL-1α和IL-36共用受体IL-1RAcP。雌激素诱导转录因子Fos活性进而调节ST2表达，雌激素的这个特性在调节IL-1和炎症中起重要作用。

类似于很多IL-1R家族成员，ST2有3个胞外Ig结构域和1个胞内TIR域。虽然ST2仍然在使用，但其现在被正式命名为IL-33Rα。IL-33Rα与IL-1R1一样结合其配体，但IL-33Rα传递信号需要IL-1RAcP。

在除人类外的大部分哺乳动物体内，病原体或其产物作用于宿主时，宿主通过增加防御反应，吞噬细胞浸润到感染部位，限制感染和杀灭病原体，肝脏合成急性时相反应蛋白，如抗蛋白酶等多种方式保护机体。

皮肤中的角质形成细胞（keratinocytes）、气道上皮细胞或胃肠道上皮细胞构成防止微生物入侵的第一道防线，这几种细胞均表达IL-1α、IL-18、IL-33和IL-36家族成员，对损伤迅速发生应答反应，故它们又被称为警报素（alarmins），警醒宿主启动免疫应答或炎症反应。它们与表层细胞中的其他防御因子如防御素（defensin）共同作用，直接抵抗微生物入侵。第一道防线表达的IL-1家族成员除了IL-1α均为前体形式，前体形式活性较低，只有在浸润的中性粒细胞释放的蛋白酶的作用下才能转换成有活性的形式，杀灭入侵的微生物。

1989年，Curtis BM克隆小鼠IL-1受体，发现IL-1受体的胞浆与1991年Gay NJ和Keith FJ发现的果蝇Toll受体具有高度同源性。IL-1受体家族和TLR家族均有TIR域，TIR域结合信号分子MyD88，MyD88也含有TIR域，TIR域-TIR域相互作用触发激酶瀑布反应，传递IL-1信号，促进下游基因转录，主要包括其他类型的细胞因子、趋化因子及宿主炎性介质。

Charles J提出天然免疫反应辅助宿主的获得性免疫反应的学说，即“天然免疫反应”调节“获得性免疫反应”，譬如有些天然免疫反应细胞因子如IL-2、IL-4、IL-6或淋巴细胞受体，像佐剂一样调节淋巴细胞生长因子，促进淋巴细胞克隆扩增，导致其产生中和抗体或细胞毒T细胞清除病原体。

IL-1还可以调节体温、骨吸收、肌肉蛋白水解及通过TNF间接调节恶病质。在T细胞活化过程中，IL-1与IL-6，IL-21，IL-23和TGF-β一起促进Th17细胞分化。

从进化角度来看，IL-1α是IL-1家族最古老成员，其原始氨基酸序列与成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）高度相关。类似于FGF，IL-1α无信号肽，能与核DNA结合，细胞死亡时释放到胞外，可与受体直接结合。IL-1α结合IL-1RI受体，招募IL-1RAcP，形成异二聚体，传递信号，诱导炎症反应。

IL-1α组成性表达于多种细胞，包括正常细胞和肿瘤细胞，而IL-1β则没有组成性表达。角质形成细胞、胸腺上皮细胞、肝细胞、内皮细胞、包括整个胃肠道的黏膜上皮细胞、成纤维细胞均表达IL-1α前体。IL-1α前体可被膜外中性粒细胞蛋白酶剪切而释放活性蛋白，膜型IL-1α也具有活性。在成纤维细胞，组成性表达的IL-1α前体结合HAX-1（造血细胞内的非酪氨酸激酶底物）后，IL-1α-HAX-1复合物转位到细胞核内。

单核细胞和B细胞表面的IL-1α前体，即为膜结合IL-1α，膜结合IL-1α具有活性，其活性可被抗IL-1α抗体中和，而不被抗IL-1β抗体中和。内皮细胞在压力诱导下发生凋亡时，释放的凋亡小体含有核小体、组蛋白、完整IL-1α前体及成熟IL-1α。将此凋亡物注入小鼠体内，可诱导中性粒细胞浸润，然而，给予抗IL-1α抗体干预后可减少中性粒细胞浸润。

虽然IL-1α前体也具有活性，但分泌型IL-1α活性更强。采用重组N端113个氨基酸残基的IL-1α可与IL-1R结合，钙蛋白酶Ⅱ（calpainⅡ）促进IL-1α前体的剪切，且依赖钙离子。使用氢醌（hydroquinone）处理巨噬细胞，钙蛋白酶Ⅱ水平下降，抑制IL-1α前体的剪切。同时，IL-1α与IL-1β结合，IL-1β作为伴侣蛋白，IL-1α的分泌依赖于IL-1β，IL-1β缺陷小鼠不能分泌IL-1α。也有研究表明，IL-1β可结合HMGB-1，并增强HMGB-1活性，IL-1α分泌到胞浆外可与IL-1β和HMGB-1两者结合。

尽管有很多用细菌和真菌诱导细胞因子的炎症性疾病模型，但是更多的炎症性疾病是无菌性炎症，如动脉粥样硬化、心肌梗死、脑卒中、肿瘤、肾和肝功能衰竭等，无菌性炎症不依赖TLR2和TLR4信号通路。无菌性炎症中，缺血及低氧导致局部坏死，释放包括核酸在内的胞内容物，其中包括IL-1家族成员，IL-1α与局部巨噬细胞、上皮细胞表面IL-1R结合，触发炎症反应，导致中性粒细胞及单核细胞浸润。研究表明，肿瘤细胞分泌物诱导中性粒细胞浸润的炎症反应，可被缺乏IL-1R或中和IL-1α而抑制，但是不被中和IL-1β抑制。

无论是IL-1α前体，还是IL-1α，均是警报素，能快速启动炎症反应。内皮细胞因营养素缺乏，释放含有IL-1α前体和IL-1α的炎性凋亡体，炎性凋亡体诱导趋化因子和中性粒细胞浸润于血管周围，都有赖于IL-1α的参与。血小板既含IL-1α也有IL-1β，血小板源IL-1诱导内皮细胞释放趋化因子如IL-8及单核细胞释放MCP-1。血小板源IL-1在脑卒中导致的脑损伤和动脉粥样硬化中均有重要作用。

实验研究表明IL-1α缺陷小鼠几乎不影响小鼠发育。在一些局部和全身炎症模型中，IL-1α缺陷小鼠体内出现发热和急性时相反应，而IL-1β缺陷小鼠则不能产生相应反应。与野生小鼠和IL-1β缺陷小鼠相比，IL-1α缺陷小鼠高脂肪饮食诱导后，体内动脉粥样硬化标志物和淀粉样蛋白A水平显著降低；且IL-1α缺陷小鼠体内非高密度脂蛋白胆固醇水平较高，表明膜型IL-1α在动脉粥样硬化的发生发展中起重要作用。

糖皮质激素抑制IL-1β缺陷小鼠体内的炎症反应，但对IL-1α缺陷小鼠没有作用。IL-1α缺陷小鼠脑部IL-1β表达降低1.5倍，而IL-1β缺陷小鼠脑部IL-1α表达降低30倍。上述数据表明，IL-1β显著调控IL-1α表达，而IL-1α对IL-1β表达的调控能力较小。同时，胱天蛋白酶-1缺陷小鼠体内，IL-1α表达也明显降低。