Immunresponset, kræver komplekse vekselvirkninger, mellem forskellige celler. Kommunikationen påkrævet for dette, medieres af kemiske budbringere, kaldet cytokiner. Disse er opløselige proteiner eller glycoproteiner, der produceres af praktisk taget alle celler i immunsystemet, som reaktion på en stimulus. Mange cytokiner – der er formentlig mere end 200 – har almindelige navne, der reflekterer deres funktion, som den var endt på opdagelsestidspunktet; nogle er nu kendt for at have flere funktioner. Et cytokin virker kun på en celle, der har en receptor for den.
Cytokiner, der tjener som formidlere mellem leukocytter, er nu kendt som interleukiner (mellem leukocytter). Rollen for cytokiner i stimulering af immunsystemet har gjort, at det er foreslået at anvende dem som terapeutiske midler.
En familie af små cytokiner, der inducerer migreringen af leukocytter, til områder med infektion eller vævsskader, kaldes kemokiner, fra kemotaksi. Disse er især vigtige for infektioner med HIV.
En anden familie af cytokiner, er interferoner (IFN’er) (se del 14, afsnit 14.10.2), der oprindeligt blev opkaldt efter deres funktion, nemlig at forstyrre virusinfektioner i værtsceller. En række antivirale interferoner, er tilgængelige som kommercielle produkter til behandling af sygdomstilstande som for eksempel hepatitis og visse kræftformer. IFN-γ, stimulerer immunsystemet.
En meget vigtig cytokinfamilie, er tumornekosefaktor (TNF), der oprindeligt blev navngivet således, fordi det blev observeret af tumorceller var et af dens mål. Disse cytokiner, er en stærk faktor i inflammatoriske reaktioner ved autoimmune sygdomme, som for eksempel rheumatoid arthritis. Monoklonale antistoffer, der blokerer virkningen af TNF, er en tilgængelig behandling for nogle af disse lidelser.
En anden familie af cytokiner, hæmatopoietiske cytokiner, kontrollerer de veje af hvilke stamceller udvikler sig til forskellige røde og hvide blodlegemer. Nogle af disse er interleukin-1, med betegnelsen IL-1; andre betegnes som kolonistimulerende faktorer (KSF). Et eksempel er granulocytkolonistimulerende faktor (G-KSF). Denne særlige KSF, stimulerer produktionen af neutrofiler fra granulocyt recursorer. En anden, GM-KSF, anvendes terapeutisk til at øge antallet af beskyttende makrofager og granulocytter i patienter, er gennemgår transplantation af den røde knoglemarv.
Cytokiner, kan blandt andet stimulerer cellerne til at producere flere cytokiner. Dette feedback-loop, kommer lejlighedsvis ud af kontrol, hvilket resulterer i en skadelig overproduktion af cytokiner – en cytokinstorm eller cytokinbyge. Denne kan gøre betydelig skade på væv, der er en faktor i patologien for visse sygdomme og tilstande, som for eksempel influenza, ebola hæmoragisk feber, graftversus-host-sygdom og sepsis.