《細(xì)胞和分子免疫學(xué)》 （三）G-CSF

1.G-CSF的產(chǎn)生　內(nèi)毒素、TNF-α和IFN-γ可活化單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)。此外，成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、星狀細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞等在LPS、IL-1或TNF-α刺激活化后也可分泌G-CSF。某些白血病細(xì)胞以及CHu-2人口腔癌細(xì)胞、5637人膀胱癌細(xì)胞、MIAPa Ca-2胰腺癌細(xì)胞可組成性地表達(dá)G-CSF。

2.G-CSF的分子結(jié)構(gòu)和基因　1986年G-CSF cDNA克隆成功，G-CSF基因全長2.5kb，包括5個(gè)外顯子和4個(gè)內(nèi)含子，人G-CSF基因位于17號(hào)染色體，與小鼠G-CSF基因約有73%同源性，與IL-6無論在基因水平以及氨基酸水平上都有很高同源性，包括外顯子、內(nèi)含子組成，Cys數(shù)目，兩對(duì)二硫鍵位置以及分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)等。小鼠G-CSF分子共含有208個(gè)氨基酸，30個(gè)氨基酸先導(dǎo)序列，成熟蛋白為178個(gè)氨基酸。人類有兩種不同的G-CSf cDNA，分別編碼含207和204氨基酸的前體蛋白，均有30個(gè)氨基酸的先導(dǎo)序列，成熟蛋白分子分別為177和174個(gè)氨基酸，前者除了在成熟分子N端35位處插入了3個(gè)氨基酸外，其余的序列與174氨基酸分子相同。人G-CSF分子量為19.6kDa，PI6.1，O-糖基化，對(duì)酸堿（pH2～10）、熱以及變性劑等相對(duì)較穩(wěn)定。G-CSF有5個(gè)半胱氨酸，Cys 36與Cys42，Cys74與Cys64之間形成兩對(duì)二硫健，Cys17為不配對(duì)半胱氨酸，二硫鍵對(duì)于維持G-CSF生物學(xué)功能是必須的因素。人和小鼠G-CSF在氨基酸水平有73%同源性，并具有相互交叉的生物學(xué)活性。

3.G-CSF受體　1990年G-CSF受體cDNA克隆成功，基因組16.5kb長，有17個(gè)外顯子。G-CSFR為高親和力受體，表達(dá)在造血祖細(xì)胞和中性粒細(xì)胞、胎盤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和髓樣白血病細(xì)胞株如HL-60細(xì)胞等，每個(gè)中性粒細(xì)胞有300～1000個(gè)G-CSFR，Kd為100pM。小鼠G-CSFR是高度糖基化的，含812個(gè)氨基酸。膜型G-CSFR包括胞膜外區(qū)、穿膜區(qū)和胞漿區(qū)。胞膜外區(qū)含有3個(gè)區(qū)域：（1）N端1個(gè)Ig樣區(qū)；（2）1個(gè)紅細(xì)胞生成素受體超家族結(jié)構(gòu)域，這是識(shí)別G-CSF配體的部位；（3）三個(gè)串連的Ⅲ型纖維粘連素（fibronectin)結(jié)構(gòu)區(qū)。人G-CSF R含813氨基酸，與小鼠G-CSFR有62%同源性。此外，人G-CSFR還有一種759氨基酸的異型（isoform)，這種異型G-CSFR除C端序列不同外，其它部分與前者相同。G-CSFR還可以可溶性形式（sG-CSFR）存在于體液中。

4.G-CSF的生物學(xué)作用　G-CSF主要作用于中性粒細(xì)胞系（lineage）造血細(xì)胞的增殖、分化和活化。在體外G-CSF刺激骨髓造血祖細(xì)胞中中性粒細(xì)胞集落的形成，延長成熟中性粒細(xì)胞的存活時(shí)間，活化中性粒細(xì)胞，促進(jìn)其ADCC，超氧陰離子的產(chǎn)生和堿性磷酸酶的合成。最近研究表明，單獨(dú)G-CSF或與SCF協(xié)同可促進(jìn)多能造血干細(xì)胞的增殖、干細(xì)胞母細(xì)胞集落形成以及體內(nèi)CFU-S的形成。G-CSF還具有對(duì)人粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞以及成肌纖維細(xì)胞的趨化作用。腫瘤患者注射G-CSF后可提高血循環(huán)中中性粒細(xì)胞的水平，這種作用可能與縮短某些骨髓細(xì)胞進(jìn)入S期的時(shí)間以及增加生成粒細(xì)胞的祖細(xì)胞數(shù)量有關(guān)。