白细胞介素3; IL3
MULTI-CSF
HGNC 批准的基因符号：IL3
细胞遗传学定位：5q31.1 基因组坐标（GRCh38）：5:132,060,655-132,063,204（来自 NCBI）
▼ 说明
Interleukin-3 是一种造血集落刺激因子，能够支持多种造血细胞类型的增殖。Interleukin-3还具有神经营养活性（Chavany et al., 1998）。
▼ 克隆与表达
Clark-Lewis等人（1986）化学合成了白细胞介素3，一种由140个氨基酸组成的蛋白质。Interleukin-3 是 T 细胞在被有丝分裂原或抗原激活后产生的淋巴因子之一。该蛋白质已被纯化至均质，并被证明是一种表观分子量为 28,000 的糖蛋白。该蛋白的结构是从编码IL3的cDNA克隆测序中推导出来的，并且根据预测的氨基酸序列化学合成了具有生物活性的IL3。IL3 的广泛生物活性表明，这种淋巴因子调节早期造血/淋巴干细胞以及许多造血谱系细胞的增殖和分化。由于其对多种造血细胞谱系具有强大的生长促进活性，它已获得多种名称，例如肥大细胞生长因子、爆发刺激活性、多集落刺激因子等。似乎只有一个 IL3 基因。cDNA克隆（Fung等，1984；Yokota et al., 1984）表明该前体有166个氨基酸。
Yang等（1986）鉴定了人类IL3基因，发现其与长臂猿和小鼠的IL3基因具有高度的同源性。
▼ 测绘
Ihle等人（1987）通过使用cDNA克隆，将IL3基因定位到一系列仓鼠x小鼠体细胞杂交体中的小鼠染色体11上。为了确认染色体分配，他们寻找 IL3 与染色体 11 上其他基因之间联系的证据。他们发现确实与已知对应到染色体 11 的癌基因存在联系；在两种小鼠品系之间的遗传杂交中研究了连锁。Webb et al.（1989）确认了 Il-3 和 Il-5 均归属于染色体 11。在人类中，IL3 基因座对应到染色体 5 的长臂，位于 5q-minus 中删除的区域通过体细胞杂交和原位杂交研究，发现了 5q23-q31 综合征（Le Beau et al., 1987）。Grimaldi and Meeker（1989）得出结论，IL3基因位于CSF2基因的着丝粒处。
Huebner et al.（1990）利用染色体5连接的DNA探针研究保留部分染色体5的体细胞杂交体和5q获得性缺失患者的细胞，得出结论5q上的基因顺序如下：cen--HEXB --DHFR--（IL5，IL4）--IL3--CSF2--FGFA--（CSF1R，PDGFRB）--ADRB2R--CSF1--qter。此外，他们得出结论，紧密连锁的IL3/CSF2基因对的顺序和方向是cen--5-prime IL3 3-prime，5-prime CSF2 3-prime--qter。
Le Beau et al.（1993）通过荧光原位杂交将IL3基因定位到5q31.1。
▼ 基因功能
Yang等人（1986）表明灵长类IL3在多能集落刺激活性方面与鼠类IL3功能相关。
Donahue等人（1988）通过食蟹猴体内研究得出结论，IL3输注可扩大早期细胞群，随后需要后期作用因子如GMCSF（CSF2；CSF2）的作用。138960）完成开发。因此，编码这两种造血因子的基因在染色体5上彼此相距在9 kb以内（Yang et al., 1988），其连锁可能具有功能意义。
Chavany et al.（1998）研究了IL3对混合脊髓培养物中胚胎运动神经元存活的影响。结果表明运动神经元变性并不是由IL3的高水平表达直接引发的。
Devireddy et al.（2001）利用DNA微阵列分析IL3依赖性小鼠FL5.12 pro-B细胞，发现细胞因子撤除后转录诱导最大的基因是24p3，它编码一种分泌性脂质运载蛋白（LCN2；LCN2；LCN2）。600181）。来自缺乏 IL3 的细胞的条件培养基含有 24p3，即使存在 IL3，也会诱导初始细胞凋亡。24p3 还诱导多种白细胞凋亡，但不诱导其他细胞类型凋亡。细胞凋亡敏感性与假定的 24p3 细胞表面受体的存在相关。Devireddy et al.（2001）得出结论，IL3剥夺会激活24p3转录，导致24p3的合成和分泌，从而通过自分泌途径诱导细胞凋亡。除了小鼠FL5.12 pro-B细胞外，许多其他细胞类型对24p3介导的细胞凋亡敏感：小鼠原代胸腺细胞、小鼠原代脾细胞、小鼠原代骨髓细胞、人原代中性粒细胞和人外周血淋巴细胞。相比之下，人类原代巨噬细胞、HeLa 细胞和 Jurkat 细胞对 24p3 介导的细胞凋亡不敏感。
静息嗜酸性粒细胞既不表达 MHC II 类蛋白，也不表达共刺激 B7 分子，并且不能诱导 T 细胞针对抗原增殖。Celestin等（2001）报道IL3诱导嗜酸性粒细胞上HLA-DR和B7.2（601020）的表达，但与IL5（147580）和GMCSF不同，它不诱导B7.1（112203）的表达。IL3处理的嗜酸性粒细胞支持响应超抗原中毒性休克综合征-1抗原的适度T细胞增殖，以及针对破伤风类毒素（TT）和流感病毒抗原肽的HLA-DR限制性T细胞克隆的增殖。该反应被抗 B7.2 单克隆抗体阻断。IL3 处理的嗜酸性粒细胞无法将天然 TT 抗原呈递给静息或 TT 特异性克隆 T 细胞。平行实验证实，IL5 和 GMCSF 诱导 T 细胞增殖至肽，但不增殖至天然 TT 抗原。Celestin et al.（2001）提出，IL3激活的嗜酸性粒细胞可能通过向T细胞呈递超抗原和肽来促进过敏和寄生虫疾病中T细胞的激活。
Kiser等人（2006）使用逆转录病毒整合诱变和化学移码诱变剂将Il3依赖的小鼠骨髓来源的PB-3c肥大细胞转化为不依赖Il3的细胞。在 22 个克隆中，有 21 个克隆的 Il3 孤立性是由隐性机制导致的，并且在与亲本细胞系的杂交体中观察到恢复到 Il3 依赖性。隐性克隆磷酸化Erk1（MAPK3；601795）/Erk2（MAPK1; 176948）表达并对 Mek 的抑制敏感（参见 MAP2K1；176872），但不是 Raf1（164760）。占优势的不依赖于 Il3 的克隆没有显示 MAP 激酶途径激活的迹象，但它具有 Stat5（601511）的组成型磷酸化。Kiser等人（2006）得出结论，Il3依赖性PB-3c肥大细胞有多种选择来获得Il3生长自主权，包括影响远端调节因子Erk或Stat5的转录和转录后机制。
Siracusa等人（2011）证明TSLP（607003）会促进全身性嗜碱性粒细胞增多，TSLP-TSLPR（300357）相互作用的破坏会导致嗜碱性粒细胞反应缺陷，并且TSLPR充足的嗜碱性粒细胞可以在体内恢复TH2细胞依赖性免疫。TSLP 直接作用于骨髓祖细胞，选择性地促进嗜碱性粒细胞反应。至关重要的是，TSLP 可以在 IL3-IL3R 充足和缺乏的环境中引发嗜碱性粒细胞反应，并且全基因组转录谱和功能分析确定了 TSLP 引发的嗜碱性粒细胞与 IL3-引发的嗜碱性粒细胞之间的异质性。此外，活化的人类嗜碱性粒细胞表达TSLPR，并且从嗜酸粒细胞性食管炎（见610247）患者分离的嗜碱性粒细胞与经典嗜碱性粒细胞不同。Siracusa 等人（2011）得出的结论是，他们的研究共同发现了嗜碱性粒细胞谱系中以前未被认识的异质性，并表明 TSLP 的表达可能通过调节嗜碱性粒细胞造血并引发一群功能不同的嗜碱性粒细胞来促进 TH2，从而影响多种过敏性疾病的易感性细胞因子介导的炎症。
Weber等（2015）通过回顾性分析脓毒症患者的血浆，发现脓毒症发病后24小时内IL3水平升高预示着死亡。对脾切除患者的流式细胞术和免疫组织化学分析表明，产生IL3的CD19（107265）阳性B细胞携带先天反应激活剂（IRA）B细胞标记物，会放大炎症。Weber et al.（2015）提出IL3是化脓性炎症阶段的主要上游协调者。
Tong等人（2020）通过小鼠肺上皮（MLE）细胞的过表达分析表明，Rnft2（620254）响应Il3信号传导，通过泛素化和蛋白酶体降解负向调节Il3ra（308385）的稳定性。Rnft2 通过与 Il3ra 结合并将其作为底物来影响 Il3ra 丰度和响应 Il3 的信号传导。MLE 细胞的体外分析表明，IL3 通过 Rnft2 和 Il3ra 增强促炎细胞对脂多糖（LPS）的反应，因为 LPS 通过稳定 Il3ra 使细胞对 Il3 敏感。突变分析确定 Il3ra 的 lys357 是调节其稳定性的关键残基，因为 lys357 突变体能够抵抗 Rnft2 定向的降解。对肺炎和严重肺损伤的小鼠模型进行分析发现，Il3 在体内 LPS 诱导的肺损伤中驱动炎症，进一步分析表明肺部炎症是通过 Rnft2/Il3ra/Il3 轴调节的。此外，还对人囊性纤维化（CF；CF；）的肺实质外植体样本进行了分析。219700）患者表明RNFT2/IL3RA/IL3轴也参与人类炎症性肺病。
▼ 分子遗传学
Yamada et al.（2001）设计了一项病例对照研究来研究类风湿性关节炎与IL3启动子区域的单核苷酸多态性（SNP）之间的关联。在早发的女性中观察到特别强烈的关联。
▼ 细胞遗传学
Grimaldi and Meeker（1989）在一例伴有外周血嗜酸性粒细胞增多的B系急性淋巴细胞白血病中发现，染色体易位t（5;14）（q31;q32）连接到免疫球蛋白重链连接区（IGHJ; 147010）以相反的转录方向连接到IL3基因的启动子区域。他们认为，免疫球蛋白重链基因增强子激活 IL3 基因在白血病和相关嗜酸性粒细胞增多的发病机制中发挥着核心作用。Meeker et al.（1990）发现一名患者的白血病细胞产生过量的IL3 mRNA；在第二名患者中，血清 IL3 水平与疾病活动度相关。
▼ 动物模型
除了刺激各种造血祖细胞增殖和分化的作用外，IL3 和其他细胞因子还被发现具有神经营养活性并与神经系统疾病相关，表明它们在中枢神经系统（CNS）中的复杂作用。IL3由小鼠大脑中的神经元和星形胶质细胞表达。一些白细胞介素，包括 IL3，与中枢神经系统的神经变性和修复有关。IL1-β（IL1B；147720）和其他细胞因子，包括IL3，在低浓度时具有神经营养性，在高浓度时具有神经毒性。为了了解 IL3 的多效性作用以及它如何在中枢神经系统损伤的发病机制中发挥作用，几个研究小组培育了转基因小鼠并分析了它们的表型。Cockayne等人（1994）发现，表达IL3反义RNA的转基因小鼠表现出淋巴增殖综合征或以异常旋转运动和共济失调为特征的进行性神经功能障碍。Jiang et al.（1996）制备了胶质纤维酸性蛋白基因（GFAP）控制下的IL3转基因小鼠；137780）启动子，将 Il3 的表达靶向星形胶质细胞。这些小鼠出现了进行性运动功能障碍，其特征是旋转杆性能受损。他们将这种功能障碍归因于大脑中小胶质细胞的激活和招募引起的脱髓鞘。Chavany等人（1998）开发了一种转基因IL3小鼠，该小鼠在巨细胞病毒（CMV）启动子的控制下过表达IL3，从而实现转基因在各个器官中的广泛表达。他们表明，小鼠体内 IL3 的普遍过度表达会导致运动神经元疾病，具有人类肌萎缩侧索硬化症和进行性肌萎缩症的多种特征。此外，这些症状与针对脊髓运动神经元的严重自身免疫反应有关。这些动物在 7 个月大时表现出后肢瘫痪，与树突和轴突变性、脊髓运动神经元丧失以及针对这些细胞的自身免疫反应有关。
Robin et al.（2006）指出，Runx1（151385）-/-小鼠在胚胎第12至13天死亡，没有主动脉-性腺-中肾（AGM）区和胎儿肝脏造血，并且Runx1 +/-小鼠成年后减少-造血干细胞（HSC）的再生能力。由于IL3是RUNX1的靶标，他们检查了IL3是否影响小鼠胚胎中的HSC。Robin等人（2006）利用有限稀释和泊松统计分析发现，与野生型小鼠相比，Runx1+/-小鼠在AGM中的HSC较少，但在卵黄囊或胎盘中却没有。在存在 Il3 但不存在其他细胞因子的情况下，从 Runx1 +/- 小鼠中培养 AGM 衍生的 HSC，然后进行移植，以剂量依赖性方式拯救 HSC。原位杂交和流式细胞术分析表明，Il3在野生型胚胎中表达较强，但在Runx1+/-胚胎中表达减少，在Runx1-/-胚胎中不表达。RT-PCR 和 FACS 分析显示所有 小鼠 Il3 受体链的表达（参见 IL3RA；308385）在野生型和 Runx1 +/- 小鼠的 HSC 中。移植实验表明，Il3 中和抗体或 Il3 缺失可阻止正常 HSC 数量的增长。Robin等人（2006）提出IL3作为已存在的HSC的存活和增殖因子，对于胚胎中HSC的命运决定和扩增至关重要。
为了诱导多种微生物败血症，Weber等人（2015）对具有正常单核细胞和中性粒细胞血液特征的野生型小鼠和Il3缺失小鼠进行盲肠结扎和穿刺（CLP）。与野生型CLP小鼠不同，无论是否接受抗生素治疗，Il3缺失的CLP小鼠都可以免受败血症和死亡的影响。野生型小鼠在CLP后早期表现出中性粒细胞增多和单核细胞增多，并伴有高血清水平的Il1b、Tnf（191160）和Il6（147620），而Il3缺失小鼠的吞噬细胞数量没有变化。野生型CLP小鼠在肺和肝脏中积累吞噬细胞，并且肝脏形态异常，表明Il3导致感染性休克。野生型 CLP 小鼠还在骨髓中以 IL3 和脂多糖依赖性方式产生大量祖细胞。用重组IL3治疗的IL3缺失CLP小鼠死于感染。脾脏中携带 IRA B 细胞标记的 Cd19 阳性 B 细胞是 Il3 的主要来源，CLP 后 Il3 和 IRA 细胞数量增加。Weber et al.（2015）得出结论，产生 Il3 的 IRA B 细胞可诱导小鼠紧急骨髓生成并增强败血性休克。
