人和小鼠GM-CSF分別由144和141氨基酸殘基組成，均包含17氨基酸的先導(dǎo)序列。成熟的人和小鼠GM-CSF分子分別由127和124個(gè)氨基酸殘基組成，在氨基酸水平上有54%同源性，但生物學(xué)作用具有種屬特異性。GM-CSF含有高度保守結(jié)構(gòu)的2個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，其中51個(gè)與93位之間形成的二硫鍵對(duì)該因子的生物學(xué)活性有重要作用。人GM-CSF分子中第21～31和78～94氨基酸殘基對(duì)刺激造血功能極為重要，而糖基無(wú)論在體內(nèi)或體外對(duì)GM-CSF的生物效應(yīng)似乎無(wú)影響。
用GM-CSF轉(zhuǎn)基因小鼠造血細(xì)胞為研究模型，發(fā)現(xiàn)這類小鼠有高水平的GM-CSF，同時(shí)伴有許多細(xì)胞組織的損傷。自分泌GM-CSF的造血細(xì)胞同時(shí)轉(zhuǎn)錄IL-1α、TNF和FGF（成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子)mRNA。
13.GM-CSF的生物學(xué)活性 GM-CSF有多種生物學(xué)活性（表4-4和4-7)。
表4-7 GM-CSF的生物學(xué)活性
| 體外實(shí)驗(yàn) | |
| 刺激細(xì)胞增殖 | 骨髓細(xì)胞，粒細(xì)胞，巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞，紅樣，巨核細(xì)胞祖細(xì)胞，AML，白血病細(xì)胞系，BFU-E，內(nèi)皮細(xì)胞，單核-巨噬細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，骨髓來(lái)源樹突狀細(xì)胞祖細(xì)胞，成骨肉瘤細(xì)胞，腺癌細(xì)胞 |
| 促進(jìn)功能 | |
| 中性粒細(xì)胞 | 存活和蛋白合成，移動(dòng)抑制，氧化代謝，脫顆粒，細(xì)胞因子分泌，再循環(huán)，IgA介導(dǎo)吞噬作用，ADCC吞噬和殺死病原體，表面受體調(diào)變，花生四烯酸釋放，白三烯和PAF合成 |
| 嗜酸性粒細(xì)胞 | 存活，細(xì)胞毒，白三烯合成 |
| 嗜堿性粒細(xì)胞 | 組胺釋放 |
| 巨噬細(xì)胞 | 細(xì)胞因子合成（如IL-1、TNF-α)，殺滅寄生蟲，表面受體、抗原表達(dá)，殺滅腫瘤，粘附，氧化代謝 |
| 朗罕氏細(xì)胞 | 成熟，存活力和功能 |
| 體內(nèi) | |
| 促進(jìn)造血，嗜酸細(xì)胞增多 | |
| 降低血清膽固醇 | |
| 髓樣細(xì)胞增殖綜合征 | |
| 失明和肌肉炎細(xì)胞浸潤(rùn)（轉(zhuǎn)基因動(dòng)物) |
有報(bào)導(dǎo)GM-CSF和IL-3的融合蛋白可明顯增強(qiáng)造血功能，如融合蛋白PIXY321與同時(shí)表達(dá)GM-CSFR和IL-3R細(xì)胞株結(jié)合，親和力增加5～10倍，促進(jìn)細(xì)胞增殖作用是GM-CSF加IL-3作用的10倍，刺激BFU-E、CFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM造血細(xì)胞集落作用比單獨(dú)使用IL-3、GM-CSF或兩者聯(lián)合應(yīng)用要高10～20倍。
4.GM-CSF受體 人和小鼠 GM-CSFR均由α、β兩條鏈組成，單獨(dú)α鏈與配體的結(jié)合為低親合力，β鏈單獨(dú)不結(jié)合配體，但與α鏈共同組成高親和力受體，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起主要作用。GM-CSFR。α、β兩條鏈胞膜外結(jié)構(gòu)均屬于造血因子受體超家族（或稱紅細(xì)胞生成素受體超家族)成員。已證實(shí)GM-CSFRβ鏈為IL-3、IL-5受體所共用，但在人和小鼠β鏈的共同情況有所差異。
（1)小鼠GM-CSFR：α鏈又稱STH分子，由包括信號(hào)肽在內(nèi)的396個(gè)氨基酸組成，成熟分子約70kDa，與IL-3結(jié)合為低親和力，Kd值4×10-8M。小鼠GM-CSFr β鏈有AIC2A和AIC2B兩種分子，其中AIC2A為GM-CSFR所特有，AIC2B則為GM-CSFR、IL-3R、IL-5R所共有。β鏈與GM-CSFRα鏈組成高親和力受體，Kd為3×10-10M。AIC2A由包括信號(hào)肽在內(nèi)878個(gè)氨基酸組成，成熟分子120kDa，糖蛋白，胞漿部分413個(gè)氨基酸，不含激酶結(jié)構(gòu)，但可被酪氨酸激酶磷酸化，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
�。�2)人GM-CSFR：α鏈為低親和力受體。人β鏈又稱KH97分子，與小鼠GM-CSFr β鏈AIC2B有56%同源性，人GM-CSFR β鏈cDNA編碼897個(gè)氨基酸，成熟分子120kDa，有16個(gè)氨基酸的先導(dǎo)序列，胞膜外區(qū)422個(gè)氨基酸，穿膜區(qū)26個(gè)氨基酸，胞漿區(qū)433個(gè)氨基酸，β鏈為IL-3、IL-5、GM-CSF受體所共用，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與酪氨酸磷酸化有關(guān)，有關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理參見(jiàn)本章第三節(jié)。
�。�3)GM-CSFR的分布：GM-CSFR主要分布于髓系細(xì)胞，但分布的方式有所不同。在中性粒細(xì)胞表面僅有GM-CSFR的α和β鏈，而無(wú)IL-5R和IL-3R的α鏈，因而IL-3、IL-5對(duì)GM-CSF與中性粒細(xì)胞表面GM-CSFR結(jié)合不發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，由于α鏈數(shù)目少于或等于β鏈的數(shù)目，所以中性粒細(xì)胞表面僅有高親和力GM-CSFR，而無(wú)低親和力受體。IL-3、GM-CSF兩種細(xì)胞因子均可作用于單核細(xì)胞，而且可以相互競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合。單核細(xì)胞可同時(shí)表達(dá)IL-3、GM-CSF的高親和力受體，也表達(dá)這兩種低親和力受體，提示在單核細(xì)胞表面這兩種細(xì)胞因子受體α鏈表達(dá)的數(shù)目多于β鏈。在嗜酸性粒細(xì)胞表面同時(shí)表達(dá)IL-3、IL-5和GM-CSF三種受體，而且IL-3、IL-5和GM-CSF三種配體均可相互競(jìng)爭(zhēng)抑制。嗜堿性粒細(xì)胞亦具有這三種受體，但結(jié)合相應(yīng)配體的能力依次是GM-CSF>IL-3>IL-5。
