趋化因子，CXC 基序，受体 3

趋化因子介导免疫细胞迁移到受感染或发炎的组织中以启动有效的免疫反应。趋化因子受体 CXCR3 优先由 T helper-1（Th1）细胞表达，并严重参与它们向发炎组织的募集。表达高水平 CXCR3 的 T 细胞的组织浸润取决于干扰素-γ（IFNG; 147570 ）诱导的 CXCR3 配体 CXCL9（ 601704 ）、CXCL10（ 147310 ）或 CXCL11（ 604852 ）的释放。CXCR3 也在非淋巴组织归巢 CD4（ 186940 ）阳性/CD25（IL2RA; 147730 ）阳性调节性 T（Treg）细胞上表达（Erhardt 等人总结，2011）。

▼ 克隆与表达

广泛的细胞间信号由与特定细胞表面受体相互作用的肽配体介导。许多肽结合受体属于 G 蛋白偶联受体家族并表现出共同的结构特征，包括存在 7 个跨膜结构域和许多保守的氨基酸残基。马尔切斯等人（1995）使用 PCR 和基因组 DNA 文库筛选克隆了 2 个新的人类基因 GPR9 和 GPR10（ 600895 ），以及一个大鼠基因 GPR14（ 600896 ）。这些中的每一个都编码一个G蛋白偶联受体。发现由 GPR9 编码的受体与人类 IL8 受体 B 型（IL8RB；146928）具有最高的同一性（总体为 38%，跨膜区为 53%），其次是 IL8RA（146929）（整体 36%，跨膜结构域 51%）。

通过数据库分析和来自人微血管内皮细胞和胸腺的总 mRNA 的 5-prime 和 3-prime RACE，Lasagni 等人（2003）克隆了一种新的 CXCR3 剪接变体，他们将其命名为 CXCR3B。预测的 CXCR3B 蛋白含有 416 个氨基酸，并且具有更长的 N 末端，与最初的 368 个氨基酸的 CXCR3 蛋白 CXCR3A 的前 52 个残基不同。Northern 印迹分析在心脏、肾脏、肝脏和骨骼肌中分别检测到 1.6 和 1.8 kb 的 CXCR3A 和 CXCR3B 转录本，其中以 CXCR3A 为主。CXCR3A 也存在于胎盘中。

▼ 基因结构

马尔切斯等人（1995）确定 GPR10 和 GPR14 在其编码区域内没有内含子，而 GPR9 至少包含 1 个内含子。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Marchese 等人（1995）将 GPR9 基因对应到 8p12-p11.2，将 GPR10 基因对应到 10q25.3-q26。Loetscher 等人使用 FISH、PCR 和 Southern 印迹分析（1998）确定 CXCR3 是一个对应到染色体 Xq13 的单拷贝基因。国际辐射混合绘图联盟证实 CXCR3 基因对应到 X 染色体（ RH47042 ）。

▼ 基因功能

趋化因子超家族由一系列趋化蛋白组成，根据成熟蛋白中半胱氨酸残基的相对位置，这些蛋白被分为 4 个分支（C、CC、CXC 和 CXXC）。趋化因子的结构变异与其在造血和炎症反应过程中调节免疫细胞转移的能力不同有关。趋化因子在与不同的膜受体结合后发挥其引诱特性。因为单个趋化因子受体结合多种趋化因子，所以通常难以评估这些结构在淋巴细胞归巢中的活性。例如，干扰素（IFN）诱导蛋白 10（IP10，或 CXCL10；147310）和 IFN-γ 诱导的 monokine-2（MIG，或 CXCL9；601704），由 IFN-γ 诱导的 CXC 趋化因子与 CXCR3 受体结合，并显示出对活化的淋巴细胞具有特异性趋化性（ Loetscher 等人，1996 ）。

尽管 FACS 分析表明 40% 的静息 T 淋巴细胞表达 CXCR3，但Loetscher 等人（1998）发现这些细胞没有可检测到的 CXCR3 转录本，并且对 CXCL9 或 CXCL10 没有反应。然而，在有或没有有丝分裂原的情况下暴露于 IL2（ 147680 ） 2 周导致超过 95% 的 T 淋巴细胞表达 CXCR3。

Bonecchi 等人使用 Northern 印迹分析（1998）表明极化的 Th1 细胞优先表达 CXCR3 和 CCR5（ 601373 ）。相反，Th2 细胞优先表达 CCR4（ 604836 ），并且至少在 Th2 细胞亚群中表达 CCR3（ 601268 ）。

特伦廷等人（1999）研究了 CXCR3 在来自 65 名慢性淋巴增生性疾病患者的正常和恶性 B 细胞上的表达和功能。尽管健康受试者的 CD5（+）和 CD5（-） B 细胞中缺乏 CXCR3，但它在所有（31/31）慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者的白血病 B 淋巴细胞上表达。CXCR3 在其他 B 细胞疾病中的存在是异质的，在 7 名套细胞淋巴瘤（MCL）患者中的 2 名、12 名毛细胞白血病（HCL）患者中的 4 名和 15 名其他非-霍奇金淋巴瘤（NHL）。趋化性测定显示来自健康受试者的正常 B 细胞没有响应 IP10 和 MIG 迁移。相反，在来自 CLL 患者的所有恶性 B 细胞中观察到对 IP10 和 MIG 的明确迁移，但不适用于 HCL 或 MCL 患者。来自其他 NHL 的肿瘤性 B 细胞显示出异质模式。IP10 和 MIG 引起的迁移通过阻断 CXCR3 被抑制。没有观察到 IP10 和 MIG 趋化因子对恶性 B 细胞中的细胞溶质钙浓度的影响。数据表明，CXCR3 在慢性淋巴组织增生性疾病的恶性 B 细胞上表达，特别是在 CLL 患者中，它代表了一种参与恶性 B 淋巴细胞趋化性的全功能受体。

Campbell 等人使用支气管肺泡灌洗和流式细胞术（2001）确定，在正常和哮喘受试者中，归巢至肺的 T 淋巴细胞表达 CCR5 和 CXCR3，但不表达 CCR9（ 604738 ），CCR9（604738）存在于归巢至肠粘膜部位的 T 细胞或 CLA（参见 SELPLG；600738），其存在于皮肤归巢 T 细胞上。

弗里杰里奥等人（2002）证明，响应炎症，β 细胞分泌趋化因子 CXC 配体 10（CXCL10；147310 ）和 CXC 配体 9（CXCL9；601704 ），它们通过 CXCR3 特异性吸引 T 效应细胞。在缺乏这种受体的小鼠中，1 型糖尿病（ 222100 ）的发病显着延迟。因此，弗里杰里奥等人（2002）得出结论，在没有已知病因的情况下，CXCR3 代表了 1 型糖尿病早期治疗干扰的新靶点。

Booth等人使用核磁共振波谱（2002）表明 IP10（CXCL10）通过由 IP10 的 N 环和 40s 环区域形成的疏水裂隙与 CXCR3 的 N 末端相互作用，类似于其他趋化因子的相互作用表面，例如 IL8（ 146930 ）。发现了一个额外的相互作用区域，该区域由 N 末端和 IP10 的 30s 环形成的疏水裂缝组成。

烤宽面条等（2003）发现，在微血管内皮细胞系中表达后， CXCR3A 和 CXCR3B 都结合 CXCL9、CXCL10 和 CXCL11（ 604852 ），但只有 CXCR3B 结合 CXCL4（PF4；173460 ）。CXCR3A 的过表达诱导内皮细胞存活的增加，而 CXCR3B 的过表达上调凋亡通路。对 CXCL4、CXCL9、CXCL10 和 CXCL11 抑制其生长的原代微血管内皮细胞的免疫组织化学分析显示 CXCR3B 表达，但不表达 CXCR3A。CXCR3B 特异性单克隆抗体与肿瘤组织内皮细胞发生反应，提供了 CXCR3B 在体内表达的证据，并可能解释 CXC 趋化因子的血管抑制作用。

尽管趋化因子信号传导通常是混杂的，但几乎从未观察到不同趋化因子类别（CXC、CC、CX3C 和 C）成员之间的信号传导事件。Dijkstra 等人（2004）表明，在缺乏主要受体 CCR7（ 600242 ）的情况下，人 CCL21（ 602737 ）是 CXCR3 的功能性配体，可诱导成体小胶质细胞趋化，但不会诱导肾上皮细胞趋化。CCL21 诱导的趋化性可被 CXCR3 配体 CXCL10 抑制，而 CXCL10 对 CX3CL1（ 601880 ）趋化活性没有影响。荧光显微镜显示 CXCR3 主要在小胶质细胞细胞质中表达。Dijkstra 等人（2004）得出结论，通过 CXCR3 的 CCL21 信号传导取决于表达 CXCR3 的细胞背景。

Feferman 等人使用微阵列分析（2005）发现 Cxl10 及其受体 Cxcr3 在患有实验性自身免疫性重症肌无力（MG; 254200 ）的大鼠的淋巴结细胞中表达增加。实时 RT-PCR、FACS 和免疫组织化学分析证实了这些发现，并揭示了另一种 Cxcr3 趋化因子 Cxcl9 和 Tnf（ 191160 ）和 Il1b（ 147720 ）的表达上调，它们与 Ifng（ 147570 ）协同作用以诱导 Cxcl10，在肌无力大鼠的淋巴结细胞和肌肉中。用 AChR 诱导黏膜耐受后，这些基因的上调减少（见 CHRNA1；100725）片段。Feferman 等人使用 RT-PCR、流式细胞仪和荧光显微镜分析（2005）发现与年龄匹配的对照组相比，MG 患者胸腺和肌肉中 CXL10 和 CXCR3 的表达增加，验证了他们在 MG 大鼠模型中的发现。他们得出结论，CXCL10/CXCR3 信号传导与 MG 发病机制相关，并提出 CXCL10 和 CXCR3 可作为治疗 MG 的新药物靶点。

欧等人（2010）发现，患病人类肝脏发炎区域中 18% 的 T 细胞表达 Treg 标志物 FOXP3（ 300292 ）。流式细胞术分析表明，与血液 Tregs 相比，发炎的肝脏 Tregs 表达更高水平的 CCR4 和 CXCR3。粘附试验表明，Tregs 使用 CXCR3 和 α-4（ITGA4; 192975 ）/β-1（ITGB1; 135630 ）来结合和迁移，而 CCR4 没有任何作用。CCR4 配体 CCL17（ 601520 ）和 CCL22（ 602957）在健康肝脏中不存在，但它们在发炎的肝脏中由树突状细胞表达，并且这些树突状细胞与实质和间隔区域中的 CD8 T 细胞和 CCR4 阳性 Tregs 相关。离体，肝源性 Treg 迁移到树突状细胞分泌的 CCR4 配体。欧等人（2010）提出 CXCR3 通过肝窦内皮介导 Tregs 的募集，并且树突状细胞分泌 CCR4 配体，将 Tregs 募集到慢性肝炎患者的炎症部位。

通过结合分析，Struyf 等人（2011）发现人 CXCL4L1（PF4V1; 173461 ）是一种有效的血管生成抑制剂，对肝素和硫酸软骨素-E 的亲和力低于 CXCL4，并且 CXCL10 和 CXCL4L1 可以在人微血管内皮细胞上相互置换。CXCL4L1 与 CXCR3A 和 CXCR3B 结合。CXCR3 抗体阻断了 CXCL4L1 抗血管生成活性，并且通过 Lewis 肺癌的肿瘤生长和血管化评估，在用抗人 CXCR3 治疗的小鼠或缺乏 Cxcr3 的小鼠中，人 CXCL4L1 活性降低。与 CXCL4 一样，CXCL4L1 会吸引活化的 T、自然杀伤细胞和树突细胞，但与 CXCL10 和 CXCL11、百日咳毒素或抗 CXCR3 预孵育会降低或中和这种活性。斯特鲁伊夫等人（2011）得出结论，CXCR3A 和 CXCR3B 参与了 CXCL4L1 的趋化和血管效应。

远藤等人（2011 年）检查了细胞表面标志物的表达，以识别功能上不同的小鼠记忆 Th2 细胞亚群。FACS 分析表明基于 Cd62l（SELL; 153240 ）和 Cxcr3的高或低表达水平的 4 个 Th2 亚群。所有 4 个亚群均产生相当水平的 Il4（ 147780 ）和 Il13（ 147683 ），但表达低水平 Cd62l 和 Cxcr3 的 Th2 细胞（Cd62l-lo/Cxcr3-lo 细胞）选择性地产生 Il5（ 147850 ）。Il5 在 Cd62l-lo/Cxcr3-lo 细胞中的产生伴随着在 IL5 启动子处的组蛋白 H3-K4 甲基化，这是染色质允许构象的标志物。DNA 微阵列分析和定量 RT-PCR 表明 Cd44（ 107269）表达 Il5 的阳性记忆 Th2 细胞与缺乏 Il5 表达的记忆 Th2 细胞相比，Eomes（ 604615 ）和 Tbx21（ 604895 ）水平较低，Rora（ 600825 ）和Pparg（ 601487 ）水平较高。RNA 沉默表明 Eomes 下调是 Il5 表达所必需的，并且 Eomes 对 Il5 启动子处的 H3-K4 甲基化没有影响。相反，Eomes 通过抑制 Gata3 与 Il5 启动子的结合来抑制 Gata3（ 131320 ）的转录活性。Cd62l-lo/Cxcr3-lo 细胞的消耗改善了小鼠的记忆 Th2 细胞依赖性气道炎症。远藤等人（2011）得出结论，IL5 的产生优先发生在由 EOMES 表达调节的 CD62L-lo/CXCR3-lo 亚群中。

▼ 动物模型

刘等人（2006）指出，缺乏 Cxcr3 配体 Cxcl10 的小鼠对实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的易感性增强，EAE 是多发性硬化症某些方面的模型（MS; 126200 ）。他们发现，与野生型小鼠相比，缺乏 Cxcr3 的小鼠的 EAE 的特征是严重程度过大、血脑屏障破坏加剧和组织损伤增加，同时伴有 Ifng 产生减少和诱导型一氧化氮合酶（NOS2A; 163730 ）表达受损与 EAE。然而，免疫组织化学、显微镜和流式细胞仪分析表明，在 Cxcr3 -/- 和具有 EAE 的野生型小鼠之间浸润中枢神经系统的白细胞缺乏定量和定性差异。刘等人（2006）得出结论，Cxcl10 是 EAE 中最相关的 Cxcr3 配体，并且 Cxcr3 不控制 EAE 中的白细胞转移，但调节 Ifng 的产生和影响疾病严重程度的下游事件。

Erhardt 等人使用由伴刀豆球蛋白 A（ConA）诱导的免疫介导肝损伤的小鼠模型（2011）证明 Cxcr3 配体 Cxcl9、Cxcl10 和 Cxcl11 在诱导 ConA 肝炎后的肝内表达增强。与 ConA 治疗后的野生型小鼠相比，Cxcr3 -/- 小鼠出现更严重的肝损伤，血浆转氨酶活性更高，Th1/Th17 反应更明显。此外，尽管来自 Cxcr3 -/- 小鼠的 Tregs 在体外抑制试验中仍然具有免疫抑制作用，但 Cxcr3 -/- 小鼠在 ConA 再刺激时没有建立耐受性。然而，没有积累产生 Il10（124092）的 Cxcr3 阳性/Tbet（TBX21; 604895 ）阳性 Treg）在 Cxcr3 -/- 小鼠的肝脏中，就像在野生型小鼠中一样。转化为 Tregs 依赖于 Th1 反应，因为 Ifng 缺陷小鼠未能产生 Cxcr3 阳性/Tbet 阳性 Tregs。Cd25 阳性/Foxp3 阳性 Tregs 未能保护免受 ConA 诱导的肝炎，而 Cxcr3 阳性/Tbet 阳性 Tregs 保护 Cxcr3 -/- 小鼠并允许从损伤中恢复。埃哈特等人（2011）得出结论，CXCR3 阳性/TBET 阳性/IL10 阳性 Tregs 在肝脏中以 IFNG 依赖性方式产生，然后遗传到生物体中并迁移到肝脏，在那里它们限制了免疫介导的损伤。

Wuest 和 Carr（2008）发现单纯疱疹病毒 1（HSV1）的角膜感染导致 Cxcl10 -/- 小鼠神经系统中病毒滴度升高，这与脑干白细胞募集缺陷有关。从缺乏自然杀伤（NK）细胞或病毒特异性 Cd8（见186910）阳性 T 细胞的 Cxcl10 -/- 或野生型小鼠中恢复了相似水平的 HSV1。Cxcr3 -/- 小鼠的 NK 细胞募集也很差，但 Cd8 阳性细胞则没有。Wuest 和 Carr（2008）得出结论，通过 CXCL10 募集的抗原特异性 CD8 阳性 T 细胞对脑干的抗病毒反应至关重要。

奥古穆等人（2014）将 PyMT 乳腺癌细胞原位注射到缺乏 Cxcr3 的小鼠体内，与野生型小鼠相比，观察到 Il4 和 2 型巨噬细胞（M2）极化增加，伴随着大的肿瘤发展和增加的促肿瘤骨髓来源的免疫细胞。与野生型细胞相比，在用 Ifng 或 PyMT 上清液刺激后，Cxcr3 缺陷型巨噬细胞显示诱导型一氧化氮合酶上调不足。与野生型细胞相比，用 PyMT 上清液刺激的 Cxcr3 缺陷型巨噬细胞表现出增加的 Arg1（608313）产量。活化的 Cxcr3 缺陷 T 细胞也产生增加的 Il4 和 Il10。奥古穆等人（2014）得出的结论是，缺乏 Cxcr3 的巨噬细胞倾向于 M2 极化，并且它们为肿瘤促进提供了增强的环境。

空白等人（2016）发现暴露于合成双链 RNA、原型 RNA 病毒或重组 I 型干扰素（IFNB; 147640 ）会导致小鼠认知障碍和情绪变化。Ifnb 激活在脑内皮和上皮细胞上表达的 Ifnar1（ 107450 ），将 Cxcl10 释放到脑实质中，损害神经元功能。在 Ifnb 治疗后，缺乏 Cxcl10 或其受体 Cxcr3 的小鼠免受抑郁行为和学习和记忆障碍的影响。空白等人（2016）得出结论，脑内皮细胞和上皮细胞在中枢神经系统和免疫系统之间的交流中起重要作用，并且 IFNAR1 在疾病行为期间以组织特异性方式参与。他们提出 CXCL10-CXCR3 轴是治疗病毒感染和 I 型 IFN 治疗期间行为变化的靶点。