Il6st-flox 基因敲除小鼠

Il6st，也称为gp130，是白介素-6受体家族的一员，与LIF受体β共同组成白介素-6家族细胞因子受体复合物。该受体复合物不仅被白介素-6所利用，还与睫状神经营养因子(CNTF)、肿瘤坏死因子M、心房营养因子1(CT1)和心房营养因子样细胞因子(CLC)等细胞因子相互作用。尽管LIF受体复合物在信号转导机制上存在相似性（JAK/STAT、MAPK和PI3K），但LIF在不同细胞类型中却表现出矛盾的效果，包括刺激或抑制细胞增殖、分化和存活[1]。

在STAT3超IgE综合征（HIES）中，STAT3基因的显性负突变导致了广泛的免疫缺陷，包括先天性和适应性免疫，以及骨骼、结缔组织和血管功能的缺陷。STAT3-HIES患者表现出多种临床表现，包括湿疹、葡萄球菌和真菌性皮肤和肺部感染、脊柱侧凸和轻微创伤性骨折、血管扭曲和动脉瘤。研究STAT3-HIES的病理生理学，包括JAK-STAT通路、白介素6和17以及Th17淋巴细胞的作用，已经取得了进展，并且已经发现了表型复制，如IL6ST和ZNF341基因的突变[2]。

在败血症中，炎症和败血症可以导致重症监护室获得性无力（ICUAW）。白介素-6血浆水平升高是ICUAW的风险因素。白介素-6信号传导涉及糖蛋白130（gp130）受体和JAK/STAT通路，但其在大鼠败血症诱导的肌肉萎缩中的作用尚不清楚。研究发现，在ICUAW患者的骨骼肌中，白介素-6靶基因SOCS3的表达增加，表明JAK/STAT通路被激活。研究假设白介素-6/gp130通路介导ICUAW肌肉萎缩。通过RNA测序、基因表达和蛋白质含量分析，研究了IL-6/gp130/JAK2/STAT3通路在C2C12肌管中的作用。缺乏Il6st的小鼠（cKO）和野生型（WT）小鼠，以及用JAK2抑制剂AG490或载体处理的小鼠，接受了盲肠结扎和穿刺术（CLP）或假手术处理。研究发现，败血症小鼠的肌肉中IL-6信号传导和JAK/STAT信号传导通路被激活，并持续至少96小时。白介素-6处理C2C12肌管可诱导STAT3磷酸化和Socs3 mRNA表达，并导致肌管萎缩。敲低Il6st可降低白介素-6诱导的STAT3磷酸化和Socs3 mRNA表达，以及肌管萎缩。JAK2或STAT3的抑制降低了白介素-6诱导的Socs3 mRNA表达，并减轻了白介素-6诱导的肌管萎缩。CLP手术的败血症小鼠的TA肌肉中，STAT3磷酸化和Socs3 mRNA表达增加，而败血症Il6st-cKO小鼠中则降低。CLP导致TA肌肉重量减轻，而Il6st-cKO小鼠则减轻了这种肌肉萎缩。IL-6通过gp130/JAK2/STAT3通路介导败血症诱导的肌肉萎缩，可能对ICUAW的发生有贡献[3]。

超IgE综合征是一组罕见的原发性免疫缺陷，其特征是湿疹、反复的皮肤和呼吸道感染以及血清IgE水平升高。除了已知的STAT3和DOCK8基因突变外，ZNF341、CARD11、ERBB2IP、IL6R和IL6ST基因的突变也可能导致该疾病。主要临床表现包括新生儿皮疹、类似特应性皮炎的湿疹、细菌和病毒性皮肤感染、冷脓肿、可能伴有肺部并发症的呼吸道感染、过敏、胃肠道表现、恶性肿瘤和结缔组织异常。诊断仍然是一个挑战，因为特别是在生命的早期阶段，很难将其与其他以湿疹和高IgE为特征的病理状态区分开来，如特应性皮炎。已经开发了多种评分和诊断途径，但寻求基因诊断至关重要。治疗基于预防和对感染进行早期治疗、细致的皮肤护理、静脉注射免疫球蛋白和HSCT，在某些HIES亚型中，HSCT可以改变预后。预后与受影响的基因有关，但也与早期诊断、及时治疗感染和早期HSCT有关[4]。

生物信息学分析表明，IL6ST可能是三阴性乳腺癌（TNBC）的潜在抑癌基因。该研究旨在确定与TNBC显著相关的基因，并进一步分析其预后意义。利用癌症基因组图谱（TCGA）TNBC数据库和来自基因表达综合数据库（GEO）的GSE76275基因表达谱，探索了TNBC与正常组织和非TNBC乳腺癌组织之间的差异共表达基因。差异基因表达和加权基因共表达网络分析确定了24个差异共表达基因。功能注释表明，这些基因主要富集在代谢、膜和蛋白质结合等过程中。蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络进一步确定了10个中心基因，其中5个（MAPT、CBS、SOX11、IL6ST和MEX3A）在独立数据集（GSE38959）中得到证实。此外，与TNBC组织相比，CBS和MEX3A的表达上调，而IL6ST的表达下调。此外，IL6ST表达较低与TNBC患者的总体生存率较差相关。因此，IL6ST可能在TNBC进展中发挥重要作用，并可能成为TNBC诊断和治疗的抑癌基因[5]。

为了研究IL6ST在前列腺癌中的作用，研究人员在Pten缺乏的前列腺癌小鼠模型中，通过基因细胞自主激活IL6ST信号传导，并检查了前列腺癌患者中IL6ST的表达。研究发现，在前列腺上皮细胞中，遗传细胞自主激活IL6ST受体可触发STAT3信号传导并显著减少体内肿瘤生长。机制上，遗传激活IL6ST信号传导通过STAT3/ARF/p53轴介导衰老，并招募细胞毒性T细胞，最终阻碍肿瘤进展。在前列腺癌患者中，高IL6ST mRNA表达水平与更好的无复发生存率、增加的衰老信号以及从免疫冷肿瘤到免疫热肿瘤的转变相关。这些发现表明，IL6ST/STAT3在致癌作用中具有情境依赖性作用，并在前列腺癌发展中通过诱导衰老和免疫细胞募集发挥肿瘤抑制作用。研究挑战了阻断IL6ST/STAT3信号传导作为功能性前列腺癌治疗的普遍概念，并提出了细胞自主IL6ST激活作为一种新的治疗策略[6]。

基因组多发性硬化症风险变异调节ANKRD55-IL6ST基因区域在未成熟树突状细胞中的表达。ANKRD55基因内单核苷酸多态性（SNP）与多发性硬化症（MS）和类风湿性关节炎的风险相关。风险等位基因与ANKRD55和邻近的IL6ST（gp130）基因在健康对照的CD4+ T淋巴细胞中的表达水平升高有关。ANKRD55的生物学功能、其在免疫系统中的作用以及除淋巴细胞以外的细胞表达来源尚未被表征。研究发现，在幼稚单核细胞来源的树突状细胞（moDC）中，单核细胞在IL-4/粒-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）存在下获得表达ANKRD55的能力。ANKRD55的表达水平在维甲酸激动剂AM580的作用下进一步升高，但在用干扰素（IFN）-γ和脂多糖（LPS）成熟后下调。在moDC的细胞核中检测到ANKRD55，存在于核斑点中。还分析了相邻的IL6ST、IL31RA和SLC38A9基因。值得注意的是，在健康对照中，MS风险SNP基因型对幼稚moDC中的ANKRD55和IL6ST表达的影响与CD4+ T细胞中的影响相反。这种影响对部分相关SNP rs13186299更强，该SNP位于与主要MS风险SNP相似的位置，位于ANKRD55内含子中。在MS患者中，主要GWAS MS风险SNP rs7731626与CD4+ T细胞中的ANKRD55表达水平相关。MoDC特异性ANKRD55和IL6ST mRNA水平根据疾病的不同临床形式显示出显著差异，但与基因型无关。还测量了血清sgp130水平，发现rs7731626保护性等位基因纯合子的水平更高。该研究表征了moDC中ANKRD55的表达，并表明单核细胞向树突状细胞的分化是可能受MS风险SNP影响的过程[7]。

α-突触核蛋白的聚集促进了神经炎症和神经元凋亡，最终导致帕金森病（PD）的发病机制。研究发现，与未刺激的巨噬细胞相比，α-突触核蛋白诱导的巨噬细胞中长链非编码RNA IL6ST-AS及其反义链IL6ST的表达存在显著差异。IL6ST是微胶质细胞膜中IL6R/IL6ST复合物的关键成分，该复合物识别外源性炎症因子，如IL6。研究表明，IL6与IL6R/IL6ST复合物的结合可以激活JAK2-STAT3通路，并促进胶质细胞中过度的免疫反应。同时，STAT3的磷酸化和激活可以增加HIF1A的转录，HIF1A编码与细胞毒性损伤相关的缺氧诱导因子。结果表明，α-突触核蛋白诱导的IL6ST-AS过表达可以抑制HMC3细胞中IL6ST的表达和JAK2-STAT3通路的激活。此外，STAT3的减少导致HIF1A转录抑制，并在与α-突触核蛋白诱导的HMC3细胞共培养的SH-SY5Y细胞中加速氧化应激损伤。这些发现表明，IL6ST-AS是调节微胶质细胞活化和神经元坏死的重要因子，在PD的进展中发挥作用。在HMC3和SH-SY5Y细胞共培养系统中，IL6ST-AS的过表达通过IL6ST-AS/STAT3/HIF-1α轴导致微胶质细胞功能障碍和神经毒性。研究揭示了α-突触核蛋白、IL6ST、STAT3和HIF-1α在PD病理过程中的关系，并为PD的发病机制提供了新的炎症假说[8]。

通过研究IL-11介导的信号传导和与人类IL6ST变异相关的免疫缺陷，发现IL-11和IL-6通过组装细胞表面受体gp130激活信号传导；然而，信号是如何跨膜传递以指导细胞反应尚不清楚。研究发现，IL-11受体识别复合物的冷冻电镜结构，发现gp130结合界面的差异可能驱动信号传导结果。研究了IL6ST基因编码的gp130突变如何导致信号传导受损，而不阻止细胞因子结合。通过冷冻电镜解决了IL-11和IL-6与人类疾病相关突变的gp130复合物的结构。结合分子动力学模拟，发现疾病相关变异导致灵活性增加，包括细胞因子结合核心内的运动和细胞外结构域之间的距离增加。然而，随着跨膜螺旋离开膜，这些距离被最小化，表明信号传导和二聚体开关模式的几何形状的严格性[9]。

综上所述，Il6st基因在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括免疫调节、炎症反应、细胞增殖和分化、肿瘤抑制和神经炎症等。Il6st基因的表达和功能受到多种因素的调节，包括基因突变、表观遗传修饰和环境因素等。Il6st基因的研究有助于深入理解其在不同疾病中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。