MFG-E8 對腸黏膜保護作用的研究進展

陳 麗 綜述，向軍英 審校

川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，四川 南充637000

乳脂肪球表皮生長因子8(milk fat globule epidermal growth factor 8，MFG-E8)是一種位于細胞膜上的親脂性糖蛋白，其最早于1990 年在小鼠乳房上皮細胞的乳汁脂肪球內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，并因此而得名［1］。但MFGE8 并沒有引起學者注意，直至2002 年Hanayama 等［2］研究表明MFG-E8 可通過在巨噬細胞與凋亡細胞間建立橋梁，增強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用，及2004 年Hanayama 等［3］研究發(fā)現(xiàn)MFG-E8 可促進巨噬細胞對凋亡細胞的清除，當這一功能下降或缺失時可以誘發(fā)自身免疫性疾病后，MFG-E8 逐漸成為近幾年的研究焦點。MFG-E8 的其他重要作用也被逐步發(fā)現(xiàn)。

1 MFG-E8 的結(jié)構及表達

人類與小鼠均具有MFG-E8 基因，MFG-E8 基因存在于小鼠的7 號染色體，人的15 號染色體即15q25［4］。MFG-E8 由兩個不同的結(jié)構域組成，分別是羧基末端和氨基末端。羧基末端又由兩個與凝血因子Ⅴ和凝血因子Ⅷ結(jié)構域同源的C 樣結(jié)構域組成。在第二個羧基末端結(jié)構域中含有1 個可置換的氨基，這可以與磷脂酰絲氨酸結(jié)構形成連接［5］。而氨基末端由兩個重復的表皮生長因子樣結(jié)構域組成，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)整合蛋白素結(jié)構存在于第二個表皮生長因子樣結(jié)構域，其可與α5β3 蛋白結(jié)構形成連接。MFG-E8 參與巨噬細胞吞噬凋亡細胞，主要通過在巨噬細胞表面的α5β3 與凋亡細胞表面的磷酯酰絲氨酸形成信號連接，從而增強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用［2，6］。

雖然MFG-E8 最先發(fā)現(xiàn)于乳腺乳汁中，但最近的研究表明MFG-E8 在生理條件下也存在于其他各種組織中，如大腦、心臟、肺、腸、肝臟、腎臟［7-9］。且在各個組織，MFG-E8 表達于多種細胞，包括上皮細胞、巨噬細胞、淋巴細胞、樹突狀細胞、纖維細胞、血管平滑肌細胞、星形膠質(zhì)細胞等［10］。精原細胞分泌MFG-E8 可以介導精子和卵子的黏附，促進精卵結(jié)合［11］。附睪上皮細胞分泌MFG-E8 可以維持附睪上皮細胞的完整性，并促進附睪上皮細胞的黏附［12］。雌性小鼠乳腺上皮細胞MFG-E8 的缺失，可以導致乳腺導管上皮細胞發(fā)育不良。最近的研究表明MFG-E8 參與敗血癥［13］、臟器缺血再灌注［14］、動脈粥樣硬化及神經(jīng)退行性變的發(fā)病機制［15］。有實驗表明MFG-E8 在小鼠腸道各個組織表達，比如胃、小腸、大腸，然而其在結(jié)腸組織的表達水平比胃和小腸明顯高得多，且高表達于結(jié)腸單核細胞［16］。有實驗應用免疫熒光組織化學法在腸黏膜巨噬細胞檢測到MFG-E8 的表達［17］。

2 MFG-E8 對腸黏膜的保護作用

MFG-E8 除了具有上述的增強吞噬和清除凋亡細胞的功能，還可以減輕腸黏膜炎癥及通過促進腸黏膜上皮細胞的移行進而促進黏膜的修復，增強腸黏膜屏障［18］。腸黏膜屏障主要由生物屏障、機械屏障、免疫屏障構成。機械屏障主要由腸黏膜上皮細胞及其之間的緊密連接構成。許多胃腸道疾病的發(fā)生、發(fā)展過程都可引起腸黏膜的損傷，進而破壞腸黏膜屏障，加重疾病的進展。因而早期阻斷腸黏膜的損傷，促進腸黏膜的修復對疾病的治療有重要意義。MFG-E8 作為一種親脂性糖蛋白，大量存在于腸黏膜上皮細胞、巨噬細胞中，發(fā)揮著對抗炎癥并促進黏膜修復的作用，它的這些功能除了依賴于增強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用，還與多種新的分子機制有關。

2.1 抗炎、抗凋亡作用 已有大量研究表明，在小鼠腸炎模型腸黏膜中可以檢測到MFG-E8 的明顯變化。如在葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的小鼠急性潰瘍性結(jié)腸炎模型中檢測到腸黏膜MFG-E8 表達明顯降低，在疾病恢復期表達逐漸升高［19］。用TNBS(三硝基苯磺酸)誘導小鼠潰瘍性結(jié)腸炎，MFG-E8 在急性期表達水平降低，恢復期升高［20］。有研究報道［18］在潰瘍性結(jié)腸炎患者中，MFG-E8 的表達水平也出現(xiàn)類似的變化。在盲腸結(jié)扎和穿刺導致的小鼠敗血癥模型中［13］檢測到MFG-E8 表達量明顯減少。而且，在小腸缺血再灌注模型導致的嚴重腸道炎癥和損傷中，檢測到MFGE8 在脾臟及其他受影響的組織器官中的表達均降低［7］。在DSS 誘導的小鼠結(jié)腸炎癥中，MFG-E8 基因被敲除的小鼠腸道炎癥明顯比野生型小鼠腸道炎癥嚴重，表明MFG-E8 在對抗腸道炎癥中扮演著重要角色［17］。上述這些研究都表明，MFG-E8 的表達水平在腸道黏膜炎癥的急性期及嚴重炎癥時明顯降低。

然而，通過外源性重組MFG-E8 干預，發(fā)現(xiàn)小鼠腸道黏膜損傷明顯減輕。最近研究報道，MFG-E8 可以通過干預α5β3 信號通路減輕腸道黏膜炎癥。外源性重組MFG-E8 治療小鼠急性腸炎中的腸黏膜損傷，主要通過限制核因子NF-κB 的活性進而使促炎介質(zhì)如TNF-α、IL-1 等表達下調(diào)［16］。OPN 是細胞外的磷蛋白，包含RGD 結(jié)構域，其主要表達在巨噬細胞;LPS 是細胞外的脂多糖，可以與腸黏膜細胞表面的TLR4 相結(jié)合;當OPN 與細胞中α5β3 信號綁定后，α5β3 整合素蛋白可使大量FAK 磷酸化，激活核因子NF-κB，激活的NF-κB 進入細胞核，促使細胞核產(chǎn)生大量的炎性細胞因子如TNF-α、IL-1 等。這些炎性因子一方面可以引起腸黏膜炎癥，損傷腸黏膜;另一方面可以激活更多的核因子NF-κB 進而引起更多的炎性因子被釋放，形成一個惡性循環(huán);而LPS 對腸黏膜細胞TLR4 的刺激又可使大量FAK 磷酸化，反過來增強外源性的OPN與α5β3 整合素蛋白的綁定;大量體外實驗研究表明，MFG-E8 可以阻斷OPN 與細胞中α5β3 信號綁定，調(diào)節(jié)α5β3 整合素蛋白下游的信號傳導通路;也可使LPS引起NF-κB 的活性降低，通過阻斷OPN 的綁定，還可以調(diào)節(jié)α5β3 整合素蛋白下游的信號傳導通路(見圖1)。與OPN 相似，在結(jié)腸炎中，HMGB1 高遷移率組蛋白也可以直接與細胞表面的α5β3 整合素蛋白綁定導致組織損傷。MFG-E8 同樣可以強有力地阻斷HMGB1 與細胞表面的α5β3 整合素蛋白的綁定，改善組織損傷［21］。近年來，又出現(xiàn)了新的觀點，MFG-E8不僅可以促進吞噬細胞對凋亡細胞的吞噬及通過信號傳導方式減輕腸黏膜炎癥，MFG-E8 還可以抑制細胞的凋亡。有實驗將慢病毒傳導到MFG-E8 沉默的腸上皮細胞，然后檢測其凋亡率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MFG-E8 沉默組的凋亡率明顯增高，證實MFG-E8 對腸上皮細胞起到了內(nèi)源性抑制凋亡的作用［18］。但其抑制凋亡的具體機制目前尚不清楚。

圖1 MFG-E8 的分子結(jié)構及抗炎機制Fig 1 The molecular structure of the MFG-E8 and anti-inflammatory mechanism

2.2 促進腸黏膜修復作用 腸黏膜受損傷后的修復過程，主要是腸上皮細胞從隱窩底部起源分化并逐步移行至黏膜損傷部位，對損傷的腸黏膜上皮細胞進行替換，同時覆蓋裸露出來的上皮下組織的過程。已有實驗在體外損傷愈合模型中用外源性重組MFG-E8 對腸上皮細胞進行干預，研究MFG-E8 是否可以促進腸上皮細胞的遷移，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MFG-E8 可以通過PKC 機制促進腸上皮細胞沿著隱窩絨毛軸向損傷處移行［22］。除此之外，通過在盲腸結(jié)扎和穿刺導致的小鼠敗血癥模型中，用外源性重組MFG-E8 治療小鼠，檢測到MFG-E8 通過綁定到受傷的腸上皮細胞的暫時暴露的PS 受體，可以加快腸黏膜的愈合［13］。在DSS 和TNBS誘導的小鼠結(jié)腸炎模型中，通過免疫組化和蛋白印記法檢測到MFG-E8 表達水平在結(jié)腸炎恢復期明顯增高，MFG-E8 可以促進腸黏膜上皮細胞的移行進而促進腸黏膜愈合。除此之外，血管的再生在腸黏膜的修復中也非常重要。相關研究表明，在生理及病理情況下，MFG-E8 通過綁定到內(nèi)皮細胞α5β3 整合素蛋白上，可加速血管內(nèi)皮生長因子使血管再生，從而促進結(jié)腸損傷腸黏膜組織的恢復［23］。

3 展望

MFG-E8 在多種動物模型中的重要作用已被逐步發(fā)現(xiàn)。大量研究證實MFG-E8 對于受損傷的腸黏膜同時具有抗炎和促進黏膜上皮細胞再生和移行的作用。在消化系統(tǒng)疾病中，有研究報道MFG-E8 還可以明顯改善肝臟缺血再灌注導致的肝細胞損傷［24］。對于慢性胰腺炎，MFG-E8 也有抗炎作用，還可改善胰腺纖維化及疼痛感［25］。雖然通過大量的動物實驗，我們得出了以上這些發(fā)現(xiàn)，但MFG-E8 在腸道黏膜損傷與修復中的作用及機制仍然有待進一步探索。從另一方面來說，關于MFG-E8 在人類腸黏膜的作用及機制的研究，目前主要是借助于大量的動物實驗，而具體作用于人類的研究目前還鮮有報道［18］?？偟膩碚f，這些研究結(jié)果為未來研究MFG-E8 在胃腸道疾病中腸黏膜損傷方面提供了新的方向和治療思路。

［1］ Stubbs JD，Lekutis C，Singer KL，et al. cDNA cloning of a mouse mammary epithelial cell surface protein reveals the existence of epidermal growth factor-like domains linked to factor Ⅷ-like sequences［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，1990，87(21):8417-8421.

［2］ Hanayama R，Tanaka M，Miwa K，et al. Identification of a factor that links apoptotic cells to phagocytes［J］. Nature，2002，417(6885):182-187.

［3］ Hanayama R，Tanaka M，Miyasaka K，et al. Autoimmune disease and impaired uptake of apoptotic cells in MFG-E8-deficient mice［J］. Science，2004，304(5674):1147-1150.

［4］ Collins C，Nehlin JO，Stubbs JD，et al. Mapping of a newly discovered human gene homologous to the apoptosis associated-murine mammary protein，MFG-E8，to chromosome 15q25［J］. Genomics，1997，39(1):117-118.

［5］ Lin L，Huai Q，Huang M，et al. Crystal structure of the bovine lactadherin C2 domain，a membrane binding motif，shows similarity to the C2 domains of factor V and factor Ⅷ［J］. J Mol Biol，2007，371(3):717-724.

［6］ Liu Y，Yang X，Guo C，et al. Essential role of MFG-E8 for phagocytic properties of microglial cells［J］. PLoS One，2013，8(2):e55754.

［7］ Cui T，Miksa M，Wu R，et al. Milk fat globule epidermal growth factor 8 attenuates acute lung injury in mice after intestinal ischemia and reperfusion ［J］. Am J Respir Crit Care Med，2010，181 (3):238-246.

［8］ Neher JJ，Emmrich JV，F(xiàn)ricker M，et al. Phagocytosis executes delayed neuronal death after focal brain ischemia［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2013，110(43):E4098-E4107.

［9］ Matsuda A，Wu R，Jacob A，et al. Protective effect of milk fat globule-epidermal growth factor-factor Ⅷafter renal ischemia-reperfusion injury in mice［J］. Crit Care Med，2011，39(9):2039-2047.

［10］ Lauber K，Keppeler H，Munoz LE，et al. Milk fat globule-EGF factor 8 mediates the enhancement of apoptotic cell clearance by glucocorticoids［J］. Cell Death Differ，2013，20(9):1230-1240.

［11］ Raymond AS，Elder B，Ensslin M，et al. Loss of SED1/MFG-E8 results in altered luminal physiology in the epididymis［J］. Mol Reprod Dev，2010，77(6):550-563.

［12］ Raymond A，Ensslin MA，Shur BD. SED1/MFG-E8:a bi-motif protein that orchestrates diverse cellular interactions ［J］. J Cell Biochem，2009，106(6):957-966.

［13］ Qiang X，Li J，Wu R，et al. Expression and characterization of recombinant human milk fat globule-EGF factor Ⅷ［J］. Int J Mol Med，2011，28(6):1071-1076.

［14］ Wu R，Dong W，Wang Z，et al. Enhancing apoptotic cell clearance mitigates bacterial translocation and promotes tissue repair after gut ischemia-reperfusion injury ［J］. Int J Mol Med，2012，30 (3):593-598.

［15］ Fricker M，Neher JJ，Zhao JW，et al. MFG-E8 mediates primary phagocytosis of viable neurons during neuroinflammation［J］. J Neurosci，2012，32(8):2657-2666.

［16］ Aziz MM，Ishihara S，Mishima Y，et al. MFG-E8 attenuates intestinal inflammation in murine experimental colitis by modulating osteopontin-dependent alphavbeta3 integrin signaling［J］. J Immunol，2009，182(11):7222-7232.

［17］ Chogle A，Bu HF，Wang X，et al. Milk fat globule-EGF factor 8 is a critical protein for healing of dextran sodium sulfate-induced acute colitis in mice［J］. Mol Med，2011，17(5-6):502-507.

［18］ Zhao QJ，Yu YB，Zuo XL，et al. Milk fat globule-epidermal growth factor 8 is decreased in intestinal epithelium of ulcerative colitis patients and thereby causes increased apoptosis and impaired wound healing［J］. Mol Med，2012，18:497-506.

［19］ Mishiro T，Kusunoki R，Otani A，et al. Butyric acid attenuates intestinal inflammation in murine DSS-induced colitis model via milk fat globule-EGF factor 8［J］. Lab Invest，2013，93(7):834-843.

［20］ Otani A，Ishihara S，Aziz MM，et al. Intrarectal administration of milk fat globule epidermal growth factor-8 protein ameliorates murine experimental colitis［J］. Int J Mol Med，2012，29(3):349-356.

［21］ Friggeri A，Yang Y，Banerjee S，et al. HMGB1 inhibits macrophage activity in efferocytosis through binding to the alphavbeta3-integrin［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2010，299(6):C1267-C1276.

［22］ Bu HF，Zuo XL，Wang X，et al. Milk fat globule-EGF factor 8/lactadherin plays a crucial role in maintenance and repair of murine intestinal epithelium［J］. J Clin Invest，2007，117(12):3673-3683.

［23］ Wang M，Wang HH，Lakatta EG. Milk fat globule epidermal growth factor Ⅷsignaling in arterial wall remodeling［J］. Curr Vasc Pharmacol，2013，11(5):768-776.

［24］ Matsuda A，Jacob A，Wu R，et al. Milk fat globule-EGF factor Ⅷameliorates liver injury after hepatic ischemia-reperfusion［J］. J Surg Res，2013，180(1):e37-e46.

［25］ D'Haese JG，Demir IE，Kehl T，et al. The impact of MFG-E8 in chronic pancreatitis:potential for future immunotherapy?［J］. BMC Gastroenterol，2013，13:14.