同種異體移植炎癥因子1研究進(jìn)展

鮑維佳 綜述 郝麗榮 審校

20世紀(jì)中期，人們從豬小腸黏膜分離出一種由巨噬細(xì)胞譜系產(chǎn)生的146個氨基酸多肽，將其命名為“大炎肽(daintain)[1]”；從大鼠慢性排斥的心臟移植物中克隆出一個巨噬細(xì)胞因子的 cDNA，稱為同種異體移植炎癥因子-1(allograft inflammatory factor-1 ，AIF-1)[2]。研究發(fā)現(xiàn)daintain與AIF-1蛋白的氨基酸排列和化學(xué)法測序呈高度同源，故把兩者視為同一功能蛋白。

AIF-1廣泛存在于人、鼠、牛等哺乳動物，在鯉魚、牡蠣、海綿等動物中也存在。人類AIF-1基因定位于6號染色體 6p21.3的人白細(xì)胞抗原Ⅲ類基因區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域與炎癥反應(yīng)相關(guān)。AIF-1內(nèi)含一個特征性的Ca2+結(jié)合EF-手形結(jié)構(gòu)域(DLNGNGDIDIM)、一個 44 個氨基酸殘基組成的-KR-KK-GKR-多肽激素類前體片段、幾個相互作用的PDZ結(jié)構(gòu)域及酪氨酸激酶磷酸化位點和多肽激素翻譯后修飾區(qū)等[3]，這些多生物學(xué)活性位點提示AIF-1 具有廣泛的生物學(xué)特性。AIF-1的結(jié)構(gòu)決定了它的功能，AIF-1被認(rèn)為是調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和各種炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在機(jī)體的炎癥、移植排斥、自身免疫疾病、血管病變及癌癥中發(fā)揮重要作用。

AIF-1與炎癥反應(yīng)

在白細(xì)胞介素1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)等促炎癥因子刺激下，巨噬細(xì)胞中AIF-1 表達(dá)上調(diào)，當(dāng)AIF-1過表達(dá)時，巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)和 單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)水平升高，細(xì)胞遷移能力增強(qiáng)。說明AIF-1對巨噬細(xì)胞的存活至關(guān)重要，在調(diào)節(jié)其遷移以及促炎癥方面起重要作用。AIF-1 還可調(diào)節(jié)炎癥因子刺激下的巨噬細(xì)胞系分泌特定的細(xì)胞因子如 IL-6、IL-10和IL-12等，在免疫炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[4]。

在人與大鼠足細(xì)胞及抗腎小球基膜(GBM)腎炎模型的浸潤細(xì)胞中均有AIF-1的mRNA和蛋白的表達(dá)增加，在足細(xì)胞中的表達(dá)呈陽性。在抗GBM腎炎模型中，AIF-1的上調(diào)可能主要是由于其在浸潤細(xì)胞中的表達(dá)所致[5]。單側(cè)輸尿管梗阻小鼠腎組織中，AIF-1、CD 68和α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達(dá)上調(diào)。并且在醛固酮刺激的成纖維細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)72h后，成纖維細(xì)胞標(biāo)記物α-SMA的表達(dá)上調(diào)并顯著增加FN和p38的表達(dá)，表明AIF-1在巨噬細(xì)胞中的表達(dá)是激活腎臟成纖維細(xì)胞向纖維化前表型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。AIF-1在巨噬細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)可能是通過p38信號通路促進(jìn)腎間質(zhì)纖維化的一種新機(jī)制[6]。

AIF-1 在很多炎癥性皮膚病，如牛皮癬、扁平苔癬和蕈樣霉菌病中表達(dá)上調(diào)。AIF-1主要位于病變皮膚的巨噬細(xì)胞和郎格罕氏細(xì)胞，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞的促炎癥反應(yīng)，所以通過腎上腺皮質(zhì)激素或類視黃醇類等藥物調(diào)節(jié)AIF-1的表達(dá)可對這些皮膚病的治療有所幫助[7]。

AIF-1還參與炎癥性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。 Borna 病毒感染大鼠所介導(dǎo)的非化膿性腦膜腦炎中，大鼠腦部炎癥損傷部位及鄰近的腦實質(zhì)中的小膠質(zhì)細(xì)胞就開始表達(dá)AIF-1，并且在感染24d后表達(dá)水平進(jìn)一步上調(diào)[8]。

AIF-1在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)中表達(dá)于單核細(xì)胞和滑膜成纖維細(xì)胞中，可誘導(dǎo)所培養(yǎng)的滑膜細(xì)胞增殖。有研究表明，RA患者外周血單核細(xì)胞表達(dá)AIF-1的數(shù)量增加，并與疾病活動參數(shù)相關(guān)，采用免疫組織化學(xué)方法檢測AIF-1在RA或骨關(guān)節(jié)炎(OA)滑膜組織中的表達(dá)和定位，顯示RA滑膜組織中的單個核細(xì)胞與OA關(guān)節(jié)組織相比，AIF-1有較強(qiáng)的表達(dá)，同時AIF-1的表達(dá)與其他疾病活動因子的水平，如血沉(ESR)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、血漿TNF-a、IL-6、IL-18、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等并無相關(guān)性。由此證實，AIF-1可能與RA的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，可能是一種新的細(xì)胞因子，參與了RA的免疫過程[9]。并且在甲氨喋呤治療的RA中，AIF-1的基因多態(tài)性與RA的癥狀緩解具有統(tǒng)計學(xué)意義[10]。 AIF-1還參與了神經(jīng)炎(EAN)和葡萄膜炎(EAU)等神經(jīng)系統(tǒng)的自身免疫性病變[11]。

近期研究表明，AIF-1在急性肺損傷中也有所表達(dá)，AIF-1在肺巨噬細(xì)胞中顯著表達(dá)，并且在博萊霉素致急性肺損傷小鼠支氣管肺泡灌洗液中含量增加，重組的AIF-1促進(jìn)IL-6的產(chǎn)生，證明AIF-1在急性肺損傷的發(fā)病機(jī)制中起重要作用[12]。

AIF-1與器官移植排斥

AIF-1最初是從慢性或急性異基因心臟移植排斥反應(yīng)中克隆出來的，但在正?；蛲蛐呐K移植中沒有克隆出來。AIF-1 選擇性表達(dá)于巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞，并且在γ干擾素(IFN-γ)誘導(dǎo)下顯著上調(diào)[2]。應(yīng)用半定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)技術(shù)檢測了心臟移植患者心內(nèi)膜心肌活檢標(biāo)本中AIF-1 mRNA的表達(dá)，其表達(dá)和國際心肺移植排斥反應(yīng)分級明顯相關(guān)，從而證明AIF-1與移植排斥反應(yīng)的嚴(yán)重程度相關(guān)[13]。AIF-1也直接存在于心肌細(xì)胞和單核細(xì)胞中。應(yīng)用免疫組織化學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞和單核細(xì)胞中AIF-1與細(xì)胞排斥反應(yīng)和 Quilty B病變的嚴(yán)重程度直接相關(guān)[14]。持續(xù)的抗CD4/CD8治療降低了AIF-1的表達(dá)，阻斷了同種異體心臟移植體的炎癥激活和內(nèi)膜增厚[15]，因此，AIF-1可作為同種異體心臟移植的潛在生物標(biāo)志物。在腎活檢標(biāo)本中，與CD 25、穿孔素、TNF-α等標(biāo)記物活化相比，只有AIF-1激活的巨噬細(xì)胞在臨床排斥反應(yīng)活檢組織的浸潤明顯增加，表明AIF-1可明確區(qū)分亞臨床組與臨床組，提示AIF-1可能是代表腎移植失敗的活化免疫細(xì)胞的標(biāo)志物[16]。同樣，在大鼠肝移植模型中，移植物和外周血白細(xì)胞中也可檢出AIF-1 mRNA。此外，將急性免疫排斥與慢性免疫排斥的肝移植模型比較發(fā)現(xiàn)，急性免疫排斥模型中的移植物組織與外周血白細(xì)胞中AIF-1的表達(dá)顯著增高。該研究還表明IL-10可抑制巨噬細(xì)胞中AIF-1的上調(diào)，并可挽救小體積的肝移植[17]。因此，AIF-1可作為慢性和急性器官移植排斥反應(yīng)的臨床指標(biāo)。

AIF-1與自身免疫疾病

除上述與炎癥相關(guān)的自身免疫疾病，AIF-1蛋白在系統(tǒng)性硬化癥患者肺血管和皮膚病變中也過度表達(dá)，表明AIF-1可能通過增強(qiáng)組織中 T 細(xì)胞的浸潤與分泌能力，促進(jìn)成纖維細(xì)胞纖維化，從而參與系統(tǒng)性硬化癥的早期發(fā)病[18]。還有研究證明了AIF-1在1型糖尿病中的作用，AIF-1位點的遺傳變異與挪威家族中的1型糖尿病有著獨立的聯(lián)系[19]。以上都表明了AIF-1 是自身免疫性疾病的危險因素。

AIF-1與腫瘤

近來研究發(fā)現(xiàn)，AIF-1與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后都有密切聯(lián)系。在人腦膠質(zhì)瘤中，激活的巨噬細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)AIF-1，并且其表達(dá)量與人腦膠質(zhì)瘤的惡性程度密切相關(guān)，說明AIF-1是腫瘤相關(guān)的一個獨特的標(biāo)志物[20]。人乳腺導(dǎo)管癌上皮細(xì)胞也有AIF-1的強(qiáng)表達(dá)，AIF-1基因的表達(dá)使cyclin D1 的表達(dá)上調(diào)，NF-кB的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，并且上調(diào)TNF-α激活p38MAPK信號通路，促進(jìn)乳腺腫瘤的生長[21]。也有研究表明，AIF-1通過 p38 MAPK通路來促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡，在結(jié)直腸癌中發(fā)揮抑癌作用，提示AIF-1有可能作為結(jié)直腸癌的腫瘤抑制因子和潛在的治療靶點[22]。AIF-1在宮頸癌組織中表達(dá)上調(diào)，表明AIF-1作為致癌基因在宮頸癌中發(fā)揮作用，并與宮頸癌預(yù)后相關(guān)[23]。還有研究證明，AIF-1的敲除明顯增加了胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和β連環(huán)蛋白的表達(dá)，表明AIF-1的表達(dá)水平可作為胃癌的保護(hù)性預(yù)后指標(biāo)[24]。AIF-1的表達(dá)與肝癌也密切相關(guān)，由于集落刺激因子1(CSF-1)通過 CSF1R-c-Jun-AIF1信號通路誘導(dǎo)M2極化，敲除AIF-1有可能使巨噬細(xì)胞M2極化減弱，從而減少術(shù)后肝內(nèi)再灌注。AIF-1在癌旁肝組織中的表達(dá)可作為重要的預(yù)后指標(biāo)，指導(dǎo)術(shù)后適當(dāng)?shù)淖魟┲委焄25]。

AIF-1與血管性疾病

巨噬細(xì)胞存在于動脈粥樣硬化形成的各個階段，是動脈粥樣硬化斑塊的主要細(xì)胞成分。應(yīng)用免疫組織化學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)AIF-1與CD 68陽性巨噬細(xì)胞在人冠狀動脈粥樣硬化中共定位，氧化的低密度脂蛋白對人和小鼠巨噬細(xì)胞具有的刺激作用，使AIF-1的表達(dá)高于基礎(chǔ)水平，而動脈粥樣硬化信號蛋白 Akt、p44/42 MAPK及p38激酶的磷酸化則顯著降低[26]。并且有研究證明AIF-1可使小鼠體內(nèi)的過氧化物歧化酶降低，進(jìn)而增加血液的氧化能力，使低密度脂蛋白轉(zhuǎn)化成氧化的低密度脂蛋白，參與動脈粥樣硬化鈣化的形成[27]。

冠狀動脈病變患者的CD3+淋巴細(xì)胞也表達(dá)AIF-1。AIF-1在MOLT-4 細(xì)胞中的過度表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量和遷移的增加。AIF-1與非肌肉肌動蛋白聚合和相互作用使人血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)在AIF-1介導(dǎo)的蛻皮細(xì)胞條件培養(yǎng)液中的增殖速度更快。這表明AIF-1在活化的T淋巴細(xì)胞中表達(dá)，其表達(dá)增強(qiáng)了淋巴細(xì)胞的活化，而AIF-1在活化的淋巴細(xì)胞中的表達(dá)對VSMCs的激活和CAV的發(fā)育可能有重要意義[28]。并有研究表明，AIF-1的過表達(dá)顯著促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，使微血管增多，在內(nèi)皮細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和活化中起著重要的作用，并可能參與新生血管的形成[29]。

近期有研究發(fā)現(xiàn)，AIF-1蛋白在川崎病狹窄動脈中高表達(dá)，并與巨噬細(xì)胞標(biāo)記CD68共同定位[30]?？傊?，AIF-1通過介導(dǎo)巨噬細(xì)胞、VSMCs和內(nèi)皮細(xì)胞活化等方式在血管性疾病中起到調(diào)節(jié)作用。

AIF-1與生殖系統(tǒng)疾病

小鼠的睪丸、脾臟和淋巴結(jié)中AIF-1表達(dá)較多，免疫組織學(xué)檢查顯示睪丸分化生殖細(xì)胞和脾臟紅髓巨噬細(xì)胞均為AIF-1陽性。此外，睪丸組織中的精原和精母細(xì)胞在分化成熟為精子后AIF-1表達(dá)消失，提示AIF-1參與了精細(xì)胞的成熟分化[31]。檢測AIF-1在鼠非癌前子宮組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)AIF-1的表達(dá)在發(fā)情周期中發(fā)生變化。在發(fā)情時達(dá)到高峰，而人工授精后、異基因妊娠和同基因妊娠中，AIF-1 mRNA的表達(dá)在著床前和著床期逐漸下降，提示AIF-1的產(chǎn)生與胎兒生長發(fā)育的吸收有關(guān)[32]。

其 他

有研究表明，AIF-1是由人類白脂肪細(xì)胞(WAT)與巨噬細(xì)胞作用下產(chǎn)生的因子，在肥胖婦女及與代謝表型不良的相關(guān)人群中表達(dá)增加。AIF-1可通過巨噬細(xì)胞與脂肪組織中其他類型細(xì)胞的交叉作用，在調(diào)節(jié)WAT功能中發(fā)揮旁分泌的作用[33]。同時，巨噬細(xì)胞源性AIF-1上調(diào)活性氧生成，使脂肪因子α，IL-6，抵抗素釋放增多，并抑制脂聯(lián)素的分泌。此外，它還通過下調(diào)胰島素信號來抑制胰島素刺激的葡萄糖攝取。因此，AIF-1可能與肥胖相關(guān)疾病有關(guān)[34]。還有臨床實驗推測，2型糖尿病患者血清AIF-1濃度與蛋白尿和估算的腎小球濾過率(eGFR)密切相關(guān)。測定284例2型糖尿病患者的血清AIF-1濃度并收集臨床數(shù)據(jù)，用t檢驗、方差分析和多元線性回歸分析等方法分析后發(fā)現(xiàn)血清AIF-1濃度與尿蛋白排泄率(UAE)的對數(shù)呈正相關(guān)，與eGFR呈負(fù)相關(guān)，并且其與UAE對數(shù)和eGFR之間均獨立相關(guān)，表明血清AIF-1濃度可能成為糖尿病腎病及巨噬細(xì)胞活化的臨床指標(biāo)[35]。

小結(jié)：AIF-1是一種高度保守的炎癥反應(yīng)支架蛋白，主要由巨噬細(xì)胞和活化T細(xì)胞表達(dá)，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、趨化因子和iNOS等炎癥介質(zhì)的表達(dá)，參與炎癥反應(yīng)，并且在多種疾病的發(fā)展中，如移植排斥反應(yīng)、自身免疫性疾病、腫瘤、血管性疾病和生殖系統(tǒng)疾病等均有重要作用。在這些疾病中，AIF-1表達(dá)的分子機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步深入研究，使AIF-1的轉(zhuǎn)錄或表達(dá)成為這些疾病的臨床標(biāo)志或治療靶點，從而幫助相關(guān)疾病的診斷和治療。