MFG-E8參與細(xì)胞凋亡機(jī)制及在慢性阻塞性肺疾病中作用的研究進(jìn)展*

王秋實(shí) 綜述，王導(dǎo)新 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科 400010)

細(xì)胞凋亡是由基因控制的自主有序的死亡，對(duì)維持組織及器官穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用。乳脂球表皮生長(zhǎng)因子8(MFG-E8)因含有特殊的結(jié)構(gòu)域，可將凋亡細(xì)胞帶入吞噬細(xì)胞，同時(shí)它可通過(guò)一定的途徑抑制細(xì)胞凋亡及炎性反應(yīng)，故其在細(xì)胞凋亡中起著重要作用。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是氣道炎細(xì)胞浸潤(rùn)積聚導(dǎo)致的一種以小氣道阻塞，支氣管周?chē)w維化和氣道壁的破壞為特征的疾病，它是世界上最常見(jiàn)的慢性呼吸道疾病，是導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病死亡的主要原因。過(guò)去幾年的研究已經(jīng)產(chǎn)生了關(guān)于MFG-E8在多種疾病中的作用的豐富知識(shí)，在幾種威脅生命的疾病動(dòng)物模型中，如結(jié)腸炎，腎、肝和腸缺血再灌注等，MFG-E8為減輕炎癥和改善預(yù)后的重要因素，為治療提供了很大的潛力，故MFG-E8在COPD中的治療潛力可進(jìn)一步研究。

1 MFG-E8及其參與細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制

MFG-E8是一種外周膜糖蛋白，其命名是因最初發(fā)現(xiàn)鑲嵌于乳汁脂肪球膜表面[1]。人體多種器官、細(xì)胞和體液中均可分離到MFG-E8。研究顯示，在未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞和未分化巨噬細(xì)胞內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的MFG-E8，而其成分在成熟后減少[2]。MFG-E8參與多種細(xì)胞相互作用，包括對(duì)凋亡細(xì)胞的吞噬作用，精子與卵子的黏附，腸黏膜的修復(fù)，乳腺分支形態(tài)發(fā)生，血管生成等[3]。MFG-E8不僅可加速各種器官中各種凋亡細(xì)胞的清除，還包括不需要的碎片、微泡、細(xì)胞核和其他分子的清除[3]。凋亡的過(guò)程主要為吞噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞的過(guò)程。完整已凋亡細(xì)胞的有效吞噬是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵終點(diǎn)，防止?jié)撛诘挠泻蛎庖咴约?xì)胞內(nèi)物質(zhì)從垂死細(xì)胞中釋放，從而保持周?chē)M織的完整性和功能，是防止繼發(fā)性壞死和炎癥所必需的[4]。MFG-E8含有2個(gè)表皮生長(zhǎng)因子(EGF)重復(fù)序列的N末端結(jié)構(gòu)域，在第2個(gè)EGF結(jié)構(gòu)域中具有與整合素結(jié)合RGD基序(精氨酸-甘氨酸-天門(mén)冬氨酸)，其與avb3和avb5整合素異二聚體結(jié)合，以促進(jìn)細(xì)胞黏附和誘導(dǎo)整合素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。1個(gè)黏蛋白樣結(jié)構(gòu)域和2個(gè)重復(fù)的盤(pán)狀蛋白樣結(jié)構(gòu)域(C結(jié)構(gòu)域)組成，2個(gè)C結(jié)構(gòu)域是膜結(jié)合所必需的,吞噬細(xì)胞在遇到凋亡細(xì)胞時(shí)會(huì)分泌MFG-E8，其C-末端結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)與凋亡細(xì)胞表面暴露的磷脂酰絲氨酸和磷脂酰乙醇胺殘基的連接并將其帶入吞噬細(xì)胞吞噬,因C末端F5/8C結(jié)構(gòu)域?qū)?xì)胞膜表面磷脂結(jié)合的特異性，RGD基序與吞噬細(xì)胞上表達(dá)的整合素結(jié)合，使MFG-E8已被鑒定為許多系統(tǒng)中凋亡細(xì)胞去除的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[3，5]。Rho家族GTP酶是介導(dǎo)凋亡細(xì)胞吞入的重要蛋白酶，由Rac1、Cdc42和RhoA組成，已被公認(rèn)為參與細(xì)胞骨架重組的調(diào)節(jié)因子，MFG-E8與αvβ5整合素結(jié)合后與DOCK180相互作用激活Rac1，Rac1在質(zhì)膜上聚集形成膜突起，有利于參與巨噬細(xì)胞的吞噬作用[6-8]。目前研究發(fā)現(xiàn)，MFG-E8對(duì)細(xì)胞凋亡及維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)平衡具有重要作用。ASANO等[4]報(bào)道了一種名為D89E的MFG-E8突變體，攜帶RGD基序點(diǎn)突變，抑制了多種吞噬細(xì)胞對(duì)凋亡細(xì)胞的吞噬作用。由于脾臟生發(fā)中心的凋亡細(xì)胞浸潤(rùn)，MFG-E8敲除小鼠可自發(fā)產(chǎn)生有害的自身免疫疾病[9]。在細(xì)菌脂多糖(LPS)刺激下，MFG-E8可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子-3(STAT-3)和細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子-3(SOCS3)活化，上調(diào)的SOCS3又與核因子κB(NF-κB) p65相互作用，促進(jìn)LPS誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子α(TNF-α)產(chǎn)生的TLR4信號(hào)傳導(dǎo)的負(fù)調(diào)節(jié)，從而減弱巨噬細(xì)胞的促炎刺激[10]。MFG-E8以半胱天冬酶-3依賴(lài)性方式從凋亡內(nèi)皮細(xì)胞釋放，通過(guò)增加信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和STAT-3的磷酸化介導(dǎo)巨噬細(xì)胞重編程，將巨噬細(xì)胞重編程為抗炎細(xì)胞，這種凋亡微環(huán)境誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中的表型轉(zhuǎn)換對(duì)維持局部組織穩(wěn)態(tài)是重要的[11]。有研究探討了在創(chuàng)傷性腦損傷中MFG-E8在凋亡中的作用及其潛在機(jī)制，認(rèn)為其是通過(guò)整合素-β3/FAK/PI3K/AKT信號(hào)傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)凋亡，可顯著增強(qiáng)該通路相關(guān)的表達(dá)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了人重組MFG-E8抑制神經(jīng)元細(xì)胞凋亡并提供神經(jīng)保護(hù)作用[12]。KOMURA等[13]的研究發(fā)現(xiàn)在多微生物引起的敗血癥中MFG-E8的下調(diào)是通過(guò)LPS-CD14途徑介導(dǎo)的，最終導(dǎo)致凋亡細(xì)胞的累積。在急性酒精暴露下，機(jī)體通過(guò)活性氧化物依賴(lài)性機(jī)制抑制MFG-E8基因表達(dá)而損害巨噬細(xì)胞的胞葬作用，而用酒精慢性喂養(yǎng)小鼠導(dǎo)致血清中高遷移率族蛋白B1(HMGB1)水平增加。進(jìn)一步研究顯示HMGB1與MFG-E8競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合αvβ3，并降低巨噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞的能力[14]。MFG-E8表達(dá)的異常導(dǎo)致許多病理狀態(tài)，目前仍需更多的研究來(lái)了解MFG-E8在疾病中的功能及其在相關(guān)信號(hào)通路中的作用。

2 MFG-E8與COPD

隨著老齡化和吸煙人口的增加，COPD的病死率居高不下，盡管在癥狀治療和預(yù)防急性發(fā)作方面取得了進(jìn)展，但很少有情況來(lái)改善疾病情況或影響病死率，故需要更好地了解導(dǎo)致COPD的復(fù)雜疾病機(jī)制[15]。COPD的發(fā)病機(jī)制主要包括炎癥機(jī)制、蛋白酶-抗蛋白酶失衡機(jī)制、氧化應(yīng)激機(jī)制。此外，近年來(lái)許多研究證明了在COPD患者、COPD動(dòng)物模型及在離體氣道上皮和平滑肌細(xì)胞中細(xì)胞凋亡機(jī)制的存在，無(wú)論動(dòng)物還是人體研究，肺外或是肺內(nèi)研究，均提示了細(xì)胞凋亡在COPD發(fā)病機(jī)制中的重要地位。COPD與細(xì)胞凋亡增加和凋亡細(xì)胞清除率降低之間存在關(guān)聯(lián)。凋亡物質(zhì)的積累可能由于過(guò)量的細(xì)胞凋亡本身而產(chǎn)生，吞噬功能缺陷和吞噬過(guò)程中凋亡細(xì)胞的識(shí)別障礙所致。對(duì)凋亡細(xì)胞識(shí)別和從肺中去除主要由氣道巨噬細(xì)胞介導(dǎo)，未成熟的樹(shù)突狀細(xì)胞和非專(zhuān)業(yè)吞噬細(xì)胞也可以顯示出這種功能，例如上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞，有效清除氣道中的凋亡細(xì)胞對(duì)于成功解決炎癥和恢復(fù)肺內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[16]。肺泡巨噬細(xì)胞是一種多功能的基質(zhì)細(xì)胞，通過(guò)釋放中性粒細(xì)胞趨化因子和蛋白分解酶在炎癥中發(fā)揮重要作用。肺泡巨噬細(xì)胞凋亡減少，增加氣道區(qū)巨噬細(xì)胞的數(shù)量，使其相對(duì)活化釋放過(guò)多的炎性介質(zhì)，最終導(dǎo)致肺組織損傷[17]。有研究假設(shè)COPD凋亡氣道上皮細(xì)胞的累積可能是由于肺泡巨噬細(xì)胞的吞噬清除缺陷所致，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分別用健康對(duì)照組和COPD受試者的支氣管肺泡灌洗液中的肺泡巨噬細(xì)胞去吞噬體外培養(yǎng)的被紫外線輻射誘導(dǎo)凋亡的氣道上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，COPD患者肺泡巨噬細(xì)胞吞噬凋亡的氣道上皮細(xì)胞比例明顯降低，表明在COPD中存在肺泡巨噬細(xì)胞攝取凋亡的氣道上皮細(xì)胞的吞噬能力的特定缺陷[18]。在肺部富含膠原蛋白的基質(zhì)取代正常組織結(jié)構(gòu)，異常重塑可以發(fā)生纖維化，導(dǎo)致器官功能的破壞。在正常組織中，膠原轉(zhuǎn)換通過(guò)細(xì)胞外蛋白水解切割和內(nèi)吞作用隨后溶酶體降解發(fā)生。通過(guò)對(duì)成年小鼠肺切片，ATABAI等[19]發(fā)現(xiàn)MFG-E8存在于肺泡間質(zhì)及肺血管系統(tǒng)中，通過(guò)支氣管肺泡灌洗(BAL)獲得的肺泡巨噬細(xì)胞對(duì)MFG-E8染色呈陽(yáng)性，MFG-E8含有2個(gè)盤(pán)狀結(jié)構(gòu)域，與膠原受體DDR1和DDR2中存在的2個(gè)盤(pán)狀結(jié)構(gòu)域同源，巨噬細(xì)胞通過(guò)攝取MFG-E8定向結(jié)合的膠原蛋白，促進(jìn)其與膠原蛋白的結(jié)合并促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞的內(nèi)吞作用，從而減輕小鼠組織纖維化的嚴(yán)重程度，故在負(fù)調(diào)節(jié)肺組織纖維化中起關(guān)鍵作用。一項(xiàng)研究調(diào)查了低劑量的阿奇霉素對(duì)肺泡巨噬細(xì)胞吞噬凋亡支氣管上皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的作用影響，發(fā)現(xiàn)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素阿奇霉素對(duì)COPD氣道巨噬細(xì)胞的細(xì)胞功能恢復(fù)依賴(lài)于與其細(xì)胞表面磷脂的結(jié)合，表明磷脂識(shí)別受體或橋接分子的失調(diào)可能是COPD中凋亡細(xì)胞去除缺陷的原因[20]。 在COPD患者中凋亡細(xì)胞清除是有缺陷的，凋亡細(xì)胞的識(shí)別和去除由多種分子介導(dǎo)，包括吞噬細(xì)胞表面上的受體和可溶性橋接蛋白，如MFG-E8、生長(zhǎng)抑制特異性因子6(Gas6)、血小板反應(yīng)蛋白-1和蛋白S等[21-22]。MFG-E8可通過(guò)RGD基序與αvβ3和αvβ5 整合素相連介導(dǎo)細(xì)胞凋亡過(guò)程，故推測(cè)MFG-E8可能與COPD相關(guān)。有研究檢查了MFG-E8在COPD患者中的表達(dá)，COPD患者的血漿MFG-E8水平與健康對(duì)照組相比，在慢性阻塞性肺病全球倡議(GOLD)Ⅰ和GOLD Ⅳ期COPD之間逐漸降低，研究證明了MFG-E8可作為COPD疾病嚴(yán)重程度的標(biāo)志[23]。胡娜等[24]探討了MFG-E8凋亡清除相關(guān)分子是否和 COPD有關(guān)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)COPD 組MFG-E8 血漿濃度與對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，并且隨著COPD患者病情的加重，MFG-E8血漿濃度越來(lái)越低，MFG-E8 可能參與了COPD 的發(fā)生與發(fā)展。有研究者將暴露于香煙煙霧的小鼠用作COPD的動(dòng)物模型，研究MFG-E8對(duì)巨噬細(xì)胞的吞噬能力和炎性反應(yīng)的影響以了解MFG-E8在COPD發(fā)展中的作用，與暴露于空氣的小鼠相比，香煙暴露小鼠的肺組織中MFG-E8表達(dá)明顯降低，香煙暴露小鼠的肺泡灌洗液中MFG-E8的濃度遠(yuǎn)低于空氣暴露小鼠，香煙暴露小鼠的血漿MFG-E8水平低于空氣對(duì)照組[25]。

3 結(jié) 語(yǔ)

COPD患者的病情預(yù)后與肺功能水平和急性加重次數(shù)密切相關(guān)，改善患者肺功能及減少急性加重次數(shù)可提高COPD患者的生活質(zhì)量和降低COPD患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)。MFG-E8的異常表達(dá)與COPD的發(fā)生及發(fā)展可能有相關(guān)性，多項(xiàng)研究表明急性加重期患者的因子水平明顯低于穩(wěn)定期及健康人群，但因目前研究數(shù)量有限，COPD細(xì)胞凋亡缺陷與存在異常的MFG-E8表達(dá)是否有關(guān)尚不清楚，MFG-E8在COPD中的表達(dá)和功能均需進(jìn)一步闡明。此外，MFG-E8水平是否與COPD嚴(yán)重程度相關(guān)也待進(jìn)一步的明確。積極尋找較特異的生物因子方便預(yù)測(cè)COPD急性發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)是有意義的，仍需更多的研究來(lái)了解MFG-E8在COPD的生理學(xué)、免疫學(xué)和病理生理學(xué)中的分子功能，充分評(píng)估其治療潛力。