巨噬細胞移動抑制因子在系統(tǒng)性紅斑狼瘡中的研究進展

黃宇，曲航，黃琴

(1.南方醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣州 510515； 2.南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院風濕免疫科，廣州 510515)

巨噬細胞移動抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)也稱為糖基化抑制因子，是遲發(fā)型超敏反應(yīng)過程中抑制巨噬細胞遷移的可溶性因子，由114個氨基酸組成，在物種間高度保守[1]。MIF是一種具有廣泛免疫調(diào)節(jié)特性的多功能蛋白質(zhì)，包括抑制巨噬細胞遷移、調(diào)節(jié)炎癥細胞因子和促進白細胞在炎癥部位募集等，可由單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和淋巴細胞等多種細胞產(chǎn)生，能參與調(diào)節(jié)多條信號轉(zhuǎn)導通路，在炎癥疾病、自身免疫性疾病、代謝性疾病及腫瘤等多種疾病中發(fā)揮作用[2-3]。遺傳學研究已經(jīng)確定MIF多態(tài)性與自身免疫性疾病之間的關(guān)聯(lián)，包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、類風濕關(guān)節(jié)炎、1型糖尿病和自身免疫性肝病等；SLE是一種累及多系統(tǒng)的自身免疫性疾病，臨床表現(xiàn)存在顯著的異質(zhì)性，病因不明，可能與遺傳、環(huán)境、性激素及其他因素有關(guān)，任何器官都有可能受累，年輕女性為主要發(fā)病人群[4]。SLE的特點是細胞喪失對核酸及其相互作用蛋白的耐受性，T淋巴細胞、B淋巴細胞功能紊亂，從而導致大量炎癥因子及自身抗體的產(chǎn)生[5]。近年來越來越多的研究開始關(guān)注MIF與SLE之間的關(guān)系，隨著小分子MIF抑制劑的迅速開發(fā)[6]，MIF有望成為SLE治療的靶點?，F(xiàn)就MIF在SLE中的研究進展予以綜述。

1 MIF的生物學功能

1.1MIF與免疫炎癥反應(yīng) 1966年，MIF被定義為在遲發(fā)型超敏反應(yīng)過程中抑制巨噬細胞遷移的可溶性因子，但其功能未完全闡明[1]。隨著研究的進展，MIF被認為是先天免疫反應(yīng)的關(guān)鍵參與者，MIF的功能主要是進行免疫調(diào)節(jié)，它不僅有抑制巨噬細胞游走、黏附、吞噬和聚集的功能，還能調(diào)節(jié)淋巴細胞的活化，促進多種細胞因子的分泌和表達，如白細胞介素(interlukin，IL)-1、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)等[7-12]。在固有免疫應(yīng)答中，巨噬細胞來源的MIF能以自分泌和旁分泌的方式刺激其自身合成，同時刺激其他促炎癥介質(zhì)的合成；MIF還可以通過提高巨噬細胞的細胞內(nèi)殺傷活性，促使過氧化氫的產(chǎn)生，使一氧化氮釋放和磷脂酶A2的表達增強，產(chǎn)生促炎作用[13]。MIF缺失的巨噬細胞降低促炎癥細胞因子的產(chǎn)生，可能主要是通過降低Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)-4的表達和核因子κB的活性[14]。在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中，T細胞在有絲分裂原或抗原刺激下可以表達MIF，而MIF也能促進T細胞分泌輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1、Th2細胞因子和IL-17[15]。使用抗MIF的抗體能夠抑制T細胞的增殖和細胞因子的產(chǎn)生。此外，MIF也可以使CXC趨化因子配體[chemokine(C-X-C motif)ligand，CXCL]8、CC趨化因子配體5和單核細胞趨化蛋白1等經(jīng)典趨化因子表達上調(diào)，從而促進白細胞的聚集和遷移；MIF被認為是CXC趨化因子受體[chemokine(C-X-C motif) receptor，CXCR]2和CXCR4的非同源配體，MIF可通過CXCR直接影響單核細胞、T細胞和B細胞的趨化功能[16]。研究證明，MIF可以通過翻譯后修飾改變MIF的生物活性，從而作為其功能微調(diào)的基礎(chǔ)[17]。MIF可被氧化成分子內(nèi)二硫鍵的CXXC序列，而D-DT并無此序列，氧化MIF可作為不同疾病的生物標志物[18]，可用于疾病的診斷和治療[19]。由此可推測MIF的氧化還原會干擾小分子抑制劑的結(jié)合，但關(guān)于MIF翻譯后修飾對抑制劑結(jié)合的具體影響仍不清楚，有待進一步研究探索。

1.2MIF與糖皮質(zhì)激素 糖皮質(zhì)激素是機體內(nèi)極為重要的一類調(diào)節(jié)分子，對機體的發(fā)育、生長、代謝以及免疫功能等起著重要的調(diào)節(jié)作用，是機體應(yīng)激反應(yīng)最重要的調(diào)節(jié)激素，也是臨床上使用最廣泛且有效的抗炎和免疫抑制劑。糖皮質(zhì)激素是治療SLE等自身免疫性疾病的首選藥物，但劑量依賴的不良反應(yīng)限制了其應(yīng)用，如高血壓、糖尿病、骨質(zhì)疏松等。臨床上廣泛使用的糖皮質(zhì)激素和它們共有的不良反應(yīng)使得“類固醇節(jié)制”療法藥物的尋找顯得更為迫切。MIF和糖皮質(zhì)激素有著獨特的相互聯(lián)系，MIF可以被生理濃度的糖皮質(zhì)激素誘導產(chǎn)生，同時也可以抑制糖皮質(zhì)激素的抗炎和免疫抑制活性。研究顯示，MIF能抑制糖皮質(zhì)激素誘導的促分裂原活化的蛋白激酶磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的表達， MKP-1是一種重要的促分裂原活化的蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導抑制劑，糖皮質(zhì)激素信號能夠通過MKP-1抑制炎癥細胞因子的分泌[20]。Roger等[21]研究發(fā)現(xiàn)，MIF以自分泌的方式靶向調(diào)節(jié)MKP-1，從而抑制糖皮質(zhì)激素的抗炎作用；此外，MIF還可以通過糖皮質(zhì)激素誘導的亮氨酸拉鏈(GC-induced leucine zipper，GILZ)調(diào)節(jié)MKP-1的表達和促分裂原活化的蛋白激酶的激活。GILZ在許多與炎癥疾病有關(guān)的信號通路中扮演重要角色，外源性MIF可以通過抑制成纖維細胞和巨噬細胞中的GILZ及MKP-1的表達來降低糖皮質(zhì)激素的敏感性[22]。Bloom等[23]研究發(fā)現(xiàn)，MIF抑制劑在抑制炎癥方面與糖皮質(zhì)激素有顯著的協(xié)同作用，提出未來在治療自身免疫性疾病中可應(yīng)用MIF抑制劑來減少激素用量，實現(xiàn)“類固醇節(jié)制”。

2 MIF基因多態(tài)性

MIF基因在物種間高度保守，小鼠MIF與人類MIF有90%的同源性，物種間MIF基因的保守性顯示MIF蛋白可能有重要的生物學功能[1]。在人類基因組中，MIF基因位于第22號染色體上(22q11.23)，由3個(107 bp、172 bp和66 bp)短外顯子和2個(188 bp和94 bp)內(nèi)含子組成，基因編碼114個氨基酸，組成一個分子量為12 500的非糖基化蛋白質(zhì)。

MIF基因有10個多態(tài)性位點，其中兩個有功能性影響，分別是-794 CATT5～8(rs5844572)和-173 G>C(rs755622)[24]。MIF-794 CATT5～8(rs5844572)是一個5′啟動子區(qū)域內(nèi)的短串聯(lián)重復序列，794 bp處的胞嘧啶(C)-腺嘌呤(A)-胸腺嘧啶(T)-胸腺嘧啶(T)組成的微衛(wèi)星重復序列對啟動子的活性有顯著的調(diào)控作用，該衛(wèi)星多態(tài)性由 5～8個CATT核苷酸序列重復所致的3種等位基因，其中7個片段重復(-794 CATT7)與MIF基因表達和外周血循環(huán)中MIF水平增加有關(guān)；而撒哈拉以南地區(qū)人群中5個片段低重復表達與外周血循環(huán)中MIF水平降低有關(guān)[25]。MIF-173 G>C (rs755622)是單核苷酸多態(tài)性位點，即173 bp處的鳥嘌呤(G)被胞嘧啶(C)置換，該等位基因-173*C與外周血循環(huán)中MIF水平增加相關(guān)[26]。Illescas等[27]通過對多種疾病和人群的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，rs755622多態(tài)性增加了自身免疫性疾病的易感性。

功能缺失的MIF基因突變可抑制宿主的炎癥或固有免疫應(yīng)答，而功能增強的MIF基因突變則使宿主出現(xiàn)更嚴重的炎癥和免疫反應(yīng)，因此，MIF基因多態(tài)性與多種自身免疫性疾病的易感性和嚴重程度相關(guān)。目前，針對不同人群的MIF基因多態(tài)性與SLE易感性的相關(guān)研究結(jié)果不一致。一項針對1 369例SLE患者的隊列研究顯示，-794 CATT7/-173*C單體型的高加索人和非裔美國人的SLE發(fā)病率較低，而外周血循環(huán)中MIF水平較高；健康對照組、CATT7或-173*C等位基因組及CATT7/-173*C單體型組人群均較少表現(xiàn)為抗核抗體陽性，表明MIF等位基因的高表達在SLE中可能通過自身免疫作用產(chǎn)生保護效應(yīng)[28]。但墨西哥的一項隊列研究顯示，-173*C和-794 CATT7增加了SLE易感性，此研究中，SLE患者和具有高表達MIF等位基因多態(tài)性患者的血清MIF及TNF-α均顯著增加[29]。一項針對西班牙人群的隊列研究發(fā)現(xiàn)，攜帶-173*C等位基因人群SLE的易感性增加，而-794 CATT7/-173*C單體型人群SLE易感性增加2倍[30]。目前，尚無亞洲人群MIF基因多態(tài)性與SLE易感性關(guān)系的研究報道，也未發(fā)現(xiàn)某個MIF基因多態(tài)性與SLE特定的臨床表現(xiàn)顯著相關(guān)，因此有關(guān)MIF等位基因影響SLE的發(fā)病機制還需進一步研究。

3 MIF在SLE中的作用

SLE是一種慢性多系統(tǒng)免疫失調(diào)性疾病，T細胞和B細胞的活化是SLE發(fā)病中的重要環(huán)節(jié)，整個過程還涉及關(guān)鍵性免疫反應(yīng)因子(TLR、TNF-α、IFN-γ和IL-6等)，MIF也參與了SLE的病理過程。目前國內(nèi)外均研究證實，SLE患者血清MIF水平升高，并且MIF水平與疾病嚴重程度呈正相關(guān)。例如，Bae和Lee[31]對SLE患者和正常對照組的血清/血漿MIF水平進行了薈萃分析，結(jié)果表明，SLE組MIF水平顯著高于對照組；按照種族進行分層研究，亞洲人群MIF水平更高，在年齡和(或)性別匹配的人群中，SLE組MIF水平顯著高于對照組。謝傳美和袁國華[32]對50例SLE患者的研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者血清MIF水平顯著增高，且血清MIF水平與SLE疾病活動度評分、補體C3降低、24 h尿蛋白定量顯著相關(guān)；同時發(fā)現(xiàn)，未使用激素SLE患者血清MIF水平顯著高于使用激素者，提示激素使用量與MIF水平呈顯著負相關(guān)。Roger等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在易患狼瘡MRL/lpr小鼠系中，MIF的表達在皮膚和腎臟病變中均有所增加，而Mif-/-小鼠由于腎臟和皮膚損傷減少及蛋白尿癥狀減輕，從而存活時間延長。應(yīng)用MIF拮抗劑ISO-1治療MRL/lpr小鼠和另一種易患狼瘡NZB/NZW F1小鼠時發(fā)現(xiàn)，MRL/lpr小鼠的腎小球腎炎緩解，通過CD74+和CXCR4+誘導的白細胞聚集被抑制，血漿TNF-α水平出現(xiàn)降低，并且NZB/NZW F1小鼠的CCL2水平也降低；經(jīng)ISO-1處理后，兩種狼瘡易感性小鼠的腎組織中TNF-α、IL-1β和CCL2的信使RNA表達均降低，而自身抗體的產(chǎn)生和T/B細胞的活化均無顯著變化[33]，表明抑制MIF在SLE中的保護效應(yīng)是基于炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)而非自身免疫作用。

有研究發(fā)現(xiàn)，MIF可能參與SLE細胞的自噬過程，自噬作為一種回收氨基酸的細胞保護機制，在機體營養(yǎng)缺乏時易被激活[34]。在細胞低能量和必需氨基酸缺乏時，AMP活化的蛋白激酶驅(qū)動自噬，MIF可以通過調(diào)控AMP活化的蛋白激酶的活性繼而調(diào)節(jié)機體微環(huán)境中的免疫應(yīng)答反應(yīng)[35]。另有研究發(fā)現(xiàn)，MIF能夠在人類MCF-7乳腺癌細胞系中抑制自噬性細胞死亡[36]。Clarke等[37]研究發(fā)現(xiàn)，自噬在SLE患者B細胞的早期發(fā)育和過渡階段就已被激活，并且這些細胞在體外刺激后也不能有效分化成漿細胞。SLE患者體內(nèi)這種自噬過程的失調(diào)現(xiàn)象表明自噬在SLE中具有重要作用。Jones等[38]通過遺傳關(guān)聯(lián)性研究在自噬相關(guān)基因中發(fā)現(xiàn)了幾個SLE易感基因位點，包括IRGM(immunity-related GTPase family M)、自噬相關(guān)蛋白5和自噬相關(guān)蛋白7等，提出自噬的缺陷會導致機體對SLE高度易感。鑒于MIF與自噬的獨特關(guān)系，推測MIF可能參與SLE的自噬過程，具體效應(yīng)仍不清楚，需要更深入的研究。

4 MIF作為潛在的治療靶點

MIF是一種具有多種生物學功能的蛋白質(zhì)，已成為頗具研究潛力的干預自身免疫性疾病的小分子和抗體靶點。目前，有幾類MIF小分子抑制劑已被開發(fā)應(yīng)用，包括ISO-1和相關(guān)分子，它們一般通過直接結(jié)合MIF的活性位點，抑制變構(gòu)，修飾活性位點的殘基或干擾互變異構(gòu)酶三聚體發(fā)揮作用，MIF在其三聚體構(gòu)象時高度穩(wěn)定，而作為單體時相對不穩(wěn)定[39]。依布硒啉是第一個通過與半胱氨酸殘基相互作用干擾MIF寡聚化的小分子抑制劑，依布硒啉在動物模型和人類研究中表現(xiàn)出低毒性，它對MIF的作用揭示了一個針對蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的新機制，即通過誘導半胱氨酸介導的修飾、三聚體的解離和MIF的聚集抑制MIF互變異構(gòu)酶活性，這一發(fā)現(xiàn)對于研究者開發(fā)針對MIF三聚體介導的多種促炎活性效應(yīng)藥物具有重要意義[40]。干擾MIF寡聚化會引起MIF結(jié)構(gòu)構(gòu)象的改變，從而抑制MIF誘導蛋白激酶B磷酸化的能力和抑制炎癥細胞因子的產(chǎn)生。Bai等[41]報道了一種新型變構(gòu)MIF抑制劑p425，它位于兩個MIF三聚體之間的接觸面，p425不僅能夠有效地抑制MIF使4-羥基-苯基丙酮酸互變異構(gòu)化的能力，而且還能阻斷MIF與CD74之間的相互作用，從而阻礙MIF的促炎作用。

既往研究證明，在某些炎癥疾病和自身免疫疾病模型中，使用抗MIF中和抗體的治療是有效的[42]。Tarasuk等[43]在一系列的體外實驗中使用人類單鏈可變片段單克隆抗體22號來證明其特異性結(jié)合MIF的能力；此外，MIF的互變異構(gòu)酶活性隨著人類單鏈可變片段抗體劑量增加而降低，這是通過抗體與互變異構(gòu)酶活性位點內(nèi)的催化殘基的結(jié)合實現(xiàn)的。其他類藥物也能通過抑制MIF的產(chǎn)生達到對疾病的治療作用，如提取于中草藥青蒿素的青蒿琥酯。研究發(fā)現(xiàn)，MIF水平與SLE患者的Ⅰ型干擾素基因表達相關(guān)，青蒿琥酯通過抑制信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子1的磷酸化下調(diào)Ⅰ型干擾素誘導的MIF生成，可能在改善SLE相關(guān)的動脈粥樣硬化中具有潛在作用[44]。

5 小 結(jié)

MIF參與SLE等自身免疫性疾病的發(fā)病過程和進展過程。 MIF能夠通過各種途徑導致疾病的發(fā)生、發(fā)展，包括表達細胞因子、活化T細胞和激活巨噬細胞以及阻礙糖皮質(zhì)激素的效應(yīng)，表明拮抗MIF可能會在免疫性疾病中有廣泛的應(yīng)用。由于在研發(fā)抑制互變異構(gòu)酶活性的小分子抑制劑作為治療藥物的過程中，許多化合物并不能在臨床中發(fā)揮實際作用，使藥物開發(fā)工作受到了極大的限制。然而，抗MIF單克隆抗體的開發(fā)為治療提供了新的途徑。了解MIF在調(diào)節(jié)炎癥狀態(tài)中涉及的信號級聯(lián)反應(yīng)的確切機制，將為利用MIF調(diào)控自身免疫性疾病提供全新的見解。