巨噬細(xì)胞遷移抑制因子與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

白建榮，鄭阿秀綜述 羅泊濤，揭偉，2，3審校

1.廣東醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院病理診斷與研究中心，廣東 湛江 524023；2.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，海南 ?？?570102；3.海南醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所，海南 ?？?71199

巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)也稱為糖基化抑制因子，早期被鑒定為可溶性淋巴因子，根據(jù)其在體外抑制巨噬細(xì)胞隨機(jī)遷移的特性而命名[1]。MIF也是垂體受細(xì)菌脂多糖刺激后衍生的一種分泌蛋白，在內(nèi)毒素血癥與感染性休克反應(yīng)中起重要作用[2]。人MIF基因位于22號(hào)染色體(22q11.2)，受啟動(dòng)子區(qū)域中的兩個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)調(diào)控，其一為-794處的可變核苷酸串聯(lián)重復(fù)(CATT5-8，rs5844572)，其二為-173(G/C)處的單核苷酸多態(tài)性(SNP，rs755622)[3]。MIF基因編碼的蛋白是一種由115個(gè)氨基酸組成的分子量為12.5 kDa的同源三聚體，可儲(chǔ)存在細(xì)胞質(zhì)中或分泌到細(xì)胞外，其主要的細(xì)胞表面受體是Ⅱ型跨膜蛋白CD74和G蛋白偶聯(lián)的功能受體CXC家族趨化因子受體2和4(CXCR2和CXCR4)。多種細(xì)胞表達(dá)MIF，包括免疫細(xì)胞、臟器實(shí)質(zhì)細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞[4-5]。隨著對(duì)MIF的特性研究的不斷深入，對(duì)其認(rèn)識(shí)已從一種可調(diào)節(jié)單核/巨噬細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和負(fù)性調(diào)節(jié)糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的免疫抑制的細(xì)胞因子，發(fā)展為眾多細(xì)胞和生物學(xué)過(guò)程的多效調(diào)節(jié)劑。近年來(lái)研究提示MIF參與腫瘤發(fā)展的多個(gè)進(jìn)程，本文旨在總結(jié)MIF在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制，并展望以MIF為抗癌治療靶點(diǎn)的可行性。

1 MIF在腫瘤中的作用

多種惡性腫瘤中都可以觀察到MIF的異常高表達(dá)，大部分腫瘤中除了癌組織中MIF的表達(dá)增加外還會(huì)伴有外周循環(huán)MIF水平的增加，其高表達(dá)提示預(yù)后不良[6-9]。MIF在惡性腫瘤中的功能和相關(guān)作用靶點(diǎn)基因見(jiàn)表1。

表1 MIF在癌癥中的功能特征Table1 Functional characteristicsof MIF in cancer

1.1 調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、周期和凋亡 MIF調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖可通過(guò)調(diào)控p53的表達(dá)活性和功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。一方面MIF的Cys81與p53的Cys242和Cys238可相互結(jié)合，另一方面，MIF還可通過(guò)穩(wěn)定p53-MDM2復(fù)合物間接降低p53活性，促進(jìn)細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程并抑制凋亡[45]。MIF與其同源受體CD74(MHCII的不變鏈)結(jié)合，誘導(dǎo)其磷酸化和CD44的募集，激活原癌基因SRC啟動(dòng)下游磷酸化信號(hào)[46-47]，包括cyclin D1的轉(zhuǎn)錄、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(Rb)蛋白的磷酸化、促分裂素原活化蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(MAPK/ERK)和磷脂酰肌醇三激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶(PI3K/AKT)信號(hào)途徑等多種促細(xì)胞增殖和抗凋亡途徑[48-49]。此外，MIF通過(guò)激活核因子κB(NF-κB)從而誘導(dǎo)抗凋亡基因的表達(dá)并促進(jìn)細(xì)胞增殖[50]。MIF也可干擾Rb-E2F通路，通過(guò)E2F依賴機(jī)制影響細(xì)胞增殖[51]。有研究揭示了MIF也可能通過(guò)與Jun激活域結(jié)合蛋白1(JAB1/CSN5)結(jié)合負(fù)性調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(AP-1)的活性，并抑制JAB1誘導(dǎo)的JNK激活和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p27/Kip1的降解，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡[4，52-53]。除上述信號(hào)傳導(dǎo)通路外，Liu等[54]通過(guò)微陣列研究發(fā)現(xiàn)MIF還可激活c-Myc和抑制叉頭框蛋白O4(Foxo4)依賴通路來(lái)正向調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程；當(dāng)MIF基因敲低后，細(xì)胞周期進(jìn)程的調(diào)節(jié)因子如細(xì)胞周期素(Cyclin)、細(xì)胞周期素激酶(CDK)、Cdk活化激酶(CAK)和細(xì)胞周期后期促進(jìn)復(fù)合物(APC/C)被下調(diào)，細(xì)胞周期素激酶抑制劑(CKI)家族成員被上調(diào)，從而阻滯細(xì)胞周期于G0/G1期?？傮w上，MIF調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、周期和凋亡的機(jī)制較為復(fù)雜。

1.2 調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及腫瘤遷移和侵襲 已證實(shí)，MIF可通過(guò)下調(diào)E-cadherin和上調(diào)N-cadherin促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[55]，靶向調(diào)控MIF可影響腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。研究顯示，腫瘤細(xì)胞分泌的MIF可以吸引間充質(zhì)干細(xì)胞，并且通過(guò)參與MIF-CXCR4趨化軸激活ERK和JNK通路，誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞向腫瘤募集，從而促進(jìn)腫瘤的遷移和侵襲[56]。多種腫瘤中MIF過(guò)表達(dá)與EMT密切相關(guān)，但不同腫瘤中MIF介導(dǎo)EMT及腫瘤遷移和侵襲機(jī)制略有差異。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中MIF和CXCR4的過(guò)表達(dá)協(xié)同促進(jìn)EMT[41]，而非小細(xì)胞肺癌中CXCR4的過(guò)表達(dá)也能誘導(dǎo)MIF產(chǎn)生和CXCR4自分泌循環(huán)，驅(qū)動(dòng)EMT和腫瘤球生成從而促進(jìn)腫瘤侵襲[24]。Parol-Kulczyk等[35]在前列腺癌探索MIF胞漿到胞核的移位過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其可能與轉(zhuǎn)錄因子如SOX-4的失調(diào)相互作用，使β-catenin上調(diào)并激活EMT過(guò)程。在乳腺癌中MIF可通過(guò)ERK/HMGB1/TLR4/NF-κB通路，上調(diào)EMT相關(guān)蛋白并調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞遷移[28]。

1.3 MIF與缺氧微環(huán)境及腫瘤血管新生 缺氧作為腫瘤微環(huán)境(TME)的關(guān)鍵標(biāo)志和決定因素，一方面是由腫瘤快速生長(zhǎng)引起的，另一方面缺氧條件被證明會(huì)在腫瘤中誘導(dǎo)特定基因的表達(dá)，從而賦予癌細(xì)胞生存優(yōu)勢(shì)，即允許和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在這種環(huán)境中的厭氧生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和治療抵抗。在缺氧誘導(dǎo)的TME中，缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)表達(dá)增加并誘導(dǎo)一系列基因產(chǎn)物來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與適應(yīng)。MIF是缺氧誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄激活并導(dǎo)致表達(dá)上調(diào)的靶點(diǎn)之一，MIF和含活性亞基的HIF-1α之間存在相互協(xié)同的關(guān)系。HIF-1α可與MIF的5'-UTR中的缺氧反應(yīng)元件結(jié)合來(lái)驅(qū)動(dòng)MIF的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，并受到CAMP反應(yīng)原件結(jié)合蛋白(CREB)表達(dá)的調(diào)節(jié)[57]。反之，MIF能通過(guò)p53依賴的方式激活缺氧介導(dǎo)的HIF-1α形成的反饋回路來(lái)促進(jìn)腫瘤缺氧適應(yīng)[58]，還可通過(guò)阻止蛋白酶體介導(dǎo)的降解、與CSN9信號(hào)體亞基5(CSN5)和HIF-1α結(jié)合形成三元復(fù)合物等機(jī)制最大限度地穩(wěn)定HIF-1α[59]，這反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了HIF-1α的轉(zhuǎn)錄并放大了腫瘤缺氧反應(yīng)[60]。另外，MIF還是HIF-1α限制細(xì)胞衰老的關(guān)鍵效應(yīng)物[61]。同樣，機(jī)體致瘤機(jī)制和TME需要誘導(dǎo)血管新生來(lái)滿足腫瘤細(xì)胞的新陳代謝，血管生成的增加受血管生成細(xì)胞因子的自發(fā)分泌直接調(diào)節(jié)的機(jī)制已被大多數(shù)研究證明。一些體外腫瘤實(shí)驗(yàn)研究描述了MIF的促血管形成和內(nèi)皮細(xì)胞遷移作用，并發(fā)現(xiàn)抗MIF抗體作為血管生成抑制劑在部分腫瘤中顯著抑制了腫瘤生長(zhǎng)和血管形成。多種腫瘤研究中MIF被證明與VEGF和/或CXC趨化因子如IL-8生成增加有關(guān)(表1)；或可通過(guò)下調(diào)抗血管生成因子TSP-1的表達(dá)而作用于血管生成，從而間接刺激腫瘤血管新生和促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。MIF在體內(nèi)可與血管生成相關(guān)信號(hào)級(jí)聯(lián)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞向血管內(nèi)皮的分化，在體外可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和管狀形成，其內(nèi)在機(jī)制可能依賴于MAPK和PI3K，并與MEK1/2、ERK1/2、ELK-1、PIK3和AKT磷酸化水平的時(shí)間依賴性增加有關(guān)[62]。MIF與缺氧微環(huán)境及腫瘤血管新生的緊密聯(lián)系不僅表明MIF在腫瘤中具有重要作用，而且還可以探索更多的MIF抑制劑和血管生成誘導(dǎo)劑等，通過(guò)干擾TME及血管形成來(lái)開(kāi)辟新的治療選擇。

1.4 MIF與腫瘤免疫生物學(xué) 近年來(lái)“腫瘤免疫編輯”學(xué)說(shuō)受到了較多的關(guān)注，其中一個(gè)重要的概念是腫瘤經(jīng)過(guò)免疫清除(elimination)、平衡(equilibrium)和逃逸(escape)的“3E”階段來(lái)逃避免疫監(jiān)視。癌癥背景下，適應(yīng)性免疫中的T、B淋巴細(xì)胞主要發(fā)揮腫瘤細(xì)胞的清除作用，先天性免疫中具有免疫抑制特性的效應(yīng)細(xì)胞群體如腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TAN)、樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)和髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)等異常產(chǎn)生并募集到TME中，可建立起免疫耐受環(huán)境，這些都與惡性腫瘤的侵襲性和免疫逃逸顯著相關(guān)[63]。機(jī)體中MIF不僅通過(guò)多種機(jī)制在致癌轉(zhuǎn)化和腫瘤進(jìn)展中干擾癌細(xì)胞，也可通過(guò)影響多種免疫細(xì)胞從而在調(diào)節(jié)宿主先天性免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。MIF不僅可以通過(guò)參與包括誘導(dǎo)MDSCs[32]，抑制細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)和NK細(xì)胞[64]，巨噬細(xì)胞的M1極化[65]和DC成熟[66]等多種方式來(lái)干擾免疫激活，削弱抗腫瘤免疫從而建立免疫逃逸微環(huán)境，還能影響適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的Th1和Th2兩種免疫途徑，從而顯示出不同的細(xì)胞因子譜并誘導(dǎo)不同的反應(yīng)[67]。Balogh等[68]使用小鼠乳腺癌模型發(fā)現(xiàn)MIF表達(dá)缺陷可誘導(dǎo)一種特殊形式的細(xì)胞死亡，即免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)，導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)大的抗腫瘤免疫反應(yīng)，其標(biāo)志是活化的DC豐度增加和產(chǎn)生IFN-γ的腫瘤浸潤(rùn)性T細(xì)胞增加。Zhang等[32]也證明，通過(guò)siRNA誘導(dǎo)的TME中MIF減少可通過(guò)減少全身免疫抑制來(lái)誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)。由此得知，原發(fā)性腫瘤中的MIF表達(dá)可以保護(hù)癌細(xì)胞免于ICD并抑制體內(nèi)抗腫瘤免疫反應(yīng)，并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

闡明和調(diào)控腫瘤免疫逃逸反應(yīng)是診斷和防治腫瘤的關(guān)鍵。MIF在參與腫瘤免疫逃逸和維持免疫微環(huán)境中具有重要作用。例如，卵巢癌和惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤中衍生的MIF通過(guò)下調(diào)NK細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞上的NKG2D，從而抵消兩者介導(dǎo)的腫瘤免疫監(jiān)視，這有助于促進(jìn)惡性腫瘤的免疫逃逸[43，69]。另外，膠質(zhì)瘤中MIF可通過(guò)調(diào)節(jié)Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶1(ROCK1)活性增強(qiáng)自噬并抑制DC的成熟和功能[66]，還可激活MDSCs[70]從而抑制免疫排斥和逃避免疫監(jiān)視。神經(jīng)母細(xì)胞瘤產(chǎn)生的高水平MIF通過(guò)IFN-γ途徑導(dǎo)致活化誘導(dǎo)的T細(xì)胞死亡，有助于逃避免疫監(jiān)視[64]。綜上，MIF與腫瘤免疫生物學(xué)密切相關(guān)，在腫瘤治療中具有巨大的潛力和價(jià)值。

2 基于MIF的靶向治療

針對(duì)MIF靶向治療的部分藥物已運(yùn)用于臨床試驗(yàn)。目前阻斷MIF的治療策略主要是通過(guò)抑制MIF蛋白或拮抗MIF受體來(lái)靶向MIF信號(hào)傳導(dǎo)。主要包括小分子抑制劑、單克隆中和抗體(抗MIF、CD74、CXCR2/4抗體)和小干擾RNA(siRNA)。小分子抑制劑主要包括(S,R)-3-(4-羥基苯基)-4,5-二氫-5-異惡唑乙酸甲酯(ISO-1)、4-碘-6-苯基嘧啶(4-IPP)和CPSI-1306/2705，其他通過(guò)多種篩選方式發(fā)現(xiàn)并探索中的抑制劑有IMG122、SCD-19、AV411(異丁司特)、p425、HDACi(組蛋白去乙?；敢种苿?等，其中大部分針對(duì)的是MIF的互變異構(gòu)酶活性，通過(guò)活性位點(diǎn)的結(jié)合、變構(gòu)、修飾、解離等多種方式使其失活[71-74]。由于互變異構(gòu)酶活性位點(diǎn)緊鄰的氨基酸殘基與MIF-CD74復(fù)合體的形成關(guān)系密切，因而這些抑制劑不僅干擾MIF的結(jié)構(gòu)或活性，還能影響MIF-CD74相互作用和相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)[75]。研究最廣泛的MIF抑制劑ISO-1已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其顯著抑制了前列腺癌、結(jié)直腸癌、膽囊癌、骨肉瘤、肺腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、胰腺癌和黑色素瘤的生長(zhǎng)[76]。最近的一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)ISO可通過(guò)TGF-β/Smad4軸抑制鼻咽癌細(xì)胞的EMT[77]。另外，針對(duì)惡性腫瘤的多種治療方式聯(lián)合應(yīng)用也顯示出了良好的效果，例如阻斷MIF-CD74信號(hào)傳導(dǎo)會(huì)增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)并驅(qū)動(dòng)TME中巨噬細(xì)胞的M1極性化，其與抗細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)藥物聯(lián)合使用可以使黑色素瘤更好地響應(yīng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICB)治療并克服對(duì)其的耐藥[78]。總之，基于MIF的癌癥靶向治療可以有效影響癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲等惡性進(jìn)展特征，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 展望

綜上所述，MIF在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮多種功能，其靶點(diǎn)治療已受到越來(lái)越多的關(guān)注。今后需要在如下幾個(gè)方面深入研究：(1)探索不同腫瘤中的表達(dá)特征、信號(hào)通路、相關(guān)調(diào)節(jié)通路的上下游分子及相關(guān)性，如靶向MIF的非編碼RNA是否具有共性，加深對(duì)其生物學(xué)內(nèi)在機(jī)制的認(rèn)識(shí)并建立尋找治療靶點(diǎn)的分子基礎(chǔ)；(2)部分MIF特異性抑制劑在體外腫瘤模型的應(yīng)用得到了比較好的結(jié)果，但因藥物副作用、給藥方式、經(jīng)濟(jì)成本等多種原因限制了其在臨床患者體內(nèi)應(yīng)用的可行性，后續(xù)亟待開(kāi)發(fā)針對(duì)MIF適用性更強(qiáng)的靶向分子。同時(shí)，注重通過(guò)基因編輯技術(shù)和細(xì)胞療法等多種治療手段攻關(guān)難題，探索與其他治療方式進(jìn)行組合聯(lián)用等新思路來(lái)推動(dòng)腫瘤治療。(3)MIF與腫瘤免疫的關(guān)系，仍需要在多種腫瘤中得到支持驗(yàn)證，從而擴(kuò)展MIF抑制劑使用指征的覆蓋率。(4)不同類別抑制劑的使用在臨床上尚待開(kāi)展相關(guān)隊(duì)列研究，以闡明MIF表達(dá)及靶向干預(yù)對(duì)腫瘤患者的安全性、有效性。