巨噬细胞移动抑制因子活性机制与炎症性疾病

1、巨噬细胞移动抑制因子活性机制与炎症性疾病东南大学附属中大医院麻醉科汪福洲景亮南京，210009巨噬细胞移动抑制因子(MIF)作为一种多能细胞调节蛋白，是与多种疾病有着密切关系的新型分子”。尽管最初因MIF能够抑制豚鼠巨噬细胞随机移动而得名，但随着MIF在机体生命活动中一系列生理及病理生理作用的相继确认，已激起了对其在体内多种疾病病理过程中重要调节作用的高度关注。现今认为，MIF是集细胞因子、神经内分泌激素和酶特性于一身的多效能蛋白分子，虽然MIF只占脑垂体分泌总量的0.05%,但其可能是生物体系统性应激反应整体的一个重要调节部分。大量资料显示MIF在细胞因子调节通路上与糖皮质激素(G。一样起着

2、控制调定点”的作用。这里我们主要对MIF活性的分子机制、在炎症性疾病中是作用及可能的治疗学方法等方面的新进展作一介绍。1 .MIF分子结构和基因1.1 分子结构MIF的cDNA编码含115个氨基酸残基的蛋白质，其相对分子质量约为12.5 kDa,跟其它蛋白相比并无明显生物序列同源性。放射图谱分析显示，人类与鼠MIF之间约90%的氨基酸序列相同，MIF晶体结构是由含2个反向平行螺旋和6个(3片层的三个单体组成的同源三聚体，形成一末端开放的中空结构。12.6 因人类MIF编码基因位于染色体22q112,含3个外显子205、173和183bp,2个内含子189和95bp。MIF启动子包含多个GC,不

3、含TA盒，说明其多个转录起始位点的存在。然而，多个组织MIFmRNA分析只显示出其单个转录位点的存在，约含800个核甘酸，应用高显示液相染色体图谱分析技术说明了MIF基因存在多态性1,其中CATTM复元彳包含5-8个等位基因，两个内含子多态位点位于+254(T/C)和+656(C/G)。2.MIF生物学作用的分子机制2.1 MIF的分泌与受体用内毒素刺激单核细胞，显示MIF不经过内质网而是通过一非传统蛋白分泌路径释放出胞。非传统蛋白出胞的典型抑制剂Glyburide和Probenicid能够强烈抑制MIF的分泌，说明MIF分泌出胞时有ABCA1通道蛋白的参与。MIF活性的发挥需与多种胞内蛋白相

4、互作用，而这首先需要MIF信号的跨膜传递。克隆表达和功能分析发现CD74是MIF的高亲合力膜结合蛋白，起着MIF跨膜受体的作用。在重组可溶性CD74分子，MIF结合于其109-149氨基酸残基部位，从而活化胞外MAPK信号传导、细胞增殖分化和前列腺素E2的产生。2.2 对糖皮质激素(GC)作用的调节32东南大学附属中大医院xx,xx2.2.1 cPLA2机制胞浆磷脂酶A2(cPLA2)及其活化后产物花生四烯酸是炎症反应的重要调节因子。GC以cPLA2为目标靶点，通过抑制其活化来达到抗炎作用的发挥。无论外源性MIF的给予还是内源MIF的释放都能诱导静止成纤维细胞的活化增殖，此反应与丝裂源活化蛋白

5、激酶(MAPK)亚家族p44/p42ERK的持续活化相关，并且依赖于蛋白激酶A(PKA)的活性。ERK的信号传导引起一系列胞浆蛋白磷酸化，其中包括cPLA2,c-myc和P90。而MIF诱使cPLA2发生的磷酸化后活化最终是通过ERK-MAPK制释放花生四烯酸来实现对GC的反向调节。2.2.2NF-6途径核转录因子-kappaB(NF-B)是炎性细胞因子基因表达的重要调节因子。而GC一方面通过抑制NF-6的p65亚单位与靶基因位点的结合而阻断NF-B转录活性；另一方面促进NF-B的抑制因子I-B的合成，从而胞浆I-B浓度增加使NF-B/I-B复合物形成增多而阻断NF-B向核内的转移来实现其抗炎

6、作用。在内毒素刺激人外周血单核细胞实验中，MIF显示出对GC诱导的I-e合成的抑制，从而使移入核内的NF-6增多引起促炎细胞因子和黏附分子基因表达。2.2.3Rb调控肿瘤抑制蛋白Rb的磷酸化受到上游分子周期素D1的重要调节，当Rb活化后引起转录因子E2F的释放，从而诱导S期急性酶的表达。在气道平滑肌细胞，GC抑制凝血酶诱导的周期素D1mRNA的表达、Rb磷酸化和细胞增殖。同时GC可诱导血管平滑肌细胞及肺癌细胞分裂周期的停止并伴随有Rb磷酸化的明显下降。与GC相反的是，MIF通过使Rb磷酸化和E2F活性增加在整合素介导的细胞分裂过程中起着关键作用。这些表明周期素D1的表达和Rb的磷酸化可能是MI

7、F反向调节GC作用的关键点之一。2.2.4AP-1方式GC发挥作用的一个重要机制是其对活化蛋白-1(AP-1)调节基因的转录抑制，并且GC抵抗性疾病与AP-1活性的升高密切相关。与其它许多生物现象一样，MIF的活性特征也呈现一钟形”剂量反应曲线，高低水平的MIF可能产生明显不同的细胞调节效果。MIF通过与Jab-1相互反应可能影响AP-1调节基因的转录活性，一方面Jab-1稳定AP-1/c-jun复合物与AP-1位点的结合；再者促进具有停止细胞分裂周期的p27Kip154rsk蛋白降解。然而，体内MIF过度表达时在抑制Jab-1促生长特性的同时使活化AP-1/c-jun复合物的稳定性下降。对A

8、P-1稳定性的正负调节说明MIF在影响内外源性GC作用发挥的过程中处于相当重要的位置。至此，MIF反向作用于GC可能的分子机制包括：ERK-cPLA2-花生四烯酸；I-冗-NF-k-细胞因子；周期素D1-Rb-E2F细胞分裂；Jab-1-AP-1/c-jun-促炎基因-p27裂。2.3对p53因子的调节肿瘤抑制因子p53主要从两方面来阻止不适当的细胞增殖：诱导细胞分裂周期停止和凋亡。MIF通过拮抗myc-活性诱导的p53依赖的凋亡来保持巨噬细胞的存活及促炎功能。MIF对p53Kip16-细胞分东南大学附属中大医院麻醉科，南京的抑制使肿瘤生长加快，炎症扩大。因此，MIF促细胞生长的特性可能是参与

9、多种炎症性疾病病理过程的重要机制之一。2.4生物活性酶特性三维晶体结构分析显示MIF和多种微生物活性酶一样具有相同的结构、酶促活性位点及保守的残基序列。MIF具有右旋多巴铭互变异构酶、苯丙酮酸同分酶及硫醇蛋白氧化还原酶等酶促活性。三种酶活性催化不同的反应底物，说明MIF酶促位点可能对其生物学作用的发挥起着重要作用。3.MIF与炎性相关疾病MIF在炎症性疾病的发生发展过程中起着不容忽视的作用。与其它促炎细胞因子不同的是，MIF以前体形式储存于包括垂体前叶细胞在内的多种细胞胞浆内，当受到应激刺激时迅速分泌出胞。循环MIF量增加，通过激活和促进TNF-%、IL-1区IL-2、IL-6、IL-8、IF

10、N-丫等炎性细胞因子表达，NO的释放，COX-2的诱导而直接促使炎症的发生和扩大。同时MIF抑制和反向调节GC对免疫和炎性细胞活性的抑制及对炎性细胞因子释放的抑制来达到促炎的目的。败血症休克时炎性细胞胞浆内的MIF合成加强和聚集增加，与炎症部位炎性细胞的聚集呈现平行相关关系。在ARDSMIF可能是通过中性细胞趋化性巨噬细胞炎性-2因子的上调而发挥作用987。人血管内皮细胞在LPS激后产生干细胞因子（SCF,由于SCFWMIF之间可能潜在着相互作用而激活和募集巨噬细胞，因此在炎症局部高水平MIF协同升高的SCF共同加强炎症反应。噬酸性粒细胞是MIF的重要来源之一。在过敏性炎性疾病的发病过程中噬酸

11、性粒细胞是重要的参与者。在过敏性炎症部位MIF蛋白的表达增加与噬酸性粒细胞的聚集密切相关。慢性炎性疾病如风湿性关节炎和肾小球肾炎等，其中MIF基因启动子的多态性与病情严重程度相关10,因此MIF的促炎功能直接影响炎性疾病的预后。4.炎症性疾病时对MIF的相关治疗4.1 抗MIF抗体的应用对炎症性疾病的动物模型或病人给予抗MIF抗体处理，一方面炎性细胞在炎症部位的聚集减少，同时GC治疗的效果增加，并且在慢性炎症疾病时长期应用GC的必要性降低；另一方面病人的28天病死率明显下降，使病人的预后得到一定的改善。MakitaH等应用MIF单克隆抗体预处理LPS刺激的老鼠发现其支气管内皮细胞和肺泡巨噬细胞

12、MIFmRNA表达明显下降，中性粒细胞趋化因子MIP-2/CINC-3水平降低，肺组织中性粒细胞聚集减轻11。抗MIF抗体可以使格兰12氏阴性和阳性菌引起的致死率降低，从而增强对内外毒素的耐受，起到一定的保护作用。CalandraT等通过盲肠结扎穿孔重症月M膜炎模型，应用重组MIF后症状加重，而抗MIF抗体的给予使其症状得到一定的改善，血浆中促炎性介质水平下降13。因此，用MIF单克隆抗体中和MIF可以使免疫细胞稳定性增强，抗炎性能加强，炎症得到一定好转，但其临床应用还需要进东南大学附属中大医院麻醉科，南京行大量临床前期实验。4.2 酶活性抑制剂的应用应用小分子量抑制剂与MIF催化活性位点结合

13、来不可逆地抑制MIF的促炎作用可能是一种比较理想的治疗方案。亲电子烷化剂NAPQIN-acetyl-p-benzoquinonimine,是乙酰氨基酚的氧化代谢产物之一，具有左旋二羟苯丙氨酸铭甲酯的亚氨基苯酶样功能，能和亲核试剂硫醇相互反应，但是硫醇的反应物碘乙酰胺和N-乙烷顺丁烯二酰亚胺都不能抑制MIF的酶活性14,而SenterPD等发现MIFNH2末端的脯氨酸作为其主要亲核中心与NAPQI以共价键相连，通过抑制MIF对GC抗炎作用的拮抗来达到对MIF蛋白的同分酶特性和促炎生物活性的抑制，并且呈现出浓度依赖性关系15。异噪类衍生物ISO-1(S,R)-3-(4-hydroxyphenyl)

14、-4,5-dihydro-5-isoxazoleaceticacidmethylester在水溶液中具有高度稳定性，通过对MIF/对羟苯丙酮酸复合物与氨基酸Schiff-基化合物结构活性关系的分析显示ISO-1含有能和MIF催化活性位点结合的结构序列，当ISO-1与MIF结合形成MIF/ISO-1复合物后，MIF互变异构酶的活性受到抑制；再者，ISO-1可以对MIF刺激胞浆磷脂酶A2 (PLA2)活化而引起花生四烯酸产物释放的过程产生抑制；第三，ISO-1能够阻抑MIF对GC的拮抗，从而达到一定的抗炎效果16。这里NAPQI和ISO-1代表了小分子量化合物以细胞因子MIF为目标靶点，能够不可逆

15、性抑制其促炎活性，从而为MIF相关性疾病的临床治疗新型药物的发现提供了可能。3 .3基因水平介入在神经内分泌系统基因易感性对MIF表达的加强可能是一个治疗相关的关键性决定因素，因此从基因水平MIF启动子的多样性入手，寻找合适的介入因子可能会对炎性疾病治疗策略的优化及GC应用的效果产生比较满意的结果。5.需进一步研究的问题5.1 分子机制方面(1) CD163是血色素-结合珠蛋白复合物的受体，其在循环单核细胞表面的表达在LPS刺激时明显增加，并且有利于IL-10的产生17。接下来的研究应明确在循环白细胞表面CD163的表达是否有结合珠蛋白诱导产生MIF的参与，以及其受体CD74在不同细胞上的表达

16、情况；(2) ACTH诱导GC分泌时，Ca起着重要作用。因此，当机体处于应激状态时，H-P-A轴、ACTHGC、MIF、Ca之间是否存在着相互关系仍未明了。5.2 疾病病因学方面(1)不同病因引起不同疾病，在不同时期，MIF的表达及炎性细胞的浸润与疾病发生发展的关系如何，特别是与脏器功能的改变，疾病的预后转归的关系还有待进一步探讨。(2)感染性疾病时，机体循环机能明显下降，其中MIF是否发挥着致关的作用需待探讨。2+2+东南大学附属中大医院xx,xx(3)GC的抗炎抗免疫作用受到MIF的反向调节。炎性疾病时GC量的相对增加而效能的相对低下，即GC抵抗是否由于MIF的参与；同时，MIF与GC的相互作用是否是以GC受体GR为联桥，即是否以GR为作用相联点尚需进一步实验说明。5.3 治疗学方面(1) GC治疗是否诱导MIF生成细胞亚群的相对减少，以及GC治疗是