同种异体移植炎症因子1研究进展

鲍维佳 综述 郝丽荣 审校

20世纪中期，人们从猪小肠黏膜分离出一种由巨噬细胞谱系产生的146个氨基酸多肽，将其命名为“大炎肽(daintain)[1]”；从大鼠慢性排斥的心脏移植物中克隆出一个巨噬细胞因子的 cDNA，称为同种异体移植炎症因子-1(allograft inflammatory factor-1 ，AIF-1)[2]。研究发现daintain与AIF-1蛋白的氨基酸排列和化学法测序呈高度同源，故把两者视为同一功能蛋白。

AIF-1广泛存在于人、鼠、牛等哺乳动物，在鲤鱼、牡蛎、海绵等动物中也存在。人类AIF-1基因定位于6号染色体 6p21.3的人白细胞抗原Ⅲ类基因区域内，该区域与炎症反应相关。AIF-1内含一个特征性的Ca2+结合EF-手形结构域(DLNGNGDIDIM)、一个 44 个氨基酸残基组成的-KR-KK-GKR-多肽激素类前体片段、几个相互作用的PDZ结构域及酪氨酸激酶磷酸化位点和多肽激素翻译后修饰区等[3]，这些多生物学活性位点提示AIF-1 具有广泛的生物学特性。AIF-1的结构决定了它的功能，AIF-1被认为是调节免疫反应和各种炎症反应的关键调节因子，在机体的炎症、移植排斥、自身免疫疾病、血管病变及癌症中发挥重要作用。

AIF-1与炎症反应

在白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等促炎症因子刺激下，巨噬细胞中AIF-1 表达上调，当AIF-1过表达时，巨噬细胞中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和 单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)水平升高，细胞迁移能力增强。说明AIF-1对巨噬细胞的存活至关重要，在调节其迁移以及促炎症方面起重要作用。AIF-1 还可调节炎症因子刺激下的巨噬细胞系分泌特定的细胞因子如 IL-6、IL-10和IL-12等，在免疫炎症反应中发挥重要作用[4]。

在人与大鼠足细胞及抗肾小球基膜(GBM)肾炎模型的浸润细胞中均有AIF-1的mRNA和蛋白的表达增加，在足细胞中的表达呈阳性。在抗GBM肾炎模型中，AIF-1的上调可能主要是由于其在浸润细胞中的表达所致[5]。单侧输尿管梗阻小鼠肾组织中，AIF-1、CD 68和α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达上调。并且在醛固酮刺激的成纤维细胞与巨噬细胞共培养72h后，成纤维细胞标记物α-SMA的表达上调并显著增加FN和p38的表达，表明AIF-1在巨噬细胞中的表达是激活肾脏成纤维细胞向纤维化前表型转化的关键。AIF-1在巨噬细胞中表达上调可能是通过p38信号通路促进肾间质纤维化的一种新机制[6]。

AIF-1 在很多炎症性皮肤病，如牛皮癣、扁平苔癣和蕈样霉菌病中表达上调。AIF-1主要位于病变皮肤的巨噬细胞和郎格罕氏细胞，介导巨噬细胞的促炎症反应，所以通过肾上腺皮质激素或类视黄醇类等药物调节AIF-1的表达可对这些皮肤病的治疗有所帮助[7]。

AIF-1还参与炎症性的中枢神经系统损伤。 Borna 病毒感染大鼠所介导的非化脓性脑膜脑炎中，大鼠脑部炎症损伤部位及邻近的脑实质中的小胶质细胞就开始表达AIF-1，并且在感染24d后表达水平进一步上调[8]。

AIF-1在类风湿关节炎(RA)中表达于单核细胞和滑膜成纤维细胞中，可诱导所培养的滑膜细胞增殖。有研究表明，RA患者外周血单核细胞表达AIF-1的数量增加，并与疾病活动参数相关，采用免疫组织化学方法检测AIF-1在RA或骨关节炎(OA)滑膜组织中的表达和定位，显示RA滑膜组织中的单个核细胞与OA关节组织相比，AIF-1有较强的表达，同时AIF-1的表达与其他疾病活动因子的水平，如血沉(ESR)、C反应蛋白(CRP)、血浆TNF-a、IL-6、IL-18、血管内皮生长因子(VEGF)等并无相关性。由此证实，AIF-1可能与RA的发病机制有关，可能是一种新的细胞因子，参与了RA的免疫过程[9]。并且在甲氨喋呤治疗的RA中，AIF-1的基因多态性与RA的症状缓解具有统计学意义[10]。 AIF-1还参与了神经炎(EAN)和葡萄膜炎(EAU)等神经系统的自身免疫性病变[11]。

近期研究表明，AIF-1在急性肺损伤中也有所表达，AIF-1在肺巨噬细胞中显著表达，并且在博莱霉素致急性肺损伤小鼠支气管肺泡灌洗液中含量增加，重组的AIF-1促进IL-6的产生，证明AIF-1在急性肺损伤的发病机制中起重要作用[12]。

AIF-1与器官移植排斥

AIF-1最初是从慢性或急性异基因心脏移植排斥反应中克隆出来的，但在正常或同基因心脏移植中没有克隆出来。AIF-1 选择性表达于巨噬细胞和嗜中性粒细胞，并且在γ干扰素(IFN-γ)诱导下显著上调[2]。应用半定量逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测了心脏移植患者心内膜心肌活检标本中AIF-1 mRNA的表达，其表达和国际心肺移植排斥反应分级明显相关，从而证明AIF-1与移植排斥反应的严重程度相关[13]。AIF-1也直接存在于心肌细胞和单核细胞中。应用免疫组织化学检测发现，心肌细胞和单核细胞中AIF-1与细胞排斥反应和 Quilty B病变的严重程度直接相关[14]。持续的抗CD4/CD8治疗降低了AIF-1的表达，阻断了同种异体心脏移植体的炎症激活和内膜增厚[15]，因此，AIF-1可作为同种异体心脏移植的潜在生物标志物。在肾活检标本中，与CD 25、穿孔素、TNF-α等标记物活化相比，只有AIF-1激活的巨噬细胞在临床排斥反应活检组织的浸润明显增加，表明AIF-1可明确区分亚临床组与临床组，提示AIF-1可能是代表肾移植失败的活化免疫细胞的标志物[16]。同样，在大鼠肝移植模型中，移植物和外周血白细胞中也可检出AIF-1 mRNA。此外，将急性免疫排斥与慢性免疫排斥的肝移植模型比较发现，急性免疫排斥模型中的移植物组织与外周血白细胞中AIF-1的表达显著增高。该研究还表明IL-10可抑制巨噬细胞中AIF-1的上调，并可挽救小体积的肝移植[17]。因此，AIF-1可作为慢性和急性器官移植排斥反应的临床指标。

AIF-1与自身免疫疾病

除上述与炎症相关的自身免疫疾病，AIF-1蛋白在系统性硬化症患者肺血管和皮肤病变中也过度表达，表明AIF-1可能通过增强组织中 T 细胞的浸润与分泌能力，促进成纤维细胞纤维化，从而参与系统性硬化症的早期发病[18]。还有研究证明了AIF-1在1型糖尿病中的作用，AIF-1位点的遗传变异与挪威家族中的1型糖尿病有着独立的联系[19]。以上都表明了AIF-1 是自身免疫性疾病的危险因素。

AIF-1与肿瘤

近来研究发现，AIF-1与肿瘤的发生发展及预后都有密切联系。在人脑胶质瘤中，激活的巨噬细胞与小胶质细胞表达AIF-1，并且其表达量与人脑胶质瘤的恶性程度密切相关，说明AIF-1是肿瘤相关的一个独特的标志物[20]。人乳腺导管癌上皮细胞也有AIF-1的强表达，AIF-1基因的表达使cyclin D1 的表达上调，NF-кB的转录活性增强，并且上调TNF-α激活p38MAPK信号通路，促进乳腺肿瘤的生长[21]。也有研究表明，AIF-1通过 p38 MAPK通路来促进结直肠癌细胞的凋亡，在结直肠癌中发挥抑癌作用，提示AIF-1有可能作为结直肠癌的肿瘤抑制因子和潜在的治疗靶点[22]。AIF-1在宫颈癌组织中表达上调，表明AIF-1作为致癌基因在宫颈癌中发挥作用，并与宫颈癌预后相关[23]。还有研究证明，AIF-1的敲除明显增加了胃癌细胞的增殖、迁移和β连环蛋白的表达，表明AIF-1的表达水平可作为胃癌的保护性预后指标[24]。AIF-1的表达与肝癌也密切相关，由于集落刺激因子1(CSF-1)通过 CSF1R-c-Jun-AIF1信号通路诱导M2极化，敲除AIF-1有可能使巨噬细胞M2极化减弱，从而减少术后肝内再灌注。AIF-1在癌旁肝组织中的表达可作为重要的预后指标，指导术后适当的佐剂治疗[25]。

AIF-1与血管性疾病

巨噬细胞存在于动脉粥样硬化形成的各个阶段，是动脉粥样硬化斑块的主要细胞成分。应用免疫组织化学检测发现AIF-1与CD 68阳性巨噬细胞在人冠状动脉粥样硬化中共定位，氧化的低密度脂蛋白对人和小鼠巨噬细胞具有的刺激作用，使AIF-1的表达高于基础水平，而动脉粥样硬化信号蛋白 Akt、p44/42 MAPK及p38激酶的磷酸化则显著降低[26]。并且有研究证明AIF-1可使小鼠体内的过氧化物歧化酶降低，进而增加血液的氧化能力，使低密度脂蛋白转化成氧化的低密度脂蛋白，参与动脉粥样硬化钙化的形成[27]。

冠状动脉病变患者的CD3+淋巴细胞也表达AIF-1。AIF-1在MOLT-4 细胞中的过度表达导致细胞数量和迁移的增加。AIF-1与非肌肉肌动蛋白聚合和相互作用使人血管平滑肌细胞(VSMCs)在AIF-1介导的蜕皮细胞条件培养液中的增殖速度更快。这表明AIF-1在活化的T淋巴细胞中表达，其表达增强了淋巴细胞的活化，而AIF-1在活化的淋巴细胞中的表达对VSMCs的激活和CAV的发育可能有重要意义[28]。并有研究表明，AIF-1的过表达显著促进了内皮细胞的增殖和迁移，使微血管增多，在内皮细胞的信号转导和活化中起着重要的作用，并可能参与新生血管的形成[29]。

近期有研究发现，AIF-1蛋白在川崎病狭窄动脉中高表达，并与巨噬细胞标记CD68共同定位[30]。总之，AIF-1通过介导巨噬细胞、VSMCs和内皮细胞活化等方式在血管性疾病中起到调节作用。

AIF-1与生殖系统疾病

小鼠的睾丸、脾脏和淋巴结中AIF-1表达较多，免疫组织学检查显示睾丸分化生殖细胞和脾脏红髓巨噬细胞均为AIF-1阳性。此外，睾丸组织中的精原和精母细胞在分化成熟为精子后AIF-1表达消失，提示AIF-1参与了精细胞的成熟分化[31]。检测AIF-1在鼠非癌前子宫组织中的表达，发现AIF-1的表达在发情周期中发生变化。在发情时达到高峰，而人工授精后、异基因妊娠和同基因妊娠中，AIF-1 mRNA的表达在着床前和着床期逐渐下降，提示AIF-1的产生与胎儿生长发育的吸收有关[32]。

其 他

有研究表明，AIF-1是由人类白脂肪细胞(WAT)与巨噬细胞作用下产生的因子，在肥胖妇女及与代谢表型不良的相关人群中表达增加。AIF-1可通过巨噬细胞与脂肪组织中其他类型细胞的交叉作用，在调节WAT功能中发挥旁分泌的作用[33]。同时，巨噬细胞源性AIF-1上调活性氧生成，使脂肪因子α，IL-6，抵抗素释放增多，并抑制脂联素的分泌。此外，它还通过下调胰岛素信号来抑制胰岛素刺激的葡萄糖摄取。因此，AIF-1可能与肥胖相关疾病有关[34]。还有临床实验推测，2型糖尿病患者血清AIF-1浓度与蛋白尿和估算的肾小球滤过率(eGFR)密切相关。测定284例2型糖尿病患者的血清AIF-1浓度并收集临床数据，用t检验、方差分析和多元线性回归分析等方法分析后发现血清AIF-1浓度与尿蛋白排泄率(UAE)的对数呈正相关，与eGFR呈负相关，并且其与UAE对数和eGFR之间均独立相关，表明血清AIF-1浓度可能成为糖尿病肾病及巨噬细胞活化的临床指标[35]。

小结：AIF-1是一种高度保守的炎症反应支架蛋白，主要由巨噬细胞和活化T细胞表达，通过调节细胞因子、趋化因子和iNOS等炎症介质的表达，参与炎症反应，并且在多种疾病的发展中，如移植排斥反应、自身免疫性疾病、肿瘤、血管性疾病和生殖系统疾病等均有重要作用。在这些疾病中，AIF-1表达的分子机制尚不清楚，需要进一步深入研究，使AIF-1的转录或表达成为这些疾病的临床标志或治疗靶点，从而帮助相关疾病的诊断和治疗。