巨噬细胞移动抑制因子在系统性红斑狼疮中的研究进展

黄宇，曲航，黄琴

(1.南方医科大学第二临床医学院，广州 510515； 2.南方医科大学南方医院风湿免疫科，广州 510515)

巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)也称为糖基化抑制因子，是迟发型超敏反应过程中抑制巨噬细胞迁移的可溶性因子，由114个氨基酸组成，在物种间高度保守[1]。MIF是一种具有广泛免疫调节特性的多功能蛋白质，包括抑制巨噬细胞迁移、调节炎症细胞因子和促进白细胞在炎症部位募集等，可由单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和淋巴细胞等多种细胞产生，能参与调节多条信号转导通路，在炎症疾病、自身免疫性疾病、代谢性疾病及肿瘤等多种疾病中发挥作用[2-3]。遗传学研究已经确定MIF多态性与自身免疫性疾病之间的关联，包括系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、类风湿关节炎、1型糖尿病和自身免疫性肝病等；SLE是一种累及多系统的自身免疫性疾病，临床表现存在显著的异质性，病因不明，可能与遗传、环境、性激素及其他因素有关，任何器官都有可能受累，年轻女性为主要发病人群[4]。SLE的特点是细胞丧失对核酸及其相互作用蛋白的耐受性，T淋巴细胞、B淋巴细胞功能紊乱，从而导致大量炎症因子及自身抗体的产生[5]。近年来越来越多的研究开始关注MIF与SLE之间的关系，随着小分子MIF抑制剂的迅速开发[6]，MIF有望成为SLE治疗的靶点。现就MIF在SLE中的研究进展予以综述。

1 MIF的生物学功能

1.1MIF与免疫炎症反应 1966年，MIF被定义为在迟发型超敏反应过程中抑制巨噬细胞迁移的可溶性因子，但其功能未完全阐明[1]。随着研究的进展，MIF被认为是先天免疫反应的关键参与者，MIF的功能主要是进行免疫调节，它不仅有抑制巨噬细胞游走、黏附、吞噬和聚集的功能，还能调节淋巴细胞的活化，促进多种细胞因子的分泌和表达，如白细胞介素(interlukin，IL)-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)等[7-12]。在固有免疫应答中，巨噬细胞来源的MIF能以自分泌和旁分泌的方式刺激其自身合成，同时刺激其他促炎症介质的合成；MIF还可以通过提高巨噬细胞的细胞内杀伤活性，促使过氧化氢的产生，使一氧化氮释放和磷脂酶A2的表达增强，产生促炎作用[13]。MIF缺失的巨噬细胞降低促炎症细胞因子的产生，可能主要是通过降低Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)-4的表达和核因子κB的活性[14]。在适应性免疫反应中，T细胞在有丝分裂原或抗原刺激下可以表达MIF，而MIF也能促进T细胞分泌辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)1、Th2细胞因子和IL-17[15]。使用抗MIF的抗体能够抑制T细胞的增殖和细胞因子的产生。此外，MIF也可以使CXC趋化因子配体[chemokine(C-X-C motif)ligand，CXCL]8、CC趋化因子配体5和单核细胞趋化蛋白1等经典趋化因子表达上调，从而促进白细胞的聚集和迁移；MIF被认为是CXC趋化因子受体[chemokine(C-X-C motif) receptor，CXCR]2和CXCR4的非同源配体，MIF可通过CXCR直接影响单核细胞、T细胞和B细胞的趋化功能[16]。研究证明，MIF可以通过翻译后修饰改变MIF的生物活性，从而作为其功能微调的基础[17]。MIF可被氧化成分子内二硫键的CXXC序列，而D-DT并无此序列，氧化MIF可作为不同疾病的生物标志物[18]，可用于疾病的诊断和治疗[19]。由此可推测MIF的氧化还原会干扰小分子抑制剂的结合，但关于MIF翻译后修饰对抑制剂结合的具体影响仍不清楚，有待进一步研究探索。

1.2MIF与糖皮质激素 糖皮质激素是机体内极为重要的一类调节分子，对机体的发育、生长、代谢以及免疫功能等起着重要的调节作用，是机体应激反应最重要的调节激素，也是临床上使用最广泛且有效的抗炎和免疫抑制剂。糖皮质激素是治疗SLE等自身免疫性疾病的首选药物，但剂量依赖的不良反应限制了其应用，如高血压、糖尿病、骨质疏松等。临床上广泛使用的糖皮质激素和它们共有的不良反应使得“类固醇节制”疗法药物的寻找显得更为迫切。MIF和糖皮质激素有着独特的相互联系，MIF可以被生理浓度的糖皮质激素诱导产生，同时也可以抑制糖皮质激素的抗炎和免疫抑制活性。研究显示，MIF能抑制糖皮质激素诱导的促分裂原活化的蛋白激酶磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的表达， MKP-1是一种重要的促分裂原活化的蛋白激酶信号转导抑制剂，糖皮质激素信号能够通过MKP-1抑制炎症细胞因子的分泌[20]。Roger等[21]研究发现，MIF以自分泌的方式靶向调节MKP-1，从而抑制糖皮质激素的抗炎作用；此外，MIF还可以通过糖皮质激素诱导的亮氨酸拉链(GC-induced leucine zipper，GILZ)调节MKP-1的表达和促分裂原活化的蛋白激酶的激活。GILZ在许多与炎症疾病有关的信号通路中扮演重要角色，外源性MIF可以通过抑制成纤维细胞和巨噬细胞中的GILZ及MKP-1的表达来降低糖皮质激素的敏感性[22]。Bloom等[23]研究发现，MIF抑制剂在抑制炎症方面与糖皮质激素有显著的协同作用，提出未来在治疗自身免疫性疾病中可应用MIF抑制剂来减少激素用量，实现“类固醇节制”。

2 MIF基因多态性

MIF基因在物种间高度保守，小鼠MIF与人类MIF有90%的同源性，物种间MIF基因的保守性显示MIF蛋白可能有重要的生物学功能[1]。在人类基因组中，MIF基因位于第22号染色体上(22q11.23)，由3个(107 bp、172 bp和66 bp)短外显子和2个(188 bp和94 bp)内含子组成，基因编码114个氨基酸，组成一个分子量为12 500的非糖基化蛋白质。

MIF基因有10个多态性位点，其中两个有功能性影响，分别是-794 CATT5～8(rs5844572)和-173 G>C(rs755622)[24]。MIF-794 CATT5～8(rs5844572)是一个5′启动子区域内的短串联重复序列，794 bp处的胞嘧啶(C)-腺嘌呤(A)-胸腺嘧啶(T)-胸腺嘧啶(T)组成的微卫星重复序列对启动子的活性有显著的调控作用，该卫星多态性由 5～8个CATT核苷酸序列重复所致的3种等位基因，其中7个片段重复(-794 CATT7)与MIF基因表达和外周血循环中MIF水平增加有关；而撒哈拉以南地区人群中5个片段低重复表达与外周血循环中MIF水平降低有关[25]。MIF-173 G>C (rs755622)是单核苷酸多态性位点，即173 bp处的鸟嘌呤(G)被胞嘧啶(C)置换，该等位基因-173*C与外周血循环中MIF水平增加相关[26]。Illescas等[27]通过对多种疾病和人群的荟萃分析发现，rs755622多态性增加了自身免疫性疾病的易感性。

功能缺失的MIF基因突变可抑制宿主的炎症或固有免疫应答，而功能增强的MIF基因突变则使宿主出现更严重的炎症和免疫反应，因此，MIF基因多态性与多种自身免疫性疾病的易感性和严重程度相关。目前，针对不同人群的MIF基因多态性与SLE易感性的相关研究结果不一致。一项针对1 369例SLE患者的队列研究显示，-794 CATT7/-173*C单体型的高加索人和非裔美国人的SLE发病率较低，而外周血循环中MIF水平较高；健康对照组、CATT7或-173*C等位基因组及CATT7/-173*C单体型组人群均较少表现为抗核抗体阳性，表明MIF等位基因的高表达在SLE中可能通过自身免疫作用产生保护效应[28]。但墨西哥的一项队列研究显示，-173*C和-794 CATT7增加了SLE易感性，此研究中，SLE患者和具有高表达MIF等位基因多态性患者的血清MIF及TNF-α均显著增加[29]。一项针对西班牙人群的队列研究发现，携带-173*C等位基因人群SLE的易感性增加，而-794 CATT7/-173*C单体型人群SLE易感性增加2倍[30]。目前，尚无亚洲人群MIF基因多态性与SLE易感性关系的研究报道，也未发现某个MIF基因多态性与SLE特定的临床表现显著相关，因此有关MIF等位基因影响SLE的发病机制还需进一步研究。

3 MIF在SLE中的作用

SLE是一种慢性多系统免疫失调性疾病，T细胞和B细胞的活化是SLE发病中的重要环节，整个过程还涉及关键性免疫反应因子(TLR、TNF-α、IFN-γ和IL-6等)，MIF也参与了SLE的病理过程。目前国内外均研究证实，SLE患者血清MIF水平升高，并且MIF水平与疾病严重程度呈正相关。例如，Bae和Lee[31]对SLE患者和正常对照组的血清/血浆MIF水平进行了荟萃分析，结果表明，SLE组MIF水平显著高于对照组；按照种族进行分层研究，亚洲人群MIF水平更高，在年龄和(或)性别匹配的人群中，SLE组MIF水平显著高于对照组。谢传美和袁国华[32]对50例SLE患者的研究发现，SLE患者血清MIF水平显著增高，且血清MIF水平与SLE疾病活动度评分、补体C3降低、24 h尿蛋白定量显著相关；同时发现，未使用激素SLE患者血清MIF水平显著高于使用激素者，提示激素使用量与MIF水平呈显著负相关。Roger等[21]研究发现，在易患狼疮MRL/lpr小鼠系中，MIF的表达在皮肤和肾脏病变中均有所增加，而Mif-/-小鼠由于肾脏和皮肤损伤减少及蛋白尿症状减轻，从而存活时间延长。应用MIF拮抗剂ISO-1治疗MRL/lpr小鼠和另一种易患狼疮NZB/NZW F1小鼠时发现，MRL/lpr小鼠的肾小球肾炎缓解，通过CD74+和CXCR4+诱导的白细胞聚集被抑制，血浆TNF-α水平出现降低，并且NZB/NZW F1小鼠的CCL2水平也降低；经ISO-1处理后，两种狼疮易感性小鼠的肾组织中TNF-α、IL-1β和CCL2的信使RNA表达均降低，而自身抗体的产生和T/B细胞的活化均无显著变化[33]，表明抑制MIF在SLE中的保护效应是基于炎症反应的调节而非自身免疫作用。

有研究发现，MIF可能参与SLE细胞的自噬过程，自噬作为一种回收氨基酸的细胞保护机制，在机体营养缺乏时易被激活[34]。在细胞低能量和必需氨基酸缺乏时，AMP活化的蛋白激酶驱动自噬，MIF可以通过调控AMP活化的蛋白激酶的活性继而调节机体微环境中的免疫应答反应[35]。另有研究发现，MIF能够在人类MCF-7乳腺癌细胞系中抑制自噬性细胞死亡[36]。Clarke等[37]研究发现，自噬在SLE患者B细胞的早期发育和过渡阶段就已被激活，并且这些细胞在体外刺激后也不能有效分化成浆细胞。SLE患者体内这种自噬过程的失调现象表明自噬在SLE中具有重要作用。Jones等[38]通过遗传关联性研究在自噬相关基因中发现了几个SLE易感基因位点，包括IRGM(immunity-related GTPase family M)、自噬相关蛋白5和自噬相关蛋白7等，提出自噬的缺陷会导致机体对SLE高度易感。鉴于MIF与自噬的独特关系，推测MIF可能参与SLE的自噬过程，具体效应仍不清楚，需要更深入的研究。

4 MIF作为潜在的治疗靶点

MIF是一种具有多种生物学功能的蛋白质，已成为颇具研究潜力的干预自身免疫性疾病的小分子和抗体靶点。目前，有几类MIF小分子抑制剂已被开发应用，包括ISO-1和相关分子，它们一般通过直接结合MIF的活性位点，抑制变构，修饰活性位点的残基或干扰互变异构酶三聚体发挥作用，MIF在其三聚体构象时高度稳定，而作为单体时相对不稳定[39]。依布硒啉是第一个通过与半胱氨酸残基相互作用干扰MIF寡聚化的小分子抑制剂，依布硒啉在动物模型和人类研究中表现出低毒性，它对MIF的作用揭示了一个针对蛋白质与蛋白质相互作用的新机制，即通过诱导半胱氨酸介导的修饰、三聚体的解离和MIF的聚集抑制MIF互变异构酶活性，这一发现对于研究者开发针对MIF三聚体介导的多种促炎活性效应药物具有重要意义[40]。干扰MIF寡聚化会引起MIF结构构象的改变，从而抑制MIF诱导蛋白激酶B磷酸化的能力和抑制炎症细胞因子的产生。Bai等[41]报道了一种新型变构MIF抑制剂p425，它位于两个MIF三聚体之间的接触面，p425不仅能够有效地抑制MIF使4-羟基-苯基丙酮酸互变异构化的能力，而且还能阻断MIF与CD74之间的相互作用，从而阻碍MIF的促炎作用。

既往研究证明，在某些炎症疾病和自身免疫疾病模型中，使用抗MIF中和抗体的治疗是有效的[42]。Tarasuk等[43]在一系列的体外实验中使用人类单链可变片段单克隆抗体22号来证明其特异性结合MIF的能力；此外，MIF的互变异构酶活性随着人类单链可变片段抗体剂量增加而降低，这是通过抗体与互变异构酶活性位点内的催化残基的结合实现的。其他类药物也能通过抑制MIF的产生达到对疾病的治疗作用，如提取于中草药青蒿素的青蒿琥酯。研究发现，MIF水平与SLE患者的Ⅰ型干扰素基因表达相关，青蒿琥酯通过抑制信号转导及转录激活因子1的磷酸化下调Ⅰ型干扰素诱导的MIF生成，可能在改善SLE相关的动脉粥样硬化中具有潜在作用[44]。

5 小 结

MIF参与SLE等自身免疫性疾病的发病过程和进展过程。 MIF能够通过各种途径导致疾病的发生、发展，包括表达细胞因子、活化T细胞和激活巨噬细胞以及阻碍糖皮质激素的效应，表明拮抗MIF可能会在免疫性疾病中有广泛的应用。由于在研发抑制互变异构酶活性的小分子抑制剂作为治疗药物的过程中，许多化合物并不能在临床中发挥实际作用，使药物开发工作受到了极大的限制。然而，抗MIF单克隆抗体的开发为治疗提供了新的途径。了解MIF在调节炎症状态中涉及的信号级联反应的确切机制，将为利用MIF调控自身免疫性疾病提供全新的见解。