MFG-E8參與細胞凋亡機制及在慢性阻塞性肺疾病中作用的研究進展*

王秋實 綜述，王導新 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院呼吸內科 400010)

細胞凋亡是由基因控制的自主有序的死亡，對維持組織及器官穩定性起至關重要的作用。乳脂球表皮生長因子8(MFG-E8)因含有特殊的結構域，可將凋亡細胞帶入吞噬細胞，同時它可通過一定的途徑抑制細胞凋亡及炎性反應，故其在細胞凋亡中起著重要作用。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是氣道炎細胞浸潤積聚導致的一種以小氣道阻塞，支氣管周圍纖維化和氣道壁的破壞為特征的疾病，它是世界上最常見的慢性呼吸道疾病，是導致呼吸系統疾病死亡的主要原因。過去幾年的研究已經產生了關于MFG-E8在多種疾病中的作用的豐富知識，在幾種威脅生命的疾病動物模型中，如結腸炎，腎、肝和腸缺血再灌注等，MFG-E8為減輕炎癥和改善預后的重要因素，為治療提供了很大的潛力，故MFG-E8在COPD中的治療潛力可進一步研究。

1 MFG-E8及其參與細胞凋亡的作用機制

MFG-E8是一種外周膜糖蛋白，其命名是因最初發現鑲嵌于乳汁脂肪球膜表面[1]。人體多種器官、細胞和體液中均可分離到MFG-E8。研究顯示，在未成熟樹突狀細胞和未分化巨噬細胞內有相當數量的MFG-E8，而其成分在成熟后減少[2]。MFG-E8參與多種細胞相互作用，包括對凋亡細胞的吞噬作用，精子與卵子的黏附，腸黏膜的修復，乳腺分支形態發生，血管生成等[3]。MFG-E8不僅可加速各種器官中各種凋亡細胞的清除，還包括不需要的碎片、微泡、細胞核和其他分子的清除[3]。凋亡的過程主要為吞噬細胞吞噬凋亡細胞的過程。完整已凋亡細胞的有效吞噬是細胞凋亡的關鍵終點，防止潛在的有害或免疫原性細胞內物質從垂死細胞中釋放，從而保持周圍組織的完整性和功能，是防止繼發性壞死和炎癥所必需的[4]。MFG-E8含有2個表皮生長因子(EGF)重復序列的N末端結構域，在第2個EGF結構域中具有與整合素結合RGD基序(精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸)，其與avb3和avb5整合素異二聚體結合，以促進細胞黏附和誘導整合素介導的信號轉導。1個黏蛋白樣結構域和2個重復的盤狀蛋白樣結構域(C結構域)組成，2個C結構域是膜結合所必需的,吞噬細胞在遇到凋亡細胞時會分泌MFG-E8，其C-末端結構域介導與凋亡細胞表面暴露的磷脂酰絲氨酸和磷脂酰乙醇胺殘基的連接并將其帶入吞噬細胞吞噬,因C末端F5/8C結構域對細胞膜表面磷脂結合的特異性，RGD基序與吞噬細胞上表達的整合素結合，使MFG-E8已被鑒定為許多系統中凋亡細胞去除的關鍵調節因子[3，5]。Rho家族GTP酶是介導凋亡細胞吞入的重要蛋白酶，由Rac1、Cdc42和RhoA組成，已被公認為參與細胞骨架重組的調節因子，MFG-E8與αvβ5整合素結合后與DOCK180相互作用激活Rac1，Rac1在質膜上聚集形成膜突起，有利于參與巨噬細胞的吞噬作用[6-8]。目前研究發現，MFG-E8對細胞凋亡及維持機體穩態平衡具有重要作用。ASANO等[4]報道了一種名為D89E的MFG-E8突變體，攜帶RGD基序點突變，抑制了多種吞噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用。由于脾臟生發中心的凋亡細胞浸潤，MFG-E8敲除小鼠可自發產生有害的自身免疫疾病[9]。在細菌脂多糖(LPS)刺激下，MFG-E8可誘導轉錄激活因子-3(STAT-3)和細胞因子信號轉導抑制因子-3(SOCS3)活化，上調的SOCS3又與核因子κB(NF-κB) p65相互作用，促進LPS誘導的腫瘤壞死因子α(TNF-α)產生的TLR4信號傳導的負調節，從而減弱巨噬細胞的促炎刺激[10]。MFG-E8以半胱天冬酶-3依賴性方式從凋亡內皮細胞釋放，通過增加信號轉導和STAT-3的磷酸化介導巨噬細胞重編程，將巨噬細胞重編程為抗炎細胞，這種凋亡微環境誘導巨噬細胞中的表型轉換對維持局部組織穩態是重要的[11]。有研究探討了在創傷性腦損傷中MFG-E8在凋亡中的作用及其潛在機制，認為其是通過整合素-β3/FAK/PI3K/AKT信號傳導途徑調節凋亡，可顯著增強該通路相關的表達，通過實驗證明了人重組MFG-E8抑制神經元細胞凋亡并提供神經保護作用[12]。KOMURA等[13]的研究發現在多微生物引起的敗血癥中MFG-E8的下調是通過LPS-CD14途徑介導的，最終導致凋亡細胞的累積。在急性酒精暴露下，機體通過活性氧化物依賴性機制抑制MFG-E8基因表達而損害巨噬細胞的胞葬作用，而用酒精慢性喂養小鼠導致血清中高遷移率族蛋白B1(HMGB1)水平增加。進一步研究顯示HMGB1與MFG-E8競爭結合αvβ3，并降低巨噬細胞吞噬凋亡細胞的能力[14]。MFG-E8表達的異常導致許多病理狀態，目前仍需更多的研究來了解MFG-E8在疾病中的功能及其在相關信號通路中的作用。

2 MFG-E8與COPD

隨著老齡化和吸煙人口的增加，COPD的病死率居高不下，盡管在癥狀治療和預防急性發作方面取得了進展，但很少有情況來改善疾病情況或影響病死率，故需要更好地了解導致COPD的復雜疾病機制[15]。COPD的發病機制主要包括炎癥機制、蛋白酶-抗蛋白酶失衡機制、氧化應激機制。此外，近年來許多研究證明了在COPD患者、COPD動物模型及在離體氣道上皮和平滑肌細胞中細胞凋亡機制的存在，無論動物還是人體研究，肺外或是肺內研究，均提示了細胞凋亡在COPD發病機制中的重要地位。COPD與細胞凋亡增加和凋亡細胞清除率降低之間存在關聯。凋亡物質的積累可能由于過量的細胞凋亡本身而產生，吞噬功能缺陷和吞噬過程中凋亡細胞的識別障礙所致。對凋亡細胞識別和從肺中去除主要由氣道巨噬細胞介導，未成熟的樹突狀細胞和非專業吞噬細胞也可以顯示出這種功能，例如上皮細胞和間充質細胞，有效清除氣道中的凋亡細胞對于成功解決炎癥和恢復肺內穩態至關重要[16]。肺泡巨噬細胞是一種多功能的基質細胞，通過釋放中性粒細胞趨化因子和蛋白分解酶在炎癥中發揮重要作用。肺泡巨噬細胞凋亡減少，增加氣道區巨噬細胞的數量，使其相對活化釋放過多的炎性介質，最終導致肺組織損傷[17]。有研究假設COPD凋亡氣道上皮細胞的累積可能是由于肺泡巨噬細胞的吞噬清除缺陷所致，設計實驗分別用健康對照組和COPD受試者的支氣管肺泡灌洗液中的肺泡巨噬細胞去吞噬體外培養的被紫外線輻射誘導凋亡的氣道上皮細胞，發現與對照組相比，COPD患者肺泡巨噬細胞吞噬凋亡的氣道上皮細胞比例明顯降低，表明在COPD中存在肺泡巨噬細胞攝取凋亡的氣道上皮細胞的吞噬能力的特定缺陷[18]。在肺部富含膠原蛋白的基質取代正常組織結構，異常重塑可以發生纖維化，導致器官功能的破壞。在正常組織中，膠原轉換通過細胞外蛋白水解切割和內吞作用隨后溶酶體降解發生。通過對成年小鼠肺切片，ATABAI等[19]發現MFG-E8存在于肺泡間質及肺血管系統中，通過支氣管肺泡灌洗(BAL)獲得的肺泡巨噬細胞對MFG-E8染色呈陽性，MFG-E8含有2個盤狀結構域，與膠原受體DDR1和DDR2中存在的2個盤狀結構域同源，巨噬細胞通過攝取MFG-E8定向結合的膠原蛋白，促進其與膠原蛋白的結合并促進肺泡巨噬細胞的內吞作用，從而減輕小鼠組織纖維化的嚴重程度，故在負調節肺組織纖維化中起關鍵作用。一項研究調查了低劑量的阿奇霉素對肺泡巨噬細胞吞噬凋亡支氣管上皮細胞和中性粒細胞的作用影響，發現大環內酯類抗生素阿奇霉素對COPD氣道巨噬細胞的細胞功能恢復依賴于與其細胞表面磷脂的結合，表明磷脂識別受體或橋接分子的失調可能是COPD中凋亡細胞去除缺陷的原因[20]。 在COPD患者中凋亡細胞清除是有缺陷的，凋亡細胞的識別和去除由多種分子介導，包括吞噬細胞表面上的受體和可溶性橋接蛋白，如MFG-E8、生長抑制特異性因子6(Gas6)、血小板反應蛋白-1和蛋白S等[21-22]。MFG-E8可通過RGD基序與αvβ3和αvβ5 整合素相連介導細胞凋亡過程，故推測MFG-E8可能與COPD相關。有研究檢查了MFG-E8在COPD患者中的表達，COPD患者的血漿MFG-E8水平與健康對照組相比，在慢性阻塞性肺病全球倡議(GOLD)Ⅰ和GOLD Ⅳ期COPD之間逐漸降低，研究證明了MFG-E8可作為COPD疾病嚴重程度的標志[23]。胡娜等[24]探討了MFG-E8凋亡清除相關分子是否和 COPD有關，實驗發現COPD 組MFG-E8 血漿濃度與對照組差異有統計學意義(P<0.05)，并且隨著COPD患者病情的加重，MFG-E8血漿濃度越來越低，MFG-E8 可能參與了COPD 的發生與發展。有研究者將暴露于香煙煙霧的小鼠用作COPD的動物模型，研究MFG-E8對巨噬細胞的吞噬能力和炎性反應的影響以了解MFG-E8在COPD發展中的作用，與暴露于空氣的小鼠相比，香煙暴露小鼠的肺組織中MFG-E8表達明顯降低，香煙暴露小鼠的肺泡灌洗液中MFG-E8的濃度遠低于空氣暴露小鼠，香煙暴露小鼠的血漿MFG-E8水平低于空氣對照組[25]。

3 結 語

COPD患者的病情預后與肺功能水平和急性加重次數密切相關，改善患者肺功能及減少急性加重次數可提高COPD患者的生活質量和降低COPD患者的死亡風險。MFG-E8的異常表達與COPD的發生及發展可能有相關性，多項研究表明急性加重期患者的因子水平明顯低于穩定期及健康人群，但因目前研究數量有限，COPD細胞凋亡缺陷與存在異常的MFG-E8表達是否有關尚不清楚，MFG-E8在COPD中的表達和功能均需進一步闡明。此外，MFG-E8水平是否與COPD嚴重程度相關也待進一步的明確。積極尋找較特異的生物因子方便預測COPD急性發作風險是有意義的，仍需更多的研究來了解MFG-E8在COPD的生理學、免疫學和病理生理學中的分子功能，充分評估其治療潛力。