MFG-E8参与细胞凋亡机制及在慢性阻塞性肺疾病中作用的研究进展*

王秋实 综述，王导新 审校

(重庆医科大学附属第二医院呼吸内科 400010)

细胞凋亡是由基因控制的自主有序的死亡，对维持组织及器官稳定性起至关重要的作用。乳脂球表皮生长因子8(MFG-E8)因含有特殊的结构域，可将凋亡细胞带入吞噬细胞，同时它可通过一定的途径抑制细胞凋亡及炎性反应，故其在细胞凋亡中起着重要作用。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是气道炎细胞浸润积聚导致的一种以小气道阻塞，支气管周围纤维化和气道壁的破坏为特征的疾病，它是世界上最常见的慢性呼吸道疾病，是导致呼吸系统疾病死亡的主要原因。过去几年的研究已经产生了关于MFG-E8在多种疾病中的作用的丰富知识，在几种威胁生命的疾病动物模型中，如结肠炎，肾、肝和肠缺血再灌注等，MFG-E8为减轻炎症和改善预后的重要因素，为治疗提供了很大的潜力，故MFG-E8在COPD中的治疗潜力可进一步研究。

1 MFG-E8及其参与细胞凋亡的作用机制

MFG-E8是一种外周膜糖蛋白，其命名是因最初发现镶嵌于乳汁脂肪球膜表面[1]。人体多种器官、细胞和体液中均可分离到MFG-E8。研究显示，在未成熟树突状细胞和未分化巨噬细胞内有相当数量的MFG-E8，而其成分在成熟后减少[2]。MFG-E8参与多种细胞相互作用，包括对凋亡细胞的吞噬作用，精子与卵子的黏附，肠黏膜的修复，乳腺分支形态发生，血管生成等[3]。MFG-E8不仅可加速各种器官中各种凋亡细胞的清除，还包括不需要的碎片、微泡、细胞核和其他分子的清除[3]。凋亡的过程主要为吞噬细胞吞噬凋亡细胞的过程。完整已凋亡细胞的有效吞噬是细胞凋亡的关键终点，防止潜在的有害或免疫原性细胞内物质从垂死细胞中释放，从而保持周围组织的完整性和功能，是防止继发性坏死和炎症所必需的[4]。MFG-E8含有2个表皮生长因子(EGF)重复序列的N末端结构域，在第2个EGF结构域中具有与整合素结合RGD基序(精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸)，其与avb3和avb5整合素异二聚体结合，以促进细胞黏附和诱导整合素介导的信号转导。1个黏蛋白样结构域和2个重复的盘状蛋白样结构域(C结构域)组成，2个C结构域是膜结合所必需的,吞噬细胞在遇到凋亡细胞时会分泌MFG-E8，其C-末端结构域介导与凋亡细胞表面暴露的磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺残基的连接并将其带入吞噬细胞吞噬,因C末端F5/8C结构域对细胞膜表面磷脂结合的特异性，RGD基序与吞噬细胞上表达的整合素结合，使MFG-E8已被鉴定为许多系统中凋亡细胞去除的关键调节因子[3，5]。Rho家族GTP酶是介导凋亡细胞吞入的重要蛋白酶，由Rac1、Cdc42和RhoA组成，已被公认为参与细胞骨架重组的调节因子，MFG-E8与αvβ5整合素结合后与DOCK180相互作用激活Rac1，Rac1在质膜上聚集形成膜突起，有利于参与巨噬细胞的吞噬作用[6-8]。目前研究发现，MFG-E8对细胞凋亡及维持机体稳态平衡具有重要作用。ASANO等[4]报道了一种名为D89E的MFG-E8突变体，携带RGD基序点突变，抑制了多种吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用。由于脾脏生发中心的凋亡细胞浸润，MFG-E8敲除小鼠可自发产生有害的自身免疫疾病[9]。在细菌脂多糖(LPS)刺激下，MFG-E8可诱导转录激活因子-3(STAT-3)和细胞因子信号转导抑制因子-3(SOCS3)活化，上调的SOCS3又与核因子κB(NF-κB) p65相互作用，促进LPS诱导的肿瘤坏死因子α(TNF-α)产生的TLR4信号传导的负调节，从而减弱巨噬细胞的促炎刺激[10]。MFG-E8以半胱天冬酶-3依赖性方式从凋亡内皮细胞释放，通过增加信号转导和STAT-3的磷酸化介导巨噬细胞重编程，将巨噬细胞重编程为抗炎细胞，这种凋亡微环境诱导巨噬细胞中的表型转换对维持局部组织稳态是重要的[11]。有研究探讨了在创伤性脑损伤中MFG-E8在凋亡中的作用及其潜在机制，认为其是通过整合素-β3/FAK/PI3K/AKT信号传导途径调节凋亡，可显著增强该通路相关的表达，通过实验证明了人重组MFG-E8抑制神经元细胞凋亡并提供神经保护作用[12]。KOMURA等[13]的研究发现在多微生物引起的败血症中MFG-E8的下调是通过LPS-CD14途径介导的，最终导致凋亡细胞的累积。在急性酒精暴露下，机体通过活性氧化物依赖性机制抑制MFG-E8基因表达而损害巨噬细胞的胞葬作用，而用酒精慢性喂养小鼠导致血清中高迁移率族蛋白B1(HMGB1)水平增加。进一步研究显示HMGB1与MFG-E8竞争结合αvβ3，并降低巨噬细胞吞噬凋亡细胞的能力[14]。MFG-E8表达的异常导致许多病理状态，目前仍需更多的研究来了解MFG-E8在疾病中的功能及其在相关信号通路中的作用。

2 MFG-E8与COPD

随着老龄化和吸烟人口的增加，COPD的病死率居高不下，尽管在症状治疗和预防急性发作方面取得了进展，但很少有情况来改善疾病情况或影响病死率，故需要更好地了解导致COPD的复杂疾病机制[15]。COPD的发病机制主要包括炎症机制、蛋白酶-抗蛋白酶失衡机制、氧化应激机制。此外，近年来许多研究证明了在COPD患者、COPD动物模型及在离体气道上皮和平滑肌细胞中细胞凋亡机制的存在，无论动物还是人体研究，肺外或是肺内研究，均提示了细胞凋亡在COPD发病机制中的重要地位。COPD与细胞凋亡增加和凋亡细胞清除率降低之间存在关联。凋亡物质的积累可能由于过量的细胞凋亡本身而产生，吞噬功能缺陷和吞噬过程中凋亡细胞的识别障碍所致。对凋亡细胞识别和从肺中去除主要由气道巨噬细胞介导，未成熟的树突状细胞和非专业吞噬细胞也可以显示出这种功能，例如上皮细胞和间充质细胞，有效清除气道中的凋亡细胞对于成功解决炎症和恢复肺内稳态至关重要[16]。肺泡巨噬细胞是一种多功能的基质细胞，通过释放中性粒细胞趋化因子和蛋白分解酶在炎症中发挥重要作用。肺泡巨噬细胞凋亡减少，增加气道区巨噬细胞的数量，使其相对活化释放过多的炎性介质，最终导致肺组织损伤[17]。有研究假设COPD凋亡气道上皮细胞的累积可能是由于肺泡巨噬细胞的吞噬清除缺陷所致，设计实验分别用健康对照组和COPD受试者的支气管肺泡灌洗液中的肺泡巨噬细胞去吞噬体外培养的被紫外线辐射诱导凋亡的气道上皮细胞，发现与对照组相比，COPD患者肺泡巨噬细胞吞噬凋亡的气道上皮细胞比例明显降低，表明在COPD中存在肺泡巨噬细胞摄取凋亡的气道上皮细胞的吞噬能力的特定缺陷[18]。在肺部富含胶原蛋白的基质取代正常组织结构，异常重塑可以发生纤维化，导致器官功能的破坏。在正常组织中，胶原转换通过细胞外蛋白水解切割和内吞作用随后溶酶体降解发生。通过对成年小鼠肺切片，ATABAI等[19]发现MFG-E8存在于肺泡间质及肺血管系统中，通过支气管肺泡灌洗(BAL)获得的肺泡巨噬细胞对MFG-E8染色呈阳性，MFG-E8含有2个盘状结构域，与胶原受体DDR1和DDR2中存在的2个盘状结构域同源，巨噬细胞通过摄取MFG-E8定向结合的胶原蛋白，促进其与胶原蛋白的结合并促进肺泡巨噬细胞的内吞作用，从而减轻小鼠组织纤维化的严重程度，故在负调节肺组织纤维化中起关键作用。一项研究调查了低剂量的阿奇霉素对肺泡巨噬细胞吞噬凋亡支气管上皮细胞和中性粒细胞的作用影响，发现大环内酯类抗生素阿奇霉素对COPD气道巨噬细胞的细胞功能恢复依赖于与其细胞表面磷脂的结合，表明磷脂识别受体或桥接分子的失调可能是COPD中凋亡细胞去除缺陷的原因[20]。 在COPD患者中凋亡细胞清除是有缺陷的，凋亡细胞的识别和去除由多种分子介导，包括吞噬细胞表面上的受体和可溶性桥接蛋白，如MFG-E8、生长抑制特异性因子6(Gas6)、血小板反应蛋白-1和蛋白S等[21-22]。MFG-E8可通过RGD基序与αvβ3和αvβ5 整合素相连介导细胞凋亡过程，故推测MFG-E8可能与COPD相关。有研究检查了MFG-E8在COPD患者中的表达，COPD患者的血浆MFG-E8水平与健康对照组相比，在慢性阻塞性肺病全球倡议(GOLD)Ⅰ和GOLD Ⅳ期COPD之间逐渐降低，研究证明了MFG-E8可作为COPD疾病严重程度的标志[23]。胡娜等[24]探讨了MFG-E8凋亡清除相关分子是否和 COPD有关，实验发现COPD 组MFG-E8 血浆浓度与对照组差异有统计学意义(P<0.05)，并且随着COPD患者病情的加重，MFG-E8血浆浓度越来越低，MFG-E8 可能参与了COPD 的发生与发展。有研究者将暴露于香烟烟雾的小鼠用作COPD的动物模型，研究MFG-E8对巨噬细胞的吞噬能力和炎性反应的影响以了解MFG-E8在COPD发展中的作用，与暴露于空气的小鼠相比，香烟暴露小鼠的肺组织中MFG-E8表达明显降低，香烟暴露小鼠的肺泡灌洗液中MFG-E8的浓度远低于空气暴露小鼠，香烟暴露小鼠的血浆MFG-E8水平低于空气对照组[25]。

3 结 语

COPD患者的病情预后与肺功能水平和急性加重次数密切相关，改善患者肺功能及减少急性加重次数可提高COPD患者的生活质量和降低COPD患者的死亡风险。MFG-E8的异常表达与COPD的发生及发展可能有相关性，多项研究表明急性加重期患者的因子水平明显低于稳定期及健康人群，但因目前研究数量有限，COPD细胞凋亡缺陷与存在异常的MFG-E8表达是否有关尚不清楚，MFG-E8在COPD中的表达和功能均需进一步阐明。此外，MFG-E8水平是否与COPD严重程度相关也待进一步的明确。积极寻找较特异的生物因子方便预测COPD急性发作风险是有意义的，仍需更多的研究来了解MFG-E8在COPD的生理学、免疫学和病理生理学中的分子功能，充分评估其治疗潜力。