MIF在基質(zhì)金屬蛋白酶基因表達中的調(diào)控作用

1、    急性冠狀動脈事件（不穩(wěn)定性心絞痛、急性心肌梗塞和心臟性卒死）主要由于動脈粥樣硬化斑塊破裂、繼發(fā)血栓形成所致。雖然可通過冠狀動脈血運重建糾正嚴重狹窄，但并不能改變動脈粥樣硬化的生物學(xué)過程，斑塊不穩(wěn)定的問題仍然存在。因此，研究動脈粥樣硬化斑塊破裂的機理及尋找穩(wěn)定斑塊的有效治療措施具有重要的臨床意義。一、不穩(wěn)定斑塊與基質(zhì)金屬蛋白酶的表達大量研究已明確不穩(wěn)定斑塊在結(jié)構(gòu)、細胞學(xué)及分子水平的一些重要特征： 偏心的管腔周緣；脂質(zhì)豐富的斑塊；含有厚度易變或較薄的纖維帽；局部炎癥細胞浸潤；活化T淋巴細胞和巨噬細胞增多，活性增加；斑塊內(nèi)新生微血管； 血管平滑肌細胞（

2、SMC）減少；炎性標(biāo)志物增加；基質(zhì)金屬蛋白酶表達；細胞因子增加。多項研究表明，巨噬細胞是不穩(wěn)定斑塊的主要構(gòu)成細胞，其在斑塊中的作用從冠狀動脈粥樣硬化組織中已得到病理證實：不穩(wěn)定型心絞痛與非Q波性心肌梗死者冠狀動脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細胞含量大于穩(wěn)定型心絞痛者；與穩(wěn)定型心絞痛或無癥狀性動脈粥樣硬化比較，急性冠狀動脈綜合征者其富含巨噬細胞區(qū)與整個斑塊的比率較高。因此斑塊中巨噬細胞的浸潤程度對不穩(wěn)定斑塊的損害過程起重要的調(diào)控作用。斑塊中的巨噬細胞不但生成細胞因子和生長因子，它們還產(chǎn)生大量的水解酶，尤其是金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs），后者在將穩(wěn)定斑塊變?yōu)椴?/p>

3、穩(wěn)定過程中起十分重要的作用?；|(zhì)金屬蛋白酶是一個蛋白水解酶家族，主要包括膠原酶（Collagenases）、明膠酶（Gelatinases）和基質(zhì)溶素（Stromelysins）。膠原酶又分為膠原酶1、膠原酶2和膠原酶3等，分別由成纖維細胞、嗜中性細胞和腺瘤細胞分泌，主要分解纖維膠原，在基質(zhì)重構(gòu)中起重要作用?；|(zhì)溶素能將其它基質(zhì)金屬蛋白酶由酶原形式轉(zhuǎn)化成活性基質(zhì)金屬蛋白酶，并降解構(gòu)成基質(zhì)的另外兩種主要成分彈性蛋白及蛋白多糖中的蛋白質(zhì)。明膠酶分為明膠酶A（MMP2）和明膠酶B（MMP9），作用底物為明膠、膠原I、IV、V型以及彈性蛋白。最近的研究顯示，明膠酶在血管生成中起重要作用，能夠促進內(nèi)皮細

4、胞形成微管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。二、基質(zhì)金屬蛋白酶的調(diào)節(jié)正常動脈無活性基質(zhì)金屬蛋白酶存在。然而采用底物酶譜法（substrate zymography technique）研究表明動脈粥樣硬化病變處存在活性基質(zhì)金屬蛋白酶，并已證實人動脈粥樣硬化斑塊中的平滑肌細胞能表達活性基質(zhì)金屬蛋白酶。多種細胞因子（白細胞介素-1、腫瘤壞死因子和CD40配基）均能促進單核細胞/巨噬細胞表達基質(zhì)金屬蛋白酶。在細胞因子 (如腫瘤壞死因子、白細胞介素-1和巨噬細胞集落刺激因子）的作用下，活化T淋巴細胞及SMC也能分泌基質(zhì)金屬蛋白酶。新近還發(fā)現(xiàn)人SMC源性泡沫細胞也能表達基質(zhì)金屬蛋白酶，但尚未證實是否具有活性。同生物體中的許多調(diào)

5、節(jié)機制一樣，機體也存在內(nèi)源性抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的機制。已發(fā)現(xiàn)核受體能通過多種途徑抑制基質(zhì)金屬蛋白酶，其中核受體超家族中的過氧化物增殖活化劑受體（peroxisomal proliferatoractivated receopter g，PPARg）尤為引人注目。在動脈粥樣硬化形成中轉(zhuǎn)錄因子PPARg調(diào)控脂代謝和脂肪形成，而正常動脈組織很少表達PPARg。研究表明PPARg不僅能抑制細胞因子介導(dǎo)的巨噬細胞的活化，在體外還能抑制動脈粥樣硬化形成中具有重要意義的多種基因（包括基質(zhì)金屬蛋白酶基因）的轉(zhuǎn)染啟動子的轉(zhuǎn)錄。新近研究進一步證實人動脈粥樣硬化斑塊的單核細胞在分化為巨噬細胞過程中能表達PPARg，

6、并呈濃度依賴方式抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的mRNA表達及其分解膠原活性。此外，基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑TIMPs 阻制MMPs降解膠原的作用。生理狀態(tài)下，SMC表達二種主要的TIMPS（TIMP1 和TIMP2），但炎性因子（如TNF、IL-1）作用于SMC，在促進其表達MMP2的同時TIMPS的表達并不增加，因而使SMC獲得降解膠原的能力。三、MIF在MMPs基因表達中的調(diào)控作用巨噬細胞移動抑制因子（Macrophage migration inhibitory factor, MIF）是較早發(fā)現(xiàn)的淋巴細胞因子之一，并一直認為只有活化的T淋巴細胞才能產(chǎn)生MIF，其作用主要是抑制巨噬細胞移動和促進第IV

7、型過敏反應(yīng)中巨噬細胞的聚積，地位并不十分重要，以致過去的30多年中對其本質(zhì)了解甚微甚至毫無進展。從1994年MIF基因被克隆后，MIF蛋白得以分離純化（約14.6 kDa）， MIF 在炎癥和細胞免疫反應(yīng)中的作用才有了進一步的認識。特別是1998年以后，國際上有關(guān)MIF的研究報道顯著增加，初步顯示幾乎全身所有組織均可表達MIF，正因為如此，MIF引起人們的重新重視，正逐漸成為新的研究熱點。人們發(fā)現(xiàn)MIF還是一種重要的促炎因子，能夠?qū)固瞧べ|(zhì)激素的抗炎作用；還可以激活巨噬細胞分泌IL-1、TNF-和NO等細胞因子，并通過它們發(fā)揮多種生物學(xué)作用?，F(xiàn)已確認，MIF不僅是細胞因子，還是生長因子，并具有

8、互變異構(gòu)酶活性。MIF除了在激活的T淋巴細胞產(chǎn)生外，在許多組織細胞中都可以表達，如腦垂體前葉、單核巨噬細胞、表皮細胞、腎小管上皮細胞、肝細胞、血管內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞等。研究發(fā)現(xiàn)，MIF參與了多種病理生理過程，它在嚴重感染以及關(guān)節(jié)炎、腎小球腎炎等自身免疫疾病中發(fā)揮重要作用，也是革蘭氏陽性和革蘭氏陰性膿毒的關(guān)鍵介導(dǎo)者；另外，MIF還調(diào)節(jié)胰島素釋放、糖代謝、IgE合成、細胞增殖及抑制細胞凋亡作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，MIF還是參與腫瘤形成和血管發(fā)生的重要因子。因此有人評價，MIF不僅是細胞因子（Cytokine），還可能是生長因子（Growth factor）、激素（hormone），并具有酶（enzy

9、me）的活性。動脈粥樣硬化慢性炎癥學(xué)說正在改變著臨床冠心病的傳統(tǒng)概念。炎癥或感染如何改變粥樣斑塊的危險？長期以來，我們習(xí)慣于單病因、單線條的思維體系，如從粥樣斑塊中脂質(zhì)的沉積來追蹤血脂的異常，而以多元因素互動的整合思維來探索冠心病這樣復(fù)雜的巨系統(tǒng)的運動就顯得非常缺乏了。整理一下我們的研究思路，動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展過程大致如下：由于血漿脂質(zhì)水平較高或/（和）動脈內(nèi)皮發(fā)生了某種變化，血漿脂質(zhì)進入動脈內(nèi)膜并沉積在內(nèi)膜下間隙。此時血流中的單核細胞易與內(nèi)皮細胞發(fā)生粘附，并通過內(nèi)皮細胞間隙跨過內(nèi)皮進入皮下，其功能也發(fā)生了變化，能攝取內(nèi)皮下沉積的脂質(zhì)而轉(zhuǎn)化成巨噬細胞，后者又通過其細胞膜上清道夫受體攝入

10、大量脂質(zhì)而形成泡沫細胞。在此過程中，單核細胞的浸潤，巨噬細胞的聚集起著關(guān)鍵的作用。而粥樣斑塊從開始發(fā)生至發(fā)展成熟是一個漸進的緩慢的過程，長達數(shù)年至數(shù)十年不等，在如此長的時間內(nèi)，巨噬細胞在內(nèi)皮下的聚集是如何維持的？泡沫細胞又是如何形成的？長期以來這是一個不解之謎。MIF作為一種促炎因子（proinflammatory factor），是否在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過程中扮演角色？我們利用制備的兔AS模型，研究發(fā)現(xiàn)在AS形成的早期，MIF的mRNA和蛋白水平明顯提高；MIF在巨噬細胞聚集的病變部位高表達，并與巨噬細胞富集的脂質(zhì)條紋形成有關(guān)，而且MIF還能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細胞表達細胞間粘附分子（ICAM-

11、1）的表達。因此MIF的上調(diào)在單核巨噬細胞的血管粘附、跨膜移動、內(nèi)皮下聚集尤其是泡沫細胞的形成中起著重要作用。這一結(jié)果隨后在人體動脈粥樣硬化斑塊中亦得到證實。TaKahashi M報道在人冠狀動脈、股動脈病變處MIF高表達，并導(dǎo)致巨噬細胞的聚集以及AS損傷。Burger-Kentischer等報道在各種類型人AS損傷中，所有參與的細胞都有MIF的高表達，認為MIF在早期的斑塊形成和進一步的損傷過程中發(fā)揮重要作用。還有研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗塞病人的血漿中MIF水平明顯升高。以上研究結(jié)果表明，MIF作為一種炎性分子參與了AS的發(fā)生、形成過程。冰山已顯露一角，但事情遠非如此簡單。既然巨噬細胞是不穩(wěn)定斑

12、塊的主要成分之一和MMPs的主要來源，而MMPs在斑塊的不穩(wěn)定性中起重要作用，那么MIF是否通過刺激MMPs表達而增加斑塊的不穩(wěn)定性？我們采用巨噬細胞為研究對象，觀察MIF對MMPs表達的影響，發(fā)現(xiàn)MIF能夠時間和劑量依賴性增加MMPs的表達，此作用能被抗MIF抗體、MEK1/2特異性抑制劑PD98059完全阻斷，JNK特異性抑制劑SP600125能構(gòu)部分阻斷，而p38 MAPK特異性抑制劑SB203580則不能阻斷。采用顯型負突變（Dominant negative）研究技術(shù)發(fā)現(xiàn)，DN-MEK1能夠完全阻斷MIF上調(diào)MMPs以及JNK的磷酸化，DN-ERK能夠部分阻斷MIF上調(diào)MMPs以及c

13、-jun的磷酸化。采用基因報告系統(tǒng)進一步證實，MIF能夠直接啟動c-jun的啟動子（Promoter）激活報告基因。因此，MIF上調(diào)MMPs表達的信號調(diào)節(jié)通路不是通過傳統(tǒng)的pathway，MEK1/2 ® ERK® MMPs或者MKK4/7 ® JNK ® MMPs，而是通過一個新的cross-talk pathway，MEK1/2 ® JNK ( AP-1 ) ® MMPs。這一新的發(fā)現(xiàn)為研究MIF在動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定性中的作用及其防治策略開辟了新的途徑。主要參考文獻1 Lin SG, Yu XY, Chen YX, et al. De novo expression of macrophage migration inhibitory factor in atherogenesis in rabbit