鄭友樂，古小彬

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院/動物寄生蟲病研究中心，四川 成都 611130)

寄生蟲是引起人類和動物疾病的重要病原之一，其在宿主體內(nèi)或體表寄生時會通過產(chǎn)生分泌物/ 排泄物(Excretory-secretory products，ES)來調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)，從而利于自身存活。巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor，MIF)屬于寄生蟲的排泄/ 分泌物質(zhì)之一，其作為一種進(jìn)化上高度保守的蛋白，具有促炎和調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)等多種功能[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)MIF 不僅能抑制巨噬細(xì)胞的隨機(jī)移動，使之活化、增生并集聚在炎癥局部位置，加強(qiáng)其吞噬和粘附能力等，還可以促進(jìn)多種細(xì)胞因子的生成，如 TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、巨噬細(xì)胞炎性蛋白2(MIP-2)、環(huán)氧合酶2(COX2)、NO 等[4]。此外MIF 被證明能拮抗糖皮質(zhì)激素等類固醇抑制炎性因子分泌的功能，上調(diào)Th2 型并下調(diào)Th1 型免疫反應(yīng)，從而利于寄生蟲在宿主體內(nèi)長期生存[4]；同時，寄生蟲源MIF 在宿主的先天性和獲得性免疫系統(tǒng)的防御和應(yīng)激反應(yīng)中也起到重要影響[5]。

目前，MIF 已被證實存在于多種線蟲、原蟲、外寄生蟲中，且發(fā)現(xiàn)寄生蟲源MIF 可能通過多種途徑干擾或調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)[2]。第一種途徑：寄生蟲MIF 競爭性結(jié)合宿主細(xì)胞表面受體CD74，從而干預(yù)或調(diào)節(jié)宿主MIF 的功能和活性[6]；第二種途徑：寄生蟲MIF 作為哺乳動物MIF 的同系物，可參與調(diào)控蟲體與宿主的交互作用，從而發(fā)揮其免疫逃避作用[2]；第三種途徑：寄生蟲MIF 通過抑制局部組織的巨噬細(xì)胞抗原呈遞細(xì)胞(APCs)的運(yùn)動，或通過宿主特定炎癥/ 抗炎通路的作用而干擾宿主免疫。但目前對這些干擾或調(diào)節(jié)作用的具體機(jī)制尚不明確[1]。因此，本文總結(jié)了目前寄生蟲源MIF 調(diào)節(jié)宿主免疫方面的研究，從MIF 的結(jié)構(gòu)、表達(dá)定位、功能(細(xì)胞因子、酶活、激素)三方面進(jìn)行綜述，旨在為MIF 的后續(xù)深入研究提供參考。

1 寄生蟲MIF的獨特結(jié)構(gòu)

已報道寄生蟲的MIF 單體編碼114～146 個氨基酸，相對分子質(zhì)量(Mr)為11 ku～16.4 ku[7-8]。X- 射線晶體衍射圖像分析顯示天然條件下MIF 以單體、二聚體和三聚體的混合物形式存在，其中同源三聚體是最主要、最穩(wěn)定的形式。目前，已發(fā)現(xiàn)的MIF 均存在同源三聚體，其每個亞單位均包含2 個反向平行的α 螺旋以及6 個β 鏈，其中4 個β 鏈組成混合折樣的β 折疊，這種特殊結(jié)構(gòu)使得MIF 具有催化一些化學(xué)反應(yīng)和結(jié)合特定小分子物質(zhì)的功能[9]。

寄生蟲MIF 和宿主MIF 的結(jié)構(gòu)相似性很高，但生物學(xué)功能方面略有差異。重組錫蘭鉤口線蟲(Ancylostomaceylonicum)MIF蛋白(AceMIF)與人源MIF蛋白(huMIF）的三維晶體結(jié)構(gòu)相似度十分高，互變異構(gòu)酶活性卻差異顯著，而且AceMIF 的互變異構(gòu)酶活性不受huMIF 同類型酶抑制劑ISO-1 的抑制[10]。類似的情況在約氏瘧原蟲中也得到證實，約氏瘧原蟲(Plasmodium yoelii)的MIF (PyMIF)與小鼠MIF 的三維結(jié)構(gòu)極其相似，但其底物結(jié)合譜有顯著差異，這可能是造成兩種來源MIF 互變異構(gòu)酶活性顯著差異的原因之一[11]。

2 寄生蟲MIF的表達(dá)與定位

MIF 不屬于管家基因，其表達(dá)量與寄生蟲的發(fā)育時期、生長環(huán)境有關(guān)[8]。環(huán)紋背帶線蟲(Teladorsagiacircumcincta)的MIF 在L3 期幼蟲中廣泛分布于組織內(nèi)，而在L4期幼蟲和成蟲中僅分布于腸道，推斷這可能和線蟲腸道分泌的排泄物可以顯著影響宿主免疫有關(guān)[12]。進(jìn)食期的美洲鈍眼蜱(Amblyomma americanum)和變異革蜱(Dermacentor variabilis)中腸部位分泌最多的MIF，同時唾液腺有少量MIF 存在[13]。Wasala 等人推測，蜱中腸分泌的 MIF 可能與保護(hù)其自身腸道細(xì)胞免受吸食血液中有害成分的破壞有關(guān)，而蜱唾液腺分泌的MIF 可能和其進(jìn)食時調(diào)控宿主免疫有關(guān)[14]；這種采食蜱的MIF 在長角血蜱(Haemaphysalis longicornis)中的分布稍有差異，除中腸和唾液腺外，蟲體表皮細(xì)胞也有大量MIF 分泌，且采食后該蜱的MIF 表達(dá)量顯著上調(diào)[15]。但Chen 等在原蟲的研究中得出相反的結(jié)論，他們發(fā)現(xiàn)饑餓狀態(tài)下的陰道毛滴蟲(T.vaginalis)分泌的TvMIF 量比血清充足條件的要高2.5 倍以上。進(jìn)一步的研究解釋了這一現(xiàn)象，這是因為在饑餓條件下，TvMIF的高表達(dá)有助于陰道毛滴蟲提高存活率[16]；研究還發(fā)現(xiàn)在沒有血清的情況下，添加外源重組TvMIF 蛋白也可以增加毛滴蟲的存活率，并且重組的huMIF 也具有同樣的效果，這些結(jié)果表明陰道毛滴蟲可以通過分泌MIF 或利用宿主MIF 來減緩自身的死亡[16]。此外，約氏瘧原蟲(P.yoelii)的MIF 缺失組在宿主體內(nèi)會發(fā)生生長遲緩的現(xiàn)象[5]。由此可見，MIF 與寄生蟲的發(fā)育、采食和生存密切相關(guān)。

3 寄生蟲MIF的功能

MIF 是一種公認(rèn)的多效分子，該分子既可以作為天然免疫中信號級聯(lián)反應(yīng)的上游影響因子，又可以依靠旁分泌或自分泌的形式誘導(dǎo)MIF 自身在內(nèi)的物質(zhì)的釋放，高效激發(fā)天然免疫反應(yīng)[4]，還能參與調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，通過與T 細(xì)胞表面CD74 等受體特異性結(jié)合，啟動T 細(xì)胞的活化，從而激發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。MIF 還可以拮抗糖皮質(zhì)激素抑制炎癥的功能，進(jìn)而調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)[17]。此外，MIF 還可以與多種細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生復(fù)雜的相互作用，并在一系列的細(xì)胞反應(yīng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，如在基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控，影響細(xì)胞的增殖分化和細(xì)胞的周期與凋亡等[18]。經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)MIF 的功能主要可歸為三類，即細(xì)胞因子、酶和激素功能。

3.1 細(xì)胞因子 MIF 最初被描述為活化T 細(xì)胞的產(chǎn)物，抑制豚鼠腹腔內(nèi)巨噬細(xì)胞的隨機(jī)遷移，促進(jìn)巨噬細(xì)胞在遲發(fā)型超敏反應(yīng)中的聚集。后來研究逐漸發(fā)現(xiàn)MIF 可以廣泛表達(dá)于多種免疫細(xì)胞如T 細(xì)胞、B 細(xì)胞、單核- 巨噬細(xì)胞等和一部分非免疫細(xì)胞如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、內(nèi)分泌細(xì)胞等，并且MIF 在單核- 巨噬細(xì)胞中的表達(dá)量最高[19]。當(dāng)這些細(xì)胞受到應(yīng)激或受到如腫瘤壞死因子α(TNFα)、干擾素γ(IFNγ)、脂多糖(LPS)等多種促炎因子刺激后會釋放MIF，且遵循鐘形劑量反應(yīng)曲線。這說明高濃度的促炎因子(包括 MIF 本身)刺激可以通過p53 和NF-κB 負(fù)反饋回路作用下調(diào)MIF 的分泌。另一方面，MIF 還可以調(diào)節(jié)多種促炎因子的表達(dá)，包括其本身、TNF-α、IL-6、NO、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、前列腺素E2 和 COX-2 等[1]。另外，MIF 還可以通過上調(diào)免疫細(xì)胞Toll 樣受體4(TLR4)的表達(dá)，抑制p53 來維持巨噬細(xì)胞的促炎癥功能[20]。

為了實現(xiàn)其功能，MIF 通常需要與多種化學(xué)介質(zhì)相互作用，通過復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，包括激活多個細(xì)胞信號通路，來實現(xiàn)MIF 的多種生物活性[18]。目前的研究結(jié)果表明MIF 可以與CD74 受體結(jié)合，在由CD44 和酪氨酸激酶Src 組成的信號復(fù)合體的存在下，介導(dǎo)ERK-1/2 磷酸化的級聯(lián)反應(yīng)，從而激活參與炎癥反應(yīng)的各種效應(yīng)蛋白。MIF還可以直接結(jié)合受體CXCR2 和CXCR4，誘導(dǎo)受體的內(nèi)化和激發(fā)白細(xì)胞趨化反應(yīng)[21]。當(dāng)MIF 分泌失衡時也有可能觸發(fā)炎癥和自身免疫性疾病，從而引起宿主組織和多種器官損傷[22]。

寄生蟲分泌MIF 利于自身在宿主體內(nèi)或體表的寄生和長期生存。多項研究證明寄生蟲MIF 在其感染致病機(jī)制中起到關(guān)鍵作用[7-8]。捻轉(zhuǎn)血矛線蟲(Haemonchus contortus)的MIF 可以和宿主單核細(xì)胞結(jié)合，從而抑制宿主單核細(xì)胞吞噬作用及TNF-α、IL-1β 和IL-12p40 的分泌，并最終抑制單核細(xì)胞MHC-II 的表達(dá)[7]。這與Onodera 等對小鼠MIF 研究得到的結(jié)果相反，即小鼠MIF 可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬作用，增強(qiáng)TNF-α、IL-1β 的分泌。這些相互矛盾的結(jié)果提示寄生蟲MIF 與哺乳類動物(宿主) MIF 的作用存在差異，寄生蟲可能通過分泌MIF 與宿主細(xì)胞表面受體競爭性結(jié)合，抑制宿主的免疫調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而完成免疫逃避[2]。后續(xù)研究也證實了這一點，Prieto-Lafuente 等發(fā)現(xiàn)馬來絲蟲(Brugiamalayi)成蟲通過分泌MIF 抑制小鼠巨噬細(xì)胞的隨機(jī)遷移，激活宿主抗炎通路，降低宿主免疫反應(yīng)，從而為自身創(chuàng)造良好的寄生條件[23]。Nisbet 等證實錫蘭鉤口線蟲MIF 可結(jié)合宿主細(xì)胞CD74 受體，這意味著寄生蟲MIF 可以通過競爭結(jié)合機(jī)制干擾或調(diào)節(jié)宿主MIF 活性，從而實現(xiàn)免疫逃避[10,12]。

與上述線蟲MIF 不同的是，原蟲MIF 多具有促炎的功能[24]。陰道毛滴蟲MIF 和剛地弓形蟲(Toxoplasma gondii)MIF 可激活ERK 和Akt 等相關(guān)炎癥通路，促進(jìn)IL-8 分泌，從而調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)[24]。約氏瘧原蟲MIF 可以上調(diào)宿主小鼠體內(nèi)IFN-γ、TNF-α 和IL-6 等促炎性細(xì)胞因子，對宿主單核細(xì)胞募集和激活起到一定作用[5]。人們發(fā)現(xiàn)hu-MIF 和原蟲MIF 的作用也存在很大差異。對huMIF 的研究發(fā)現(xiàn)其會促進(jìn)巨噬細(xì)胞對細(xì)胞內(nèi)寄生蟲的殺滅，但是原蟲MIF 卻可以抑制巨噬細(xì)胞的殺滅作用，改善自身寄生環(huán)境，延長寄生時間。Kamir 等人發(fā)現(xiàn)利什曼原蟲MIF(LmMIF)可以促進(jìn)宿主單核細(xì)胞的隨機(jī)遷移，從而減弱其在炎癥部位的募集，此外還可以抑制宿主單核細(xì)胞吞噬作用，為胞內(nèi)寄生原蟲自身的復(fù)制和發(fā)育提供有利環(huán)境[25]。LmMIF 還可以減緩宿主細(xì)胞凋亡進(jìn)程，為原蟲的寄生生活的持續(xù)提供有利環(huán)境[25]。Shao 等人發(fā)現(xiàn)PyMIF 可以輕微延緩感染小鼠的死亡，為瘧原蟲的長期寄生創(chuàng)造條件[11]。在感染溶組織內(nèi)阿米巴(Entamoebahistolytica)的小鼠體內(nèi)模型實驗中，阻斷阿米巴MIF(EhMIF)后宿主體內(nèi)的黏膜趨化因子和中性粒細(xì)胞均顯著下降[26]。

外寄生蟲的MIF 研究相對較少，美洲鈍眼蜱[13]和長角血蜱15]的MIF 因子可以抑制哺乳動物單核巨噬細(xì)胞的隨機(jī)遷移，對細(xì)胞增殖有潛在作用。Jaworski 等人發(fā)現(xiàn)用美洲鈍眼蜱源MIF 免疫家兔后，蜱叮咬位點表現(xiàn)出較少的炎癥反應(yīng)，且延長蜱寄生的時間[27]。疥螨(Sarcoptesscabiei) MIF 被認(rèn)為可能參與多種方式逃避宿主的固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答[8]。

3.2 酶活MIF具有兩種生物學(xué)催化活性，即氧化還原酶與互變異構(gòu)酶活性。研究人員發(fā)現(xiàn)MIF 的兩種酶活性在寄生蟲發(fā)育不同階段具有較高的保守性，揭示了其對于寄生蟲生存繁衍的重要意義[5-6]。

MIF 的氧化還原酶活性依賴于CXXC(Cys57-Xaa-Xaa-Cys60)特定基序(motif)，并以其為催化中心[28]。該酶活性對細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡、蛋白互作、免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞凋亡的抑制等有著重要影響。該活性使MIF 類似于硫氧還蛋白或人T 細(xì)胞白血病衍生因子，可以參與細(xì)胞多種應(yīng)激的調(diào)節(jié)。Jung 等人進(jìn)一步驗證了這一觀點，發(fā)現(xiàn)huMIF可以結(jié)合并調(diào)節(jié)過氧化還原酶[29]。Sharma 等人用胰島素濁度測定的方法證明班氏絲蟲(Wuchereria bancrofti)的MIF-1 具有很好的氧化還原酶活性，且當(dāng)人為突變CXXC特定基序后，該蛋白失去氧化還原酶活性[28]。

互變異構(gòu)酶包含D- 多巴色素互變異構(gòu)酶(DDT)和苯丙酮酸互變異構(gòu)酶，該酶活性對MIF 的促炎作用有顯著影響，有報道稱阻斷該活性可以作為一種潛在的新型抗炎手段?；プ儺悩?gòu)酶活性依賴于一些活性位點，例如Pro-2、Lys-32、Ile-64、Tyr-95、Asn-97 和 Val-106 (不同源 MIF 的氨基酸位點略有差異)，當(dāng)這些活性位點發(fā)生突變時MIF促炎活性也出現(xiàn)了明顯降低的現(xiàn)象。Fingerle-Rowson 等人將小鼠MIF 蛋白的N- 末端脯氨酸-2 (Pro2)敲除，發(fā)現(xiàn)該蛋白結(jié)合細(xì)胞表面受體CD74 和胞內(nèi)結(jié)合蛋白JAB1/CSN5的能力減弱，表明該位點的結(jié)構(gòu)完整性是MIF 生物活性介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的關(guān)鍵，也進(jìn)一步表明互變異構(gòu)酶活性在MIF 行使生長調(diào)節(jié)作用中是不可或缺的[30]。此外，馬來絲蟲MIF 的Pro1 位點突變?yōu)镚ly 后，其多巴色素互變酶活性和細(xì)胞因子活性也顯著下降[7]。

環(huán)紋背帶線蟲(T.circumcincta)的天然MIF 蛋白和重組MIF 均具有互變異構(gòu)酶活性，他們認(rèn)為該酶活性與MIF抑制單核細(xì)胞的趨化性和隨機(jī)遷移等功能有關(guān)，MIF 可能通過該酶活性影響線蟲生理機(jī)能和宿主的免疫應(yīng)答[12]。Lubetsky 等人進(jìn)一步提出以MIF 酶活性為靶點，使用小分子的互變異構(gòu)酶活抑制劑是一種有效且十分有前景的治療和MIF 相關(guān)的寄生蟲疾病的手段[12]。目前已有多種針對MIF 的D- 多巴色素互變異構(gòu)酶活性抑制劑被發(fā)現(xiàn)報道，如ISO-1[31]、Z590[32]和4-IPP[33]等。這些抑制劑既可以影響MIF 的互變異構(gòu)酶活性，還可以減弱MIF 促進(jìn)的免疫調(diào)節(jié)和促炎等功能。但也有研究發(fā)現(xiàn)抑制MIF 的互變異構(gòu)酶活性并沒有減弱其促炎能力。例如Prieto-Lafuente 等人用失去酶活的馬來絲蟲MIF 刺激宿主細(xì)胞，和失活組相比，體外檢測宿主巨噬細(xì)胞的IL-6 分泌量沒有明顯變化[23]。

3.3 激素MIF 除了具有細(xì)胞因子和酶的作用外，還可行使激素的功能。Lerch 等人認(rèn)為MIF 可能是應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的一種多效性激素，它可以拮抗類固醇對炎癥和免疫反應(yīng)的抑制作用，還可促進(jìn)機(jī)體釋放胰島素，在碳水化合物代謝中起重要作用[34]。以MIF 拮抗糖皮質(zhì)激素對炎癥的抑制為例，當(dāng)機(jī)體受到應(yīng)激或損傷時，糖皮質(zhì)激素可以通過降低粘附分子的表達(dá)而抑制白細(xì)胞遷移到炎癥部位，并促進(jìn)白細(xì)胞的凋亡，從而限制炎癥反應(yīng)的程度。垂體或機(jī)體細(xì)胞受到生理濃度的糖皮質(zhì)激素刺激時，即可分泌MIF 來負(fù)反饋調(diào)節(jié)其抗炎和免疫抑制活性，從而激活機(jī)體炎癥和免疫反應(yīng)，消除感染或組織侵襲。其作用機(jī)制為上調(diào)胞內(nèi)磷脂酶A2，拮抗甾類激素誘導(dǎo)有絲分裂原活化蛋白激酶磷酸酶。但是高濃度的糖皮質(zhì)激素也會抑制MIF 的分泌，從而避免過度的炎癥反應(yīng)。因此MIF 被認(rèn)為是反映炎癥強(qiáng)度的重要標(biāo)志物。研究者認(rèn)為用MIF 作為拮抗劑的類固醇療法可能是治療難治性自身免疫性或炎癥性疾病的有效途徑[34-35]。目前寄生蟲MIF 的激素功能研究非常少，僅在奧斯特線蟲(Ostertagiaostertagi)的研究中有報道，Qu 等將該線蟲重組MIF 作用于牛的外周血單個核細(xì)胞，證明其可以抑制糖皮質(zhì)激素的促炎作用[36]。

4 結(jié) 語

MIF 廣泛存在于各種生物體中，包括細(xì)菌、植物、原生動物、蠕蟲、軟體動物、節(jié)肢動物、魚類、兩棲類、鳥類和哺乳動物。大多數(shù)生物的MIF 在機(jī)體的天然免疫和生長發(fā)育中起到重要作用，而寄生生物的MIF 是通過調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答來創(chuàng)造或維持一個有利的寄生環(huán)境。但該調(diào)節(jié)過程還有待進(jìn)一步深入研究，例如人們尚不清楚為什么寄生蟲會主動表達(dá)促炎性物質(zhì)，因為這看上去會誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗炎反應(yīng)從而對寄生蟲產(chǎn)生不利影響。一些證據(jù)表明，低濃度MIF 大多表現(xiàn)為促炎作用，而高濃度則是抗炎的，所以寄生蟲可能是通過在感染部位分泌MIF，并且誘導(dǎo)內(nèi)源性宿主MIF 的進(jìn)一步分泌，從而產(chǎn)生局部或全身抗炎的宿主環(huán)境，但是人們尚未查明寄生蟲是如何根據(jù)自身生存需要調(diào)整MIF 濃度的。此外，還有許多問題未被解答，例如為什么在扁蟲(包括渦蟲、絳蟲和吸蟲)中沒有發(fā)現(xiàn)MIF 基因，而提取物中也檢測不到互變異構(gòu)酶活性？一些寄生蟲例如秀麗隱桿線蟲存在多種MIF 型的意義是什么[2]？寄生蟲MIF 行使細(xì)胞因子、酶活、激素功能的具體機(jī)制是什么？以及MIF 除了這三類功能還有其他未知的功能嗎？這些問題的解答還需要后續(xù)不斷的研究，為治療和預(yù)防寄生蟲疾病提供新的思路。