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MIF作为CXCR2和CXCR4的非同源配体在炎症和动脉粥样硬化细胞招募中的作用

期刊:nature medicineDOI:10.1038/nm1567

该文档属于类型a:这是一项关于巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)作为CXC趋化因子受体非经典配体在炎症和动脉粥样化细胞招募中作用机制的原创研究。以下是详细学术报告:


作者与发表信息

该研究由Jürgen Bernhagen等来自德国亚琛工业大学(RWTH Aachen University)、澳大利亚莫纳什大学(Monash University)、美国耶鲁大学医学院(Yale University School of Medicine)等11家机构的跨学科团队完成,发表于2007年5月的《Nature Medicine》(第13卷第5期,页码587-595)。


学术背景

研究领域:炎症与动脉粥样硬化的分子机制。
科学问题:尽管已知MIF在急慢性炎症疾病(如败血症、类风湿性关节炎)中起关键作用,但其调控白细胞迁移的分子机制及功能受体尚不明确。
背景知识
1. MIF:一种多效性细胞因子,能拮抗糖皮质激素并激活c-Jun通路,但其受体信号途径存在争议(如CD74的结合机制)。
2. 趋化因子系统:CXC和CC趋化因子通过G蛋白偶联受体(GPCRs)介导白细胞招募,但MIF是否具有趋化因子样功能未被证实。
研究目标:验证MIF是否为CXCR2和CXCR4的非经典配体,并阐明其在动脉粥样硬化中调控单核细胞和T细胞招募的机制。


研究流程与方法

1. MIF诱导白细胞停滞的机制

  • 研究对象:人主动脉内皮细胞(HAECs)、CHO/ICAM-1转染细胞、原代人单核细胞及Jurkat T细胞。
  • 实验设计
    • 体外流动腔实验:内皮细胞预孵育MIF后,在流体剪切力下观察单核细胞/T细胞停滞,采用抗CXCR2、CXCR4或CD74抗体及百日咳毒素(PTX)阻断Gαi信号。
    • 关键发现:MIF通过CXCR2(单核细胞)和CXCR4(T细胞)触发整合素依赖性停滞,且需CD74参与(图1)。

2. MIF的趋化活性验证

  • 方法:Transwell迁移实验,检测MIF对单核细胞、中性粒细胞及T细胞的趋化指数。
  • 结果:MIF诱导的迁移呈钟形剂量曲线(峰值25-50 ng/mL),依赖Gαi和PI3K信号,并可被抗CXCR2/CXCR4抗体阻断(图2)。

3. 快速整合素激活与钙内流

  • 技术:流式细胞术(使用327c抗体检测LFA-1构象变化)、钙离子荧光标记(Fluo-4 AM)。
  • 数据:MIF在1分钟内激活整合素并引发钙内流,效能与CXCL8/CXCL12相当(图3)。

4. MIF与受体的直接相互作用

  • 结合实验:放射性标记配体竞争结合试验显示MIF与CXCR2(Kd=1.4 nM)和CXCR4(Kd=19.8 nM)结合。
  • 内化实验:MIF诱导CXCR2/CXCR4内化,证实其功能性相互作用(图4)。

5. 体内功能验证

  • 模型:ApoE−/−和LDLR−/−动脉粥样硬化小鼠、TNF-α诱导的急性炎症模型。
  • 干预:抗体阻断MIF或CXCR2后,通过离体动脉灌注和活体显微镜观察单核细胞黏附。
  • 结果:MIF缺陷显著减少动脉壁单核细胞黏附,且CXCR2缺失(IL8RB−/−骨髓移植)削弱MIF依赖性招募(图5-6)。

6. 动脉粥样硬化斑块逆转实验

  • 治疗策略:对已形成斑块的ApoE−/−小鼠注射抗MIF抗体(对照:抗CXCL1/CXCL12)。
  • 结局:仅MIF阻断导致斑块面积缩小、巨噬细胞和T细胞含量降低,提示其治疗潜力(图6e-h)。

主要结果与逻辑关联

  1. 受体鉴定:MIF通过CXCR2和CXCR4触发白细胞停滞和迁移,其效能与经典趋化因子相似(图1-2)。
  2. 信号机制:MIF激活Gαi依赖的整合素构象变化和钙信号,证实其直接作用(图3)。
  3. 结构基础:MIF单体与CXCL8二聚体结构相似,伪ELR基序可能介导受体结合(补充图1)。
  4. CD74协同作用:CXCR2与CD74形成复合物,增强MIF信号(图4g-h)。
  5. 体内相关性:MIF-CXCR2轴驱动动脉粥样硬化斑块内炎症细胞浸润,靶向MIF可逆转晚期病变(图5-6)。

结论与价值

科学意义
1. 首次揭示MIF作为CXCR2/CXCR4的非经典配体,扩展了趋化因子受体配体的分类。
2. 阐明MIF通过双重受体机制协调单核细胞和T细胞招募,为动脉粥样硬化炎症假说提供新证据。

应用价值
- 治疗靶点:MIF抗体可特异性干预晚期斑块,优于传统趋化因子阻断策略。
- 疾病模型:MIF缺陷小鼠为研究炎症性血管疾病提供新工具。


研究亮点

  1. 创新发现:MIF的趋化因子样功能挑战了其对白细胞迁移仅为“抑制”的传统认知。
  2. 技术整合:结合离体流动腔、活体显微镜及转基因模型,多维度验证假说。
  3. 转化潜力:首次证实靶向MIF可实现斑块逆转,为临床干预提供新方向。

其他价值

  • 理论拓展:提出“伪趋化因子”(pseudo-chemokine)概念,为其他非经典趋化因子研究提供范式。
  • 争议解决:澄清CD74在MIF信号中的辅助作用,调和既往关于其独立受体地位的争论。

(注:文中图表引用均对应原文献编号,补充材料可参考原刊在线附件。)

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