MFG-E8 对肠黏膜保护作用的研究进展

陈 丽 综述，向军英 审校

川北医学院附属医院消化内科，四川 南充637000

乳脂肪球表皮生长因子8(milk fat globule epidermal growth factor 8，MFG-E8)是一种位于细胞膜上的亲脂性糖蛋白，其最早于1990 年在小鼠乳房上皮细胞的乳汁脂肪球内被发现，并因此而得名［1］。但MFGE8 并没有引起学者注意，直至2002 年Hanayama 等［2］研究表明MFG-E8 可通过在巨噬细胞与凋亡细胞间建立桥梁，增强巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用，及2004 年Hanayama 等［3］研究发现MFG-E8 可促进巨噬细胞对凋亡细胞的清除，当这一功能下降或缺失时可以诱发自身免疫性疾病后，MFG-E8 逐渐成为近几年的研究焦点。MFG-E8 的其他重要作用也被逐步发现。

1 MFG-E8 的结构及表达

人类与小鼠均具有MFG-E8 基因，MFG-E8 基因存在于小鼠的7 号染色体，人的15 号染色体即15q25［4］。MFG-E8 由两个不同的结构域组成，分别是羧基末端和氨基末端。羧基末端又由两个与凝血因子Ⅴ和凝血因子Ⅷ结构域同源的C 样结构域组成。在第二个羧基末端结构域中含有1 个可置换的氨基，这可以与磷脂酰丝氨酸结构形成连接［5］。而氨基末端由两个重复的表皮生长因子样结构域组成，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)整合蛋白素结构存在于第二个表皮生长因子样结构域，其可与α5β3 蛋白结构形成连接。MFG-E8 参与巨噬细胞吞噬凋亡细胞，主要通过在巨噬细胞表面的α5β3 与凋亡细胞表面的磷酯酰丝氨酸形成信号连接，从而增强巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用［2，6］。

虽然MFG-E8 最先发现于乳腺乳汁中，但最近的研究表明MFG-E8 在生理条件下也存在于其他各种组织中，如大脑、心脏、肺、肠、肝脏、肾脏［7-9］。且在各个组织，MFG-E8 表达于多种细胞，包括上皮细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、树突状细胞、纤维细胞、血管平滑肌细胞、星形胶质细胞等［10］。精原细胞分泌MFG-E8 可以介导精子和卵子的黏附，促进精卵结合［11］。附睾上皮细胞分泌MFG-E8 可以维持附睾上皮细胞的完整性，并促进附睾上皮细胞的黏附［12］。雌性小鼠乳腺上皮细胞MFG-E8 的缺失，可以导致乳腺导管上皮细胞发育不良。最近的研究表明MFG-E8 参与败血症［13］、脏器缺血再灌注［14］、动脉粥样硬化及神经退行性变的发病机制［15］。有实验表明MFG-E8 在小鼠肠道各个组织表达，比如胃、小肠、大肠，然而其在结肠组织的表达水平比胃和小肠明显高得多，且高表达于结肠单核细胞［16］。有实验应用免疫荧光组织化学法在肠黏膜巨噬细胞检测到MFG-E8 的表达［17］。

2 MFG-E8 对肠黏膜的保护作用

MFG-E8 除了具有上述的增强吞噬和清除凋亡细胞的功能，还可以减轻肠黏膜炎症及通过促进肠黏膜上皮细胞的移行进而促进黏膜的修复，增强肠黏膜屏障［18］。肠黏膜屏障主要由生物屏障、机械屏障、免疫屏障构成。机械屏障主要由肠黏膜上皮细胞及其之间的紧密连接构成。许多胃肠道疾病的发生、发展过程都可引起肠黏膜的损伤，进而破坏肠黏膜屏障，加重疾病的进展。因而早期阻断肠黏膜的损伤，促进肠黏膜的修复对疾病的治疗有重要意义。MFG-E8 作为一种亲脂性糖蛋白，大量存在于肠黏膜上皮细胞、巨噬细胞中，发挥着对抗炎症并促进黏膜修复的作用，它的这些功能除了依赖于增强巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用，还与多种新的分子机制有关。

2.1 抗炎、抗凋亡作用 已有大量研究表明，在小鼠肠炎模型肠黏膜中可以检测到MFG-E8 的明显变化。如在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠急性溃疡性结肠炎模型中检测到肠黏膜MFG-E8 表达明显降低，在疾病恢复期表达逐渐升高［19］。用TNBS(三硝基苯磺酸)诱导小鼠溃疡性结肠炎，MFG-E8 在急性期表达水平降低，恢复期升高［20］。有研究报道［18］在溃疡性结肠炎患者中，MFG-E8 的表达水平也出现类似的变化。在盲肠结扎和穿刺导致的小鼠败血症模型中［13］检测到MFG-E8 表达量明显减少。而且，在小肠缺血再灌注模型导致的严重肠道炎症和损伤中，检测到MFGE8 在脾脏及其他受影响的组织器官中的表达均降低［7］。在DSS 诱导的小鼠结肠炎症中，MFG-E8 基因被敲除的小鼠肠道炎症明显比野生型小鼠肠道炎症严重，表明MFG-E8 在对抗肠道炎症中扮演着重要角色［17］。上述这些研究都表明，MFG-E8 的表达水平在肠道黏膜炎症的急性期及严重炎症时明显降低。

然而，通过外源性重组MFG-E8 干预，发现小鼠肠道黏膜损伤明显减轻。最近研究报道，MFG-E8 可以通过干预α5β3 信号通路减轻肠道黏膜炎症。外源性重组MFG-E8 治疗小鼠急性肠炎中的肠黏膜损伤，主要通过限制核因子NF-κB 的活性进而使促炎介质如TNF-α、IL-1 等表达下调［16］。OPN 是细胞外的磷蛋白，包含RGD 结构域，其主要表达在巨噬细胞;LPS 是细胞外的脂多糖，可以与肠黏膜细胞表面的TLR4 相结合;当OPN 与细胞中α5β3 信号绑定后，α5β3 整合素蛋白可使大量FAK 磷酸化，激活核因子NF-κB，激活的NF-κB 进入细胞核，促使细胞核产生大量的炎性细胞因子如TNF-α、IL-1 等。这些炎性因子一方面可以引起肠黏膜炎症，损伤肠黏膜;另一方面可以激活更多的核因子NF-κB 进而引起更多的炎性因子被释放，形成一个恶性循环;而LPS 对肠黏膜细胞TLR4 的刺激又可使大量FAK 磷酸化，反过来增强外源性的OPN与α5β3 整合素蛋白的绑定;大量体外实验研究表明，MFG-E8 可以阻断OPN 与细胞中α5β3 信号绑定，调节α5β3 整合素蛋白下游的信号传导通路;也可使LPS引起NF-κB 的活性降低，通过阻断OPN 的绑定，还可以调节α5β3 整合素蛋白下游的信号传导通路(见图1)。与OPN 相似，在结肠炎中，HMGB1 高迁移率组蛋白也可以直接与细胞表面的α5β3 整合素蛋白绑定导致组织损伤。MFG-E8 同样可以强有力地阻断HMGB1 与细胞表面的α5β3 整合素蛋白的绑定，改善组织损伤［21］。近年来，又出现了新的观点，MFG-E8不仅可以促进吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬及通过信号传导方式减轻肠黏膜炎症，MFG-E8 还可以抑制细胞的凋亡。有实验将慢病毒传导到MFG-E8 沉默的肠上皮细胞，然后检测其凋亡率，结果发现MFG-E8 沉默组的凋亡率明显增高，证实MFG-E8 对肠上皮细胞起到了内源性抑制凋亡的作用［18］。但其抑制凋亡的具体机制目前尚不清楚。

图1 MFG-E8 的分子结构及抗炎机制Fig 1 The molecular structure of the MFG-E8 and anti-inflammatory mechanism

2.2 促进肠黏膜修复作用 肠黏膜受损伤后的修复过程，主要是肠上皮细胞从隐窝底部起源分化并逐步移行至黏膜损伤部位，对损伤的肠黏膜上皮细胞进行替换，同时覆盖裸露出来的上皮下组织的过程。已有实验在体外损伤愈合模型中用外源性重组MFG-E8 对肠上皮细胞进行干预，研究MFG-E8 是否可以促进肠上皮细胞的迁移，结果发现MFG-E8 可以通过PKC 机制促进肠上皮细胞沿着隐窝绒毛轴向损伤处移行［22］。除此之外，通过在盲肠结扎和穿刺导致的小鼠败血症模型中，用外源性重组MFG-E8 治疗小鼠，检测到MFG-E8 通过绑定到受伤的肠上皮细胞的暂时暴露的PS 受体，可以加快肠黏膜的愈合［13］。在DSS 和TNBS诱导的小鼠结肠炎模型中，通过免疫组化和蛋白印记法检测到MFG-E8 表达水平在结肠炎恢复期明显增高，MFG-E8 可以促进肠黏膜上皮细胞的移行进而促进肠黏膜愈合。除此之外，血管的再生在肠黏膜的修复中也非常重要。相关研究表明，在生理及病理情况下，MFG-E8 通过绑定到内皮细胞α5β3 整合素蛋白上，可加速血管内皮生长因子使血管再生，从而促进结肠损伤肠黏膜组织的恢复［23］。

3 展望

MFG-E8 在多种动物模型中的重要作用已被逐步发现。大量研究证实MFG-E8 对于受损伤的肠黏膜同时具有抗炎和促进黏膜上皮细胞再生和移行的作用。在消化系统疾病中，有研究报道MFG-E8 还可以明显改善肝脏缺血再灌注导致的肝细胞损伤［24］。对于慢性胰腺炎，MFG-E8 也有抗炎作用，还可改善胰腺纤维化及疼痛感［25］。虽然通过大量的动物实验，我们得出了以上这些发现，但MFG-E8 在肠道黏膜损伤与修复中的作用及机制仍然有待进一步探索。从另一方面来说，关于MFG-E8 在人类肠黏膜的作用及机制的研究，目前主要是借助于大量的动物实验，而具体作用于人类的研究目前还鲜有报道［18］。总的来说，这些研究结果为未来研究MFG-E8 在胃肠道疾病中肠黏膜损伤方面提供了新的方向和治疗思路。

［1］ Stubbs JD，Lekutis C，Singer KL，et al. cDNA cloning of a mouse mammary epithelial cell surface protein reveals the existence of epidermal growth factor-like domains linked to factor Ⅷ-like sequences［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，1990，87(21):8417-8421.

［2］ Hanayama R，Tanaka M，Miwa K，et al. Identification of a factor that links apoptotic cells to phagocytes［J］. Nature，2002，417(6885):182-187.

［3］ Hanayama R，Tanaka M，Miyasaka K，et al. Autoimmune disease and impaired uptake of apoptotic cells in MFG-E8-deficient mice［J］. Science，2004，304(5674):1147-1150.

［4］ Collins C，Nehlin JO，Stubbs JD，et al. Mapping of a newly discovered human gene homologous to the apoptosis associated-murine mammary protein，MFG-E8，to chromosome 15q25［J］. Genomics，1997，39(1):117-118.

［5］ Lin L，Huai Q，Huang M，et al. Crystal structure of the bovine lactadherin C2 domain，a membrane binding motif，shows similarity to the C2 domains of factor V and factor Ⅷ［J］. J Mol Biol，2007，371(3):717-724.

［6］ Liu Y，Yang X，Guo C，et al. Essential role of MFG-E8 for phagocytic properties of microglial cells［J］. PLoS One，2013，8(2):e55754.

［7］ Cui T，Miksa M，Wu R，et al. Milk fat globule epidermal growth factor 8 attenuates acute lung injury in mice after intestinal ischemia and reperfusion ［J］. Am J Respir Crit Care Med，2010，181 (3):238-246.

［8］ Neher JJ，Emmrich JV，Fricker M，et al. Phagocytosis executes delayed neuronal death after focal brain ischemia［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2013，110(43):E4098-E4107.

［9］ Matsuda A，Wu R，Jacob A，et al. Protective effect of milk fat globule-epidermal growth factor-factor Ⅷafter renal ischemia-reperfusion injury in mice［J］. Crit Care Med，2011，39(9):2039-2047.

［10］ Lauber K，Keppeler H，Munoz LE，et al. Milk fat globule-EGF factor 8 mediates the enhancement of apoptotic cell clearance by glucocorticoids［J］. Cell Death Differ，2013，20(9):1230-1240.

［11］ Raymond AS，Elder B，Ensslin M，et al. Loss of SED1/MFG-E8 results in altered luminal physiology in the epididymis［J］. Mol Reprod Dev，2010，77(6):550-563.

［12］ Raymond A，Ensslin MA，Shur BD. SED1/MFG-E8:a bi-motif protein that orchestrates diverse cellular interactions ［J］. J Cell Biochem，2009，106(6):957-966.

［13］ Qiang X，Li J，Wu R，et al. Expression and characterization of recombinant human milk fat globule-EGF factor Ⅷ［J］. Int J Mol Med，2011，28(6):1071-1076.

［14］ Wu R，Dong W，Wang Z，et al. Enhancing apoptotic cell clearance mitigates bacterial translocation and promotes tissue repair after gut ischemia-reperfusion injury ［J］. Int J Mol Med，2012，30 (3):593-598.

［15］ Fricker M，Neher JJ，Zhao JW，et al. MFG-E8 mediates primary phagocytosis of viable neurons during neuroinflammation［J］. J Neurosci，2012，32(8):2657-2666.

［16］ Aziz MM，Ishihara S，Mishima Y，et al. MFG-E8 attenuates intestinal inflammation in murine experimental colitis by modulating osteopontin-dependent alphavbeta3 integrin signaling［J］. J Immunol，2009，182(11):7222-7232.

［17］ Chogle A，Bu HF，Wang X，et al. Milk fat globule-EGF factor 8 is a critical protein for healing of dextran sodium sulfate-induced acute colitis in mice［J］. Mol Med，2011，17(5-6):502-507.

［18］ Zhao QJ，Yu YB，Zuo XL，et al. Milk fat globule-epidermal growth factor 8 is decreased in intestinal epithelium of ulcerative colitis patients and thereby causes increased apoptosis and impaired wound healing［J］. Mol Med，2012，18:497-506.

［19］ Mishiro T，Kusunoki R，Otani A，et al. Butyric acid attenuates intestinal inflammation in murine DSS-induced colitis model via milk fat globule-EGF factor 8［J］. Lab Invest，2013，93(7):834-843.

［20］ Otani A，Ishihara S，Aziz MM，et al. Intrarectal administration of milk fat globule epidermal growth factor-8 protein ameliorates murine experimental colitis［J］. Int J Mol Med，2012，29(3):349-356.

［21］ Friggeri A，Yang Y，Banerjee S，et al. HMGB1 inhibits macrophage activity in efferocytosis through binding to the alphavbeta3-integrin［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2010，299(6):C1267-C1276.

［22］ Bu HF，Zuo XL，Wang X，et al. Milk fat globule-EGF factor 8/lactadherin plays a crucial role in maintenance and repair of murine intestinal epithelium［J］. J Clin Invest，2007，117(12):3673-3683.

［23］ Wang M，Wang HH，Lakatta EG. Milk fat globule epidermal growth factor Ⅷsignaling in arterial wall remodeling［J］. Curr Vasc Pharmacol，2013，11(5):768-776.

［24］ Matsuda A，Jacob A，Wu R，et al. Milk fat globule-EGF factor Ⅷameliorates liver injury after hepatic ischemia-reperfusion［J］. J Surg Res，2013，180(1):e37-e46.

［25］ D'Haese JG，Demir IE，Kehl T，et al. The impact of MFG-E8 in chronic pancreatitis:potential for future immunotherapy?［J］. BMC Gastroenterol，2013，13:14.