巨噬细胞迁移抑制因子诱导脊髓损伤后星形胶质细胞产生趋化因子CCL2

doi:10.4103/1673-5374.363184

摘要/Abstract

摘要：

脊髓损伤总是导致大量炎症细胞在病变部位聚集, 加剧神经炎症的发生。过度产生的趋化因子在相当程度上参与炎症细胞的迁移过程，但对脊髓常驻细胞诱导产生趋化因子的调控机制至今还未完全阐明。实验通过检测了大鼠脊髓挫伤后不同阶段巨噬细胞迁移抑制因子和CC趋化因子配体2（CCL2）的蛋白水平。结果显示，病变部位巨噬细胞迁移抑制因子的升高与星形胶质细胞中CCL2水平的增加是动态一致的。用不同浓度的MIF重组蛋白刺激原代培养的星形胶质细胞，可明显诱导细胞产生CCL2，而加入巨噬细胞迁移抑制因子抑制剂4-IPP则足以削弱这种刺激作用。对巨噬细胞迁移抑制因子介导的星形细胞产生CCL2的基本机制的进一步研究显示，巨噬细胞迁移抑制因子通过与CD74受体的结合明显激活了细胞内的JNK信号传导。在脊髓损伤后给予巨噬细胞迁移抑制因子抑制剂4-IPP，可以减少病变部位的CCL2募集的小胶质细胞/巨噬细胞，并明显改善大鼠的后肢运动功能。实验结果提供了星形胶质细胞激活的趋化因子在招募炎症细胞方面的新线索，并将有利于通过靶向CCL2来干预脊髓损伤后的神经炎症。

https://orcid.org/0000-0002-2100-3046 (You-Hua Wang); https://orcid.org/0000-0002-7969-6033 (Hua Xu)

Abstract: Spinal cord injury causes accumulation of a large number of leukocytes at the lesion site where they contribute to excessive inflammation. Overproduced chemokines are responsible for the migratory process of the leukocytes, but the regulatory mechanism underlying the production of chemokines from resident cells of the spinal cord has not been fully elucidated. We examined the protein levels of macrophage migration inhibitory factor and chemokine C-C motif chemokine ligand 2 in a spinal cord contusion model at different time points following spinal cord injury. The elevation of macrophage migration inhibitory factor at the lesion site coincided with the increase of chemokine C-C motif chemokine ligand 2 abundance in astrocytes. Stimulation of primary cultured astrocytes with different concentrations of macrophage migration inhibitory factor recombinant protein induced chemokine C-C motif chemokine ligand 2 production from the cells, and the macrophage migration inhibitory factor inhibitor 4-iodo-6-phenylpyrimidine attenuated the stimulatory effect. Further investigation into the underlying mechanism on macrophage migration inhibitory factor-mediated astrocytic production of chemokine C-C motif chemokine ligand 2 revealed that macrophage migration inhibitory factor activated intracellular JNK signaling through binding with CD74 receptor. Administration of the macrophage migration inhibitory factor inhibitor 4-iodo-6-phenylpyrimidine following spinal cord injury resulted in the reduction of chemokine C-C motif chemokine ligand 2-recruited microglia/macrophages at the lesion site and remarkably improved the hindlimb locomotor function of rats. Our results have provided insights into the functions of astrocyte-activated chemokines in the recruitment of leukocytes and may be beneficial to develop interventions targeting chemokine C-C motif chemokine ligand 2 for neuroinflammation after spinal cord injury.

Key words: astrocytes, CD74, chemokine, chemokine C-C motif chemokine ligand 2 (CCL2), cytokine, inflammation, leukocyte, MAPKs, migration inhibitory factor, spinal cord injury

. 巨噬细胞迁移抑制因子诱导脊髓损伤后星形胶质细胞产生趋化因子CCL2[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2023, 18(8): 1802-1808.

Han Zhang, Yu-Ming Hu, Ying-Jie Wang, Yue Zhou, Zhen-Jie Zhu, Min-Hao Chen, Yong-Jun Wang, Hua Xu, You-Hua Wang. Macrophage migration inhibitory factor facilitates astrocytic production of the CCL2 chemokine following spinal cord injury[J]. Neural Regeneration Research, 2023, 18(8): 1802-1808.

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引言

出版重点

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延伸阅读

NRR︱南通大学王友华团队揭示MIF调控星形胶质细胞趋化因子产生的机制

撰文：王友华，张涵

脊髓损伤往往引起患者感觉，运动和自主神经功能的丧失[1]，且难以恢复[2]。脊髓损伤炎症微环境是影响脊髓功能修复的重要因素[3]。作为关键促炎因子，巨噬细胞迁移抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor，MIF)在脊髓损伤炎症微环境的形成中起着重要作用[4-5]。MIF除了直接促发炎症细胞的炎症反应外，是否发挥对炎症细胞的趋化作用尚不清楚。脊髓损伤后，趋化因子CC趋化因子配体2(chemokine C-C motif chemokine ligand 2,CCL2)能够诱导多种免疫细胞在损伤部位的聚集，特别是巨噬细胞和小胶质细胞，从而加剧炎症反应[6-7]。然而，在脊髓损伤微环境中，MIF是否调控CCL2的产生，间接发挥对炎症细胞的趋化功能值得进一步研究。

近日，南通大学附属医院王友华教授团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Macrophage migration inhibitory factor facilitates astrocytic production of the CCL2 chemokine following spinal cord injury”的研究论文。研究人员发现，脊髓损伤诱导促炎因子MIF的升高，继而诱导星形胶质细胞产生趋化因子CCL2。损伤部位CCL2的表达上调，进一步促进小胶质细胞/巨噬细胞的募集，加剧神经炎症的发生。脊髓损伤后，鞘内注射MIF抑制剂4-IPP，可以减少CCL2的产生以及炎症细胞的聚集，从而改善大鼠的运动功能。该发现为治疗脊髓损伤提供了新靶点。

脊髓损伤后过度激活的炎症反应可导致继发性损伤。损伤诱导的趋化因子在炎症细胞的募集和炎症反应激活过程中，发挥关键作用。实验通过转录组测序，检测了大鼠脊髓损伤后不同时间点趋化因子的表达情况（图1）；接着，在脊髓损伤模型中检测了MIF和CCL2的表达，并通过鞘内注射MIF抑制剂4-IPP分析了MIF与CCL2之间的调控关系（图2）；原代培养星形胶质细胞，并建立小胶质细胞共培养模型，检测星形胶质细胞产生的CCL2对不同亚型炎症细胞的趋化性（图3）；最后，在损伤脊髓中注射MIF抑制剂4-IPP。结果显著减少了炎症细胞的募集和损伤脊髓的空洞大小，并促进大鼠运动功能的恢复（图4）。这些结果表明，脊髓损伤后MIF可通过促进星形胶质细胞CCL2的产生，激活神经炎症反应，影响脊髓损伤修复。MIF抑制剂有助于促进改善损伤脊髓的运动功能。

#br# 图1 脊髓损伤后趋化因子表达分析

（图源：Han Zhang, et al., Neural Regen Res, 2023）

#br# 图2 脊髓损伤后MIF促进星形胶质细胞CCL2的表达

（图源：Han Zhang, et al., Neural Regen Res, 2023）

#br# 图3 星形胶质细胞产生的CCL2促进不同亚型炎症细胞的趋化。

（图源：Han Zhang, et al., Neural Regen Res, 2023）

#br# 图4大鼠脊髓损伤后注射MIF抑制剂可以促进运动功能恢复#br# （图源：Han Zhang, et al., Neural Regen Res, 2023）

综上所述，脊髓损伤诱导产生的MIF，能够促进星形胶质细胞CCL2的产生，促进炎症反应的进行。损伤早期抑制MIF的活性，可以减少炎症细胞的聚集，从而有利于改善损伤脊髓的运动功能。该研究为脊髓损伤早期临床干预，提供了新的治疗靶点[7- 8]。此外，该研究仍然需要对CCL2或其受体抑制剂，在干预损伤脊髓的效果等方面加以评估。#br# 张涵和胡玉明为论文共同第一作者，徐华和王友华教授为论文共同通讯作者。#br# #br# 原文链接：https://doi.org/10.4103/1673-5374.363184#br# #br# References#br# [1] Ahuja CS, Wilson JR, Nori S, et al. Traumatic spinal cord injury. Nat Rev Dis Primers. 2017; 3:17018.#br# [2] Tran AP, Warren PM, Silver J. The biology of regeneration failure and success after spinal cord injury. Physiol Rev. 2018; 98:881-917.#br# [3] Anjum A, Yazid MD, Fauzi Daud M, et al. (2020) Spinal cord injury: pathophysiology, multimolecular interactions, and underlying recovery mechanisms. Int J Mol Sci. 21:7533#br# [4] Leyton-Jaimes MF, Kahn J, Israelson A. Macrophage migration inhibitory factor: A multifaceted cytokine implicated in multiple neurological diseases. Exp Neurol. 2018; 301(Pt B):83-91.#br# [5] Nasiri E, Sankowski R, Dietrich H, et al. Key role of MIF-related neuroinflammation in neurodegeneration and cognitive impairment in Alzheimer's disease. Mol Med. 2020; 26:34.#br# [6] Jaerve A, Muller HW. Chemokines in CNS injury and repair. Cell Tissue Res. 2012;349(1):229-248.#br# [7] McTigue DM, Tani M, Krivacic K, et al. Selective chemokine mRNA accumulation in the rat spinal cord after contusion injury. J Neurosci Res. 1998;53(3):368-376.#br# [8] Dhaiban S, Al-Ani M, Elemam NM, et al. Targeting Chemokines and Chemokine Receptors in Multiple Sclerosis and Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J Inflamm Res. 2020;13:619-633.