כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק גורם מעכב נדידת מקרופאגים - Macrophage migration inhibitory factor
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| גורם מעכב נדידת מקרופאגים | |
|---|---|
| ' | |
 | |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
macrophage migration inhibitory factor גורם מעכב נדידת מקרופאגים = =
כינויים אחרים: MIF, glycosylation-inhibiting factor (להלן GIF) ,L-dopachrome isomerase ו-phenylpyruvate tautomerase..
מעבדה: כימיה בדם. תחום: סמן במגוון מחלות. טווח ערכים נורמלי: מתחת ל-5 ננוגרם/מ"ל. יוצר הערך: פרופ' בן-עמי סלע.
הפיזיולוגיה של macrophage migration inhibitory factor:
החלבוןmacrophage migration inhibitory factor (להלן (MIF מקודד באדם על ידי הגןMIF (Weiser וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1989, ו-Kozak וחב' ב-Genomics משנת 1995). גן זה ממוקם על כרומוזום 22 בעמדה 22q11.2. למרות שעד 10 פסבדו-גנים זוהו בעכבר, תַּעְתִּיק אחד של mRNA בגודל של 0.6kb זוהה באדם ובעכבר (Kozak וחב' ב-Genomics משנת 1995, ו-Bozza וחב' באותו כתב עת מאותה שנה). MIF מפגין רמה גבוהה של הומולוגיה עם מינים שונים, עם 90% זהות בין אדם ומכרסמים (Bernhagen וחב' ב-Biochemistry משנת 1994, Nishihira וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 1995, ו-Sugimoto וחב' ב-FEBS Lett משנת 1996). ל-MIF יש הומולוגיה של בערך 30% עם החלבון הכרוך איתו, D-topachrome tautomerase, המכונה MIF-2, שהגן המקודד לו נמצא על אותו כרומוזום באדם ובעכבר (Esumi וחב' ב-Mamm Genome משנת 1998, ו-Sugimoto וחב' ב-Biochemistry משנת 1999). מעניין לציין שלמשפחת MIF יש הומולגיה ארכיטקטונית עם איזומראזות מיקרוביאליות כולל oxalocrotonate, Ttautomerase,
5-cללל carboxymethyl-2-hydroxymuconate5, לללisomerase ו-chorismate mutase (על (פי Subramanya וחב' ב-Biochemistry משנת 1996). המונומר של MIF הוא פפטיד שגודלו 12 אלף דלטון, המורכב מ-114 חומצות אמינו. למרות הנוכחות של שני שיירי aspargine כנקודות קישור לגליקוליזציה, דיווחו Zheng וחב' ב-Nat Cell Biol משנת 2015 ש-MIF עובר O-GlcNacylation דווקא ב- , Ser112/Thr113, ושמודיפיקציה זו היא בעלת תפקיד חדש כגון עיכוב של הקולטן של EGF. . מחקרים עם NMR מצביעים על כך שיש ל-MIF גמישות קונפורמטורית בעיקר באזור ה -C-C-טרמינלי, בעוד שהאזור ה--N-N-טרמינלי הוא יחסית קשוח (Muhlhahn וחב' ב-Protein Sci משנת 1996).
MIF הוא רגולטור חשוב של החסינות הטבעיתiinnate immunity) ) (Calandra ו-Roger ב-Nat Rev Immunol משנת 2003). משפחת העל של MIF כוללת גם חלבון נוסף עם תכונות תפקודיות דומות, D-dopachrome tautomerase (להלן (D-Dt (Günther וחב' ב-Drugs Discovery Today משנת 2019, ו-Farr וחב' ב-Front Immunol משנת 2020). האנטיגן CD74 מהווה קולטן עבורMIF . אנטיגנים בקטריאליים מגרים תאי דם לבנים להפריש MIF לצירקולציה, ואז האחרון נקשר ל-CD74 על פני תאי חיסון אחרים לעודד תגובה חיסונית חריפה, לפיכך MIF מסווג כציטוקין דלקתי. יתרה מכך, גלוקו-קורטיקואידים גם כן מעודדים תאי דם לבנים להפריש MMIF, , ובכך MIF פועל באופן חלקי כנגד ההשפעות המעכבות שיש לגלוקו-קורטיקואידים על מערכת החיסון (Larson ו-Horak ב-Crit Care משנת 2006). לבסוף, טראומה משפעלת את החלק הקדמי של בלוטת יותרת המוח הקדמית להפריש MIF. MIF.
MIF התגלה לראשונה בשנת 1966, והיה למעשה אחד הציטוקינים הראשונים שהתגלו (Bloom ו-Bennett ב-Science משנת 1966, ו-David ב-Proc Natl Acad Sci USA מאותה שנה). בתחילה תואר MIF כפעילות חיסונית שניתן היה לבודד מהנוזל בו שהו לימפוציטים מסוגT , ונמצא שהוא מעכב את הנדידה של מקרופאגים. במהלך השנים הפעילות של MIF נכרכה עם delayed-type hypersensitivity (Nathan וחב' ב-J Exp Med משנת 1971). כיום, שובטMIF , והמבנה שלו אופיין על ידי גיבוש, על ידי ספקטרוסקופיה של רזוננס מגנטי ובשיטות ביוכימיות שונות (Bernhagen וחב' ב-Nature משנת 1993).יש להזכיר שמספר מאפיינים מבניים של MIF עדיין לא פוענחו, כאשר לדוגמה לא ברור האם הטרימר של MIF הוא אמנם המצב האוליגומרי החיוני לפעילותו הפיזיולוגית. למעשה, ישנם מספר מחקרים המציעים שפעילות MIF מתווכת על ידי מבנה דימרי או אפילו מונומרי (Tomura וחב' ב-J Immunol משנת 1999, Mischke וחב' ב-FEBS Lett משנת 1998, ו-Muhlhahn וחב' ב-Protein Sci משנת 1996). MIF הוא בעל מספר תכונות בלתי רגילות המבדילות אותו מציטוקינים אחרים (Donnelly וחב' ב-Mol Med Today משנת 1998, Calamdra ו-Bucala ב-Crit Rev Immunol משנת 1997). MIF נחשב לציטוקין פלאוטרופי של לימפוציטים ומקרופאגים, אם כי מספר מחקרים מתייחסים אליו כאל גורם אנדוקריני. באופן מרתק, הודגם שיש ל-MIF שתי פעילויות קטליטיות נבדלות, האחת של tautomerase והאחרת של oxidoreducase . בהתאם, כיוון שפעילותו האחרונה מזכירה את פעילויות ה-oxidoreductase של משפחת ה-thioreduxin, מוגדר MIF כ-"redoxkine" (על פי Ghezzi במאמר משנת 2000).
MIF נפוץ בתאי חיסון ובכאלה שאינם תאי חיסון, כולל ברקמות היקפיות שונות. הפעילויות הקריטיות ביותר שלו מקיפות את הרגולציה של פעילות מקרופאגים (Calandra וחב' ב-J Exp Med משנת 1994, ו-Onodera וחב' ב-immunology משנת 1997), פעילות חיסונית של לימפוציטים (Bacher וחב' ב-Proc natl Acad Sci USA משנת 1996, ו-Abe וחב' ב-J Immunol משנת 2001), ופעילויות אנדוקריניות (Calandra וחב' ב-Nature משנת 1995, Meinhardt וחב' ב-Endocrinology משנת 1996, Waeber וחב' ב-Proc natl Acad Sci USA משנת 1996, ו-Bacher וחב' ב-Mol Med משנת 1998). MIF הוא בעל פעילות רגולטורית מנוגדת לפעילויות שהן immunosuppresive ונוגדות דלקת של גלוקו-קורטיקואידים (Donnelly וחב' ב-Nat Med משנת 1997, Santos וחב' ב-Clin Exp Immunol משנת 2001, ו-Daun ו-Cannon ב-Am J Physiol משנת 2000). תכונה ייחודית נוספת של MIF שהוא יכול להיות מופרש ממגוון תאים בלי שיש לו רצף של leader leader N-Nטרמינלי, או רצף signal תוך מולקולרי האמור לסייע לו בחדירה לתוך הרטיקולום האנדופלזמטי של התא. המסקנה היא ש-MIF מופרש במסלול לא-קונבנציונלי חסר leader. . בנוסף, MIF שונה מציטוקינים בהקשר של פרופיל הביטוי שלו. ציטוקינים בדרך כלל מיוצרים כתוצאה מהשראה, בעוד ש-MIF מבוטא באופן קונסטיטוטיבי במגוון תאים, ולכן הוא כה נפוץ ברקמות רבות (Benigni וחב' ב-J Clin Invest משנת 2000).
MIF הוא חלבון מאוד משומר עם הומולוגיות עתיקות-יומין בצמחים, בפרוטוזואה, בנמטודות ובחסרי חוליות (Sparkes וחב' ב-Immunobiol משנת 2017). העניין ב-MIF התעורר בשל תפקודו בשִׁמּוּר רקמתי של מקרופאגים, פעילות שדווחה לראשונה בשנת 1932 על ידי Rich וחב' ב-Johns Hopkins Hospital כאשר נמצא שההֲגִירָה של של תאי דלקת מהרקמה הלימפואידית בבעלי חיים מרוגשים על ידי מיקובקטריום הופרעה בנוכחות אנטיגן. מבחנים על MIF החלו מתבצעים בהרחבה בשנות ה-60 תוך ניצול פעילותו in vitro כמשתתף ב-delayed-type hypersensitivity, ואז גם הוא הופיע כתווך הלא-אימונוגלובוליני הראשון (או ציטוקין) (George ו-Vaughn ב-Proc Soc Exp Biol Med משנת 1962, ו-David ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1966). אלא שהשיבוט המולקולרי של MIF, התרחש רק אחרי התגלית שחלבון זה מתפקד כמווסת של דיכוי מהערכת החיסונית על ידי גלוקו-קורטיקואידים, לאחר חיפוש אחר מווסתים אנדוגניים של פעילות גלוקו-קורטיקואידים של האדרנל (Bernhagen וחב' ב-Nature משנת 1993, ואותם חוקרים ב-Biochemistry משנת 1994).
MIF שובט לראשונה מהתאים הקדמיים של בלוטת יותרת המוח, תוך התבססות על תצפיות שבניגוד למווסתים פיזיולוגיים של ההומאוסטאזיס של פחמימות (אינסולין או גלוקגון), של מינרלים (קלציטונין-הורמון פאראתירואידי), או של דופן כלי-דם (אצטילכולין או אדרנלין), לא תוארו קודם לכן בצירקולציה תווכים המווסתים את הפעילות האימונולוגית של גלוקו-קורטיקואידים. התגלית של חלבון "חדש" המופרש על ידי תאים קורטיקוטרופיים של יותרת המוח בעכברים רגישים לאנדוטוקסין, הובילה לריצוף של הגןMIF . סימון אימונולוגי עם חלקיקי זהב, ואנליזה במיקרוסקופ אלקטרוני, מיקמו את MIF בגרנולות המפרישות של תאים קורטיקוטרופיים שמכילים גם Nishino) ACTH וחב' ב-Mol Med משנת 1995). MIF מהווה 0.5% מכלל החלבון של בלוטת יותרת המוח, שניתן להשוות לתכולה של הורמוני בלוטה זו ACTH) כ-0.2% ופרולקטין כ-0.8%). Corticotropin-releasing factor משרה את הביטוי וההפרשה של MIF מתאי יותרת המוח, כשמסלול זה תלוי ב-cAMP (Waeber וחב' ב-Mol Endocrinol משנת 1998). בעכברים המאותגרים על ידי אנדוטוקסין של חיידקים גראם-שליליים, חלה ירידה מהירה בתכולת MIF ביותרת המוח, ובמקביל עלייה ברמת MIF בפלזמה. גם בחולדות ריכוז MIF בצירקולציה עולה 3-4 שעות לאחר חשיפה לעקה, בדומה לעלייה ברמות ACTH וגלוקו-קורטיקואיד בצירקולציה (Calandra וחב' ב-Nature משנת 1995). בנוסף, MIF נע באופן נורמלי בצירקולציה ברמות של 2-6 ננוגרם/מ"ל בהתאם ל-circadian rhythm Petrovsky) וחב' ב-Cell Biol משנת 2003). הקשר בין רמות קורטיזול ו-MIF בפלזמה נלמדו במטופל שבלוטת יותרת המוח שלו הוסרה בניתוח והיה מטופל עם קורטיזון, ונמצא שרמות MIF עלו תוך 2-3 שעות בהשוואה לרמות קורטיזול בפלזמה. יצוין שמחקרים בעכברים שבלוטת יותרת המוח שלהם הוסרה, הראו מקור נוסף של MIF במקרופאגים ובמונוציטים (Calandra וחב' ב-J Exp Med משנת 1994). בדומה לתאים הקדמיים של יותרת המוח, מקרופאגים מכילים כמויות ניכרות של MIF המופרש מהם לאחר גירוי התאים. מחקרים בחולדות הראו ש-MIF מופרש בנוסף ליותרת המוח, גם מבלוטת האדרנל, מהריאות, מהכבד ומהטחול, וכן מהכליות ומהעור, תוך 6 שעות לאחר גירוי דלקתי סיסטמי (Bacher וחב' ב-Am J Pathol משנת 1997).
המבנה ומצבי אוליגומריזציה של:MIF של MIF:
המבנה של MIF: MIF הוא בעל מבנה טרימרי המורכב מ-3 תת-יחידות זהות, שכל אחת מהן מכילה שני סלילוני αאלפא אנטי מקבילים, וארבעה גדילים של βbeta sheets ((על פי Sun וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1996, ו-Al Abed ו-VanPatten ב-Future Med Chem משנת 2011). המונומרים מקיפים תעלה מרכזית עם סימטריה רוטציונית משולשת. כמעט 20 שנה לאחר גילויו, מספר קבוצות מחקר דיווחו על ראיות של מולקולות בעלות משקל מולקולרי שונה שהיו בעלי פעילות הדומה לזו של MIF, , אך בהמשך התברר שפעילות זו מיוחסת למספר חלבונים (Possanza וחב' ב-Science משנת 1979, ו-Weiser וחב' ב-J Immunol משנת 1981). מחקרים בשנות ה-90 זיהו MIF ביונקים, כבעל מופע מונומרי, דימרי, טרימרי או כתערובת של אוליגומרים, בשיטות של כרומטוגרפיה, dy,dynamic light scattering, אולטרצנטריפוגציה אנליטית, cross linking ו-NMR ( (על פי Nishihira וחב' ב-Mol Biol Int משנת 1993, Galat וחב' ב-Eur J Biochem משנת 1994, Mischke וחב' ב-FEBS Lett משנת 1998, ו-Zerovnik וחב' ב-Eur J Biochem משנת 1999). מאוחר יותר נמצא שמבנים גבישיים של MIF מאדם ומחולדה, מתגבשים שניהם כטרימרים עם תעלה בולטת לחדירת סולבנטים, וממצא דומה התגלה בהמשך במינים נוספים (Dobson וחב' ב-Protein Sci משנת 2009, ו-Buchko וחב' ב-J Struct Funct Genomics משנת 2013). המתווה האוליגומרי של MIF רלוונטי לתפקוד שלו, וכך לדוגמה פעילות ה-tautomerase האינטריסית האינטרינזית של MIF, , תלויה בטרימר מתפקד, הממוקם בין הגומחה ההידרופובית של MIF לבין תת-יחידות מונומריות סמוכות. לאחרונה נמצא שטרימר "כלוא" של MIF שומר על מספר פעילויות ביולוגיות של MIF, כגון היכולת להיקשר ל-CD74 או לשפעל את MAPK או MAPK (או mitogmitoen-activated protein kinase) (על פי Fan ( Fan וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2013).
התפקיד של MIF בתגובה החיסונית ובפתוגנזה של מחלות אוטו-טאימוניות קשור הן לתחום של תחלואה זו וכןו להתקדמותה. אללים וריאנטים של MIF, המצויים באופן שכיח באוכלוסייה (Zhong וחב' ב-Nucleic Acids Res משנת 2005), משיעים על תגות הפונדאי להדבקות ומוכרים כיום כמאפננים (modulators) ) של האוטו-אימוניות (Yente וחב' ב-FASEB J משנת 2009, Renner וחב' באותו כתב עת משנת 2012, Das וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USAi USA משנת 2013, Plant וחב' ב-Am J Respir Crit Care Med משנת 2005, Torres וחב' ב-Hum Immunol משנת 2009, ו-Das וחב' ב-J Infect Dis משנת 2013). נתונים גנטיים תומכים בתפקיד של ביטוי גבוה של אללים של MIF בחומרה הקלינית ובסיבוכים של איברי-קצה במספר מחלות ראומטיות אוטו-אימוניות כולל RA (RA (על פי Baugh ווחב' ב-Genes Immun משנת 2002, Radstake וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2005, ו-Llamas-Covarrubias וחב' ב-Cytokine משנת 2013), ב-Juvenile idiopathic Arthritis ( ע ל פי( Donn וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2002), ב-systemic sclerosis ( (על פי Wu וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2006, ו-Bosinni-Castillo ב-Rheumatology משנת 2011), ב-SLE (על פי Sanchez) וחב' ב-Genes Immun משנת 2006, Sreih וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2011, ו-De la Cruz-Mosso וחב' ב-Hum Immunol משנת 2014), וב-systemic vasculitis (על פי Sreih Sreih)וחב' ב-Arthtritis Rheum משנת 2018).
הפעילות האנזימטית של MIF:
אחת האפשרויות ליכולת MIF לתווך בפעילויות מגוונות היא פעילותו האנזימטית. MIF מייצג פעילות אנזימטית של החלבוןthiol oxidoreductase (Kleemann וחב' ב-J Mol Biol משנת 1998), ופעילות של tautomerase/isomerase Rosengren) וחב' ב-Mol Med משנת 1996). יש לו גם פעילות שלcatecholamine converting Matsunaga) וחב' ב-J Biol Chem משנת 1999). למרות שנלמדו היטב האתרים הקטליטיים של ,MIFלא ברור לחלוטין המנגנון לפיו אתרים אלה קשורים לפעילות הפיזיולוגית והפתו-פיזיולוגית שלMIF (Kleemann וחב' ב-FEBS Lett משנת 1998, Bendrat וחב' ב-Biochemistry משנת 1997, Swope וחב' ב-EMBO J משנת 1998, ו-Hermanowski-Vosatka וחב' ב-Biochemistry משנת 1999). בין כל הקורלציות האפשריות בין מבנה ותפקוד שנבחנו, נראה שהמקרה היחיד בו קורלציה כזו נמצאה בוודאות היא הפעילות האנטי-רגולטורית של MIF על גלוקו-קוריקואידים, המושפעת מפעילות ה-redox שלו.
MIF מכיל ששני motifs בעלי פעילות קטליטית. ה-motif הראשון הוא בעל 27 חומצות אמינו וממוקם בקצה ה-N-טרמינלי ומתפקד כ-phenylpyruvate tautomerase המסוגל לקטלז את ההמרה של 2-carboxy-2,3-dihydroindole-5,6-quinone (להלן(dopachrome ל-5,6-dihydroxyindole-2- carboxylic acid (להלן DHICA) (Leng וחב' ב-J Exp Med משנת 2003). MIF מכיל גם אתר קטליטי המורכב מ- Cys-Ala-Leu-Cysבין השיירים 57 ו-60 שמתפקד כ-disulfide reductase. איתות על ידי MIF:
הקולטן של MIF הוא קומפלקס כפול של איתות המורכב מהחלבון CD74 אליו נקשר MIF וכן ממעביר האיתות הידוע כ-CD44 Leng) וחב' ב-J Exp Med משנת 2003, ו-Shi וחב' ב-Immunity משנת 2006). כאשר MIF נקשר ל-CD74 מגייס קולטן זה את CD44ושני קולטנים אלה עוברים פוספורילציה במקטע הציטוזולי שלהם, כדי להתחיל העברת איתותים אל תוך התא (Yoo וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2016). במונוציטים ובתאי סטרומה האיתות מתקדם על ידי שפעול של tyrosine kinase הידוע כ-Lck (שהוא טירוזין קינאזה הכרוך עם CD44 וחבר במשפחת Src . השפעול של Lck מלווה על ידי שפעול שלAPK kinase (להלןMEK ) שמוביל לפוספורילציה של ERK1/2 MAPK, לשדרוג של cPLA2 ולטרנסלוקציה גרעינית שלp53 , ועל ידי כך עיכוב של אפופטוזיס והארכת שרידות התאים ושפעול דלקת (Mitchell וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2002). ההתקשרות של MIF עם קולטנו מאתחלת ביקוע תוך-ממברנלי של CD74 על ידי הפרוטאזה SPPL2A, מה שיוצר מקטע תוך-ציטופלזמטי המכיל 42 חומצות אמינו (להלן CD74-ICD) בתאי B, וייתכן גם בתאים אחרים (Bucala ו-Shachar ב-Mini Rev Med Chem משנת 2014, Lantner וחב' ב-Blood משנת 207, ו-Schneppenheim וחב' ב-J Exp Med משנת 2014). המקטע CD74-ICD עובר אינטראקציה בציטופלזמה עם p65, על מנת לחדור לגרעין התא.
MIF הוא חלבון מאוד משומר עם הומולוגיות עתיקות-יומין בצמחים, בפרוטוזואה, בנמטודות ובחסרי חוליות (Sparkes וחב' ב-Immunobiol משנת 2017). העניין ב-MIF התעורר בשל תפקודו בשִׁמּוּר רקמתי של מקרופאגים, פעילות שדווחה לראשונה בשנת 1932 על ידי Rich וחב' ב-Johns Hopkins Hospital כאשר נמצא שההֲגִירָה של של תאי דלקת מהרקמה הלימפואידית בבעלי חיים מרוגשים על ידי מיקובקטריום הופרעה בנוכחות אנטיגן. מבחנים על MIF החלו מתבצעים בהרחבה בשנות ה-60 תוך ניצול פעילותו in vitro כמשתתף ב-delayed-type hypersensitivity, ואז גם הוא הופיע כתווך הלא-אימונוגלובוליני הראשון (או ציטוקין) (George ו-Vaughn ב-Proc Soc Exp Biol Med משנת 1962, ו-David ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1966). אלא שהשיבוט המולקולרי של MIF, התרחש רק אחרי התגלית שחלבון זה מתפקד כמווסת של דיכוי מהערכת החיסונית על ידי גלוקו-קורטיקואידים, לאחר חיפוש אחר מווסתים אנדוגניים של פעילות גלוקו-קורטיקואידים של האדרנל (Bernhagen וחב' ב-Nature משנת 1993, ואותם חוקרים ב-biochemistry משנת 1994).
MIF שובט לראשונה מהתאים הקדמיים של בלוטת יותרת המוח, תוך התבססות על תצפיות שבניגוד למווסתים פיזיולוגיים של ההומאוסטאזיס של פחמימות (אינסולין או גלוקגון), של מינרלים (קלציטונין-הורמון פאראתירואידי), או של דופן כלי-דם (אצטילכולין או אדרנלין), לא תוארו קודם לכן בצירקולציה תווכים המווסתים את הפעילות האימונולוגית של גלוקו-קורטיקואידים. התגלית של חלבון "חדש" המופרש על ידי תאים קורטיקוטרופיים של יותרת המוח בעכברים רגישים לאנדוטוקסין, הובילה לריצוף של הגן MIF. סימון אימונולוגי עם חלקיקי זהב, ואנליזה במיקרוסקופ אלקטרוני, מיקמו את MIF בגרנולות המפרישות של תאים קורטיקוטרופיים שמכילים גם ACTH (על פי Nishino וחב' ב-Mol Med משנת 1995). לללMIF מהווה 0.5% מכלל החלבון של בלוטת יותרת המוח, שניתן להשוות לתכולה של הורמוני בלוטה זו ACTH (כ-0.2%) ופרולקטין (כ-0.8%). ךךךCorticotropin-releasing factor משרה את הביטוי וההפרשה של MIF מתאי יותרת המוח, כשמסלול זה תלוי ב-cAMP (על פי Waeber וחב' ב-Mol Endocrinol משנת 1998). בעכברים המאותגרים על ידי אנדוטוקסין של חיידקים גראם-שליליים, חלה ירידה מהירה בתכול MIF ביותרת המוח, ובמקביל עלייה ברמת MIF בפלזמה גם בחולדות ריכוז MIF בצירקולציה עולה 3-4 שעות לאחר חשיפה לעקה, בדומה לעלייה ברמות ACTH וגלוקו-קורטיקואיד בצירקולציה (Calandra וחב' ב-Nature משנת 1995). בנוסף, MIF נע באופן נורמלי בצירקולציה ברמות של 2-6 ננוגרם/מ"ל בהתאם ל-circadian rhythm (על פי Petrovsky וחב' ב-Cell Biol משנת 2003). הקשר בין רמות קוטיזול ו-MIF בפלזמה נלמדו במטופל שבלוטת יותרת המוח שלו הוסרה בניתוח והיה מטופל עם קורטיזון, ונמצא שרמות MIF עלו תוך 2-3 שעות בהשוואה לרמות קוטיזול בפלזמה. יצויין שמחקרים בעכברים שבלוטת יותרת המוח שלהם הוסרה, הראו מקור נוסף של MIF במקרופאגים ובמונוציטים (Calandra וחב' ב-J Exp Med משנת 1994). בדומה לתאים הקדמיים של יותרת המוח, מקרופאגים מכילים כמויות ניכרות של MIF המופרש מהם לאחר גירוי התאים. מחקרים בחולדות הראו ש-MIF מופרש בנוסף ליותרת המוח, גם מבלוטת האדרנל, מהריאות, מהכבד ומהטחול, וכן מהכליות ומהעור, תוך 6 שעות לאחר גירוי דלקתי סיסטמי (Bacher וחב' ב-Am J Pathol משנת 1997).
האינטראקציה בין MIF לגלוקו-קורטיקואידים:
גלוקו-קוטיקואידים מפחיתים דלקת על ידי השפעתם על מגוון רחב של מסלולי איתות, ואשר מטפלים איתם פרמאקולוגית הם עשויים אף להציל חיים (Rhen ו-Cidlowski ב-N Eng J Med משנת 2005). אכן, אלמלא המגבלות במינון הטיפולי עם גלוקו-קורטיקואידים בגין תופעות הלוואי השליליות שלהם הכוללות לא רק הגברה מסוכנת של דיכוי מערכת החיסון, אלא גם פגיעת טיפול זה בריפוי פצעים, ביצירת אוסטאופורוזיס, גרימת יתר לחץ-דם, עמידות לאינסולין ועיכוב גדילה, גלוקו-קורטיקואידים היו עשויים לספק שליטה אידיאלית על תהליכי דלקת העלולים לפגוע ברקמות. תצפית התחלתית על כך ש-MIF מופרש מהתאים הקורטיקוטרופיים הקדמיים של יותרת המוח, הובילה למחקרים על אודות אינטראקציה תפקודית אפשרית בינו לבין ACTH. הסתבר ש-MIF פועל in vitro כנגד הדיכוי המושרה על ידי גלוקו-קורטיקואידים של הפרשת ציטוקינים על ידי מקרופאגים משופעלים (כדוגמת TNF ,IL-8 ,IL-6, ו-IL-1), כאשר in vivo מונע MIF באופן מוחלט את ההשפעה המגינה של גלוקו-קורטיקואידים במודל של דלקת לתאלית הנגרמת על ידי אנדוטוקסין. האינטראקציה בין MIF לבין גלוקו-קורטיקואידים נחקרה במודל של ארתריטיס ניסויי בחולדות מהן הוסרה בלוטת האדרנל (ולפיכך חסרים גלוקו-קורטיקואידים), מהשגרם בהן תחלואה פולמיננטית קטלנית. נטרול אימוני של MIF, הגן באופן מלא על חולדות אלו מפני ארתריטיס קטלנית, מה שתומך בפעילות של MIF בשדרג תהליך דלקת כאשר לא קיימת התנגדות מצד גלוקו-קורטיקואידים אנדוגניים (Leech וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2000). גלוקו-קורטיקואידים מווסתים כידוע את הנדידה של לויקוציטים בין הרקמות השונות. במודל של עקה חריפה בה רמת קורטיקוסטרון בפלזמה עולה פי-80 תוך שעה אחת, טיפול עם נוגדן כנגד MIF עודד את היציאה של לויקוציטים היקפיים מהצירקולציה המושרית על ידי העקה, מה שתואם את ההשפעה האנטי-רגולטורית של MIF על גלוקו-קורטיקואידים.
סקירה של MIF במחלה:
גלוקו-קורטיקואידים מפחיתים דלקת על ידי השפעתם על מגוון רחב של מסלולי איתות, וכאשר מטפלים בהם פרמאקולוגית הם עשויים אף להציל חיים (Rhen ו-Cidlowski ב-N Eng J Med משנת 2005). אכן, אלמלא המגבלות במינון הטיפולי עם גלוקו-קורטיקואידים בגין תופעות הלוואי השליליות שלהם הכוללות לא רק הגברה מסוכנת של דיכוי מערכת החיסון, אלא גם פגיעת טיפול זה בריפוי פצעים, ביצירת אוסטאופורוזיס, גרימת יתר לחץ-דם, עמידות לאינסולין ועיכוב גדילה, גלוקו-קורטיקואידים היו עשויים לספק שליטה אידיאלית על תהליכי דלקת העלולים לפגוע ברקמות. יש תצפית התחלתית על כך ש-MIF מופרש מהתאים הקורטיקוטרופיים הקדמיים של יותרת המוח, הובילה למחקרים על אודות אינטראקציה תפקודית אפשרית בינו לבין .ACTH הסתבר ש-MIF פועל in vitro כנגד הדיכוי המושרה על ידי גלוקו-קורטיקואידים של הפרשת ציטוקינים על ידי מקרופאגים משופעלים (כדוגמת TNF ,IL-8 ,IL-6 ו-IL-1 כאשר in vivo מונע MIF באופן מוחלט את ההשפעה המגינה של גלוקו-קורטיקואידים במודל של דלקת קטלנית הנגרמת על ידי אנדוטוקסין. האינטראקציה בין MIF לבין גלוקו-קורטיקואידים נחקרה במודל של ארתריטיס ניסויי בחולדות מהן הוסרה בלוטת האדרנל (ולפיכך חסרים גלוקו-קורטיקואידים), מה שגרם בהן תחלואה פולמיננטית קטלנית. נטרול אימוני שלMIF הגן באופן מלא על חולדות אלו מפני ארתריטיס קטלנית, מה שתומך בפעילות של MIF בשדרג תהליך דלקת כאשר לא קיימת התנגדות מצד גלוקו-קורטיקואידים אנדוגניים (Leech וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2000). גלוקו-קורטיקואידים מווסתים כידוע את הנדידה של לויקוציטים בין הרקמות השונות. במודל של עקה חריפה בה רמת קורטיקוסטרון בפלזמה עולה פי-80 תוך שעה אחת, טיפול עם נוגדן כנגד MIF עודד את היציאה של לויקוציטים היקפיים מהצירקולציה המושרית על ידי העקה, מה שתואם את ההשפעה האנטי-רגולטורית של MIF על גלוקו-קורטיקואידים.
בגלל תכונותיו הרגולטוריות הנרחבות, MIF הוא מתווך קריטי במספר מחלות של מערכת החיסון ובמצבי דלקת כולל הלם ספטי (Calandra וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1998, ו-Bozza וחב' ב-J Exp Med משנת 1999), בדלקת מפרקים שגרונית RA)) (RA) (על פי Mikulowska) וחב' ב-J Immunol משנת 1997, וLan ו- Leechחב' וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 1999), ב-delayed-type hypersensitivity (על פי Lan ( Leechוחב'וחב' ב-Transplantation משנת 1998, Bernhagen וחב' ב-J Exp Med משנת 1996, ו-Shimizu וחב' ב-J Allergy Clin Immunol משנת 1999), במחלות ריאה דלקתיות (Rossi וחב' ב-J Clin Invest משנת 1998, ו-Makita וחב' ב-Am J Respir Crit Care Med משנת 1998), ובסרטן (Takahashi וחב' ב-Mol Med משנת 1998, Chesney וחב' ב-Mol Med משנת 1999, Shimizu וחב' ב-Biochim Biophys Res Commun משנת 1999, Kamimura וחב' ב-Cancer משנת 2000, Meyer-Siegler ב-J Interferon Cytokine Res משנת 2000, ו-del Vecchio וחב' ב-Prostate משנת 2000). השימוש הפוטנציאלי באיסטרטגיות טיפוליות המבוססות על MIF מבוסס על אפליקציה מוצלחת של נוגדנים חד שבטיים כנגד MIF במודלים קדם-קליניים של ספסיס, של RA ושל טומורוגנזה (Ogawa וחב' ב-Cytokine משנת 2000).
הפעילות האנזימטית של MIF:
אחת האפשרויות ליכולת MIF לתווך בפעילויות מגוונות היא פעילותו האנזימטית. MIF מייצג פעילות אנזימטית של ה-thiol-חלבון oxidoreductase (על פי Kleemann וחב' ב-J Mol Biol משנת 1998), ופעילות tautomerase/isomerase (על פי Rosengren וחב' ב-Mol Med משנת 1996). יש לו גם פעילות של catecholamine converting (על פי Matsunaga וחב' ב-J Biol Chem משנת 1999). למרות שנלמדו היטב האתרים הקטליטיים של MIF, לא ברור לחלוטין המנגנון לפיו אתרים אלה קשורים לפעילות הפיזיולוגית והפתו-פיזיולוגית של MIF (על פי Kleemann וחב' ב-FEBS Lett משנת 1998, Bendrat וחב' ב-Biochemistry משנת 1997, Swope וחב' ב-EMBO J משנת 1998, ו-Hermanowski-Vosatka וחב' ב-Biochemistry משנת 1999). בין כל הקורלציות האפשריות בין מבנה ותפקוד שנבחנו, נראה שהמקרה היחיד בו קורלציה כזו נמצאה בוודאות היא הפעילות האנטי-רגולטורית של MIF על גלוקו-קוריקואידים, המושפעת מפעילות ה-redox שלו.
עכברים נטולי MIF הם בעלי רמות נמוכות יותר של גלוקו-קורטיקואידים בצירקולציה, מה שצפוי ממווסת אנדוגני מנוגד, ועכברים אלה לוקים בבשלות משובשת של הריאות בעוברים, שזו אחת מהתפקודים ההתפתחותיים של גלוקו-קוטיקואידים (Kevill וחב' ב-J Immunol משנת 2008). יצוין שב-experimental autoimmune encephalomyelitis (ל (להלן EEAE, ) שהוא מודל של טרשת נפוצה), dexamethasone היה משמעותית יעיל יותר בעכברי -/-Mif מאשר מאשר בעכברי wild-type (על פי Ji) וחב' ב-Neuroimflamm משנת 2015). הפעילות האנטגוניסטית של MIF כנגד ההשפעה מדכאת החיסון של גלוקו-קורטיקואידים, מתבצעת במספר שלבים רגולטוריים חשובים של התגובה החיסונית. MIF מדכא in vitro את ההשרייה על ידי גלוקו-קורטיקואידים של המעכב IκkappaB של גורם השעתוק NF-κB kappaB ( (על פי Daun ו-Cannon ב-Am J Physiol משנת 2000, ו-Wang וחב' ב-Arthritis Res Ther משנת 2012), וכן MIF אנטגוניסט של MAPK phosphatase-1 המדכא את mitogen-activated protein kinase (להלן ( MAPK), ואף גורם לדה-פוספורילציה של extracellular-signal-regulated kinase1/2 ( (להלן ERK1.2), ) וכן לדה-פוספורילציה של JUN N-terminal kinase )(להלן JNK) ) וכן לדה-פוספורילציה של p3p38 MAPKs (על פי Roger) וחב' ב-Eur J Immunol משנת 2005, ו-Aeberli וחב' ב-FEBS Lett משנת 2006). נמצא ש-MIF גם הופך את הדיכוי המושרה על ידי גלוקו-קורטיקואידים של הפעילות הציטופלזמטית של phospholipase A2 ((להלן cPLA2) ) המושרית על ידי ציטוקינים, וכן MIF מעכב MIF את ההפרשה של חומצה אראכידונית, זאת על ידי שדרוג השפעול של ERK1/2 MAPK ((על פי Mitchell וחב' ב-J Biol Chem משנת 1999). היכולת האנטגוניסטית של MIF בהקשר של דיכוי התגובה החיסונית בתיווך גלוקו-קורטיקואידים, נמצאת בהתאמה עם התצפיות על קורלציות קליניות בין ביטוי MIF והמינון של גלוקו-קורטיקואידים (Foote וחב' ב-J Rheumatol משנת 2004), כמו גם בהתאמה עם הביטוי המוגבר של IκkappaB במטופלים עם SLE העמידים לטיפול עם גלוקו-קורטיקואידים. הממצא שרמות פיזיולוגיות נמוכות של גלוקו-קורטיקואידים מעודדות הפרשה של MIF ממונוציטים, ממקרופאגים ומתאי T, , מצביע ביתר שאת על הקשרים ההומאוסטטיים בין שני מתווכים אלה (Leng וחב' ב-Cytokine משנת 2009). נמצא שבריכובים שבריכוזים נוגדי-דלקת גבוהים של גלוקו-קורטיקואידים (מעל M 10-8 M), נמנעת הפרשת MIF ((על פי Wintermantel וחב' ב-Mol Biol משנת 2005). עיכוב הפעילות מדכאת החיסון של גלוקו-קורטיקואידים מסתמן כמנגנון קריטי לפעילות הדלקתית של / MIF. . לפיכך, עיכוב של MIF הוצע כאסטרטגיה פרמאקולוגית מועילה פוטנציאלית לטיפול במחלות דלקתיות או אוטו-אומוניות, ובעיקר מצבים המאופיינים על ידי עמידות לתרפיה על ידי גלוקו-קורטיקואידים או מצבים המאופיינים על ידי תלות בגלוקו-קורטיקואידים (Flaster וחב' ב-Mol Endocrinol משנת 2007).
איתות על ידי MIF: הקולטן של MIF הוא קומפלקס כפול של איתות המורכב מהחלבון CD74 אליו נקשר MIF וכן ממעביר האיתות הידוע כ-CD44 (על פי Leng וחב' ב-J Exp Med משנת 2003, ו-Shi וחב' ב-Immunity משנת 2006). כאשר MIF נקשר ל-CD74, מגייס קולטן זה את CD44, ושני קולטנים אלה עוברים פוספורילציה במקע הציטוזולי שלהם, כדי להתחיל העברת איתותים אל תוך התא (Yoo וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2016). במונוציטים ובתאי סטרומה האיתות מתקדם על ידי שפעול של tyrosine kinase (הידוע כ-Lck) שהוא טירוזין קינאזה הכרוכה עם CD44 וחבר במשפחת Src. השפעול של Lck מלווה על ידי שפעול של MAPK kinase (להלן MEK), שמוביל לפוספורילציה של ERK1/2 MAPK, לשדרוג של cPLA2 ולטרנסלוקציה גרעינית של p53, ועל ידי כך עיכוב של אפופטוזיס והארכת שרידות התאים ושפעול דלקת (Mitchell וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2002). ההתקשרות של MIF עם קולטנו מאתחלת ביקוע תוך-ממברנלי של CD74 על ידי הפרוטאזה SPPL2A מה שיוצר מקטע תוך-ציטופלזמטי המכיל 42 חומצות אמינו (להלן CD74-ICD) בתאי Bואפשר גם בתאים אחרים (Bucala ו-Shachar ב-Mini Rev Med Chem משנת 2014, Lantner וחב' ב-Blood משנת 207, ו-Schneppenheim וחב' ב-J Exp Med משנת 2014). המקטע CD74-ICD עובר אינטראקציה בציטופלזמה עם p65 הידוע גם כ-Rc1A, על מנת לחדור לגרעין התא
התפקוד של MIF במחלות ראומטיות:
ראומטואיד ארתריטיס (RA) : (RAהממצא הניסויי שהנטרול האימונולוגי או ההשמטה הגנטית של MIF מפחיתים מחלה במודל של עכברים של ארתריטיס דלקתי, הביאה חוקרים לבחון את המנגנון התפקודי של MIF ב-RA, , והממצא הראשוני היה שחסר של MIF מפחית את הביטוי של ציטוקינים אחדים כגון IL-17, IL-6, IL-1 ו-TNF ((על פי Leech וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2005, Singh וחב' ב-Rheumatol משנת 2013, Herrero וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2013, ו-Mikulowska וחב' ב-J Immunol משנת 1997). נמצא ש-MIF מבוטא באופן בולט בפלזמה ובנוזל הסינוביום של מטופלים עם RA ((על פי Morand וחב' ב-Rheumatology משנת 2002, Kim וחב' ב-J Rheumatol משנת 2007, ו-Hernandez-Palma וחב' ב-Cytokine משנת 2018). ניסויים בתרבית עם פיברובלסטים סינוביאליים באדם, מייצרים MIF באופן ספונטני, וזה משרה איתות פרוליפרטיבי בתלות ב- CD74, וכן יצירה דלקתית של פרוסטגלנדין ,PGE2, כמו גם עמידות לאפופטוזיס (Sampey וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2001, ו-Lacey וחב' באותו כתב עת משנת 2003). כמו כן MIF מגדיל את הביטוי של מטלופרוטאינאזות הפוגעות במשתית ( (matrix) של התא (Onodera וחב' ב-J Biol Chem משנת 2000, ו-Pagozdi וחב' ב-Arthritis Res Ther משנת 2006), ומעודד תגובות אנגיוגניות הנחוצות להרחבה של ההרס של התְּבַלּוּל ((pannus) הראומטואידי (Amin וחב' ב-Circ Res משנת 2003, Elsby וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2009, ו-You וחב' באותו כתב עת משנת 2018). בתאים מונו-נוקלאריים MIF מאותת דרך CD74 ל-לגרום לפוספורילציה של ERK1/2, , ומעכב את השפעול המותנה של אפופטוזיס התלוי ב-p53 ועל ידי כך משמר רמות גבוהות של יצירת ציטוקינים דלקתיים.
רמות מוגברות של MIF בדם ההיקפי בנשים עם אנדומטריוזיס:
נמצא שנגעים אנדומטריוטים, ובעיקר אלה עם וסקולריזציה נרחבת, הנחשבים נגעי האנדומטריום המוקדמים והפעילים ביותר של המחלה, מבטאים MIF באופן בולט (Kats וחב' ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 2002). בהמשך התגלו רמות מוגברות של MIF בנוזל הפריטונאלי של נשים עם אנדומטריוזיס (Kats וחב' ב-Fertil Steril משנת 2002). לפיכך, Morin וחב' בחנו את רמת MIF בנסיוב של נשים עם אנדומטריוזיס ודיווחו על ממצאיהם ב-Fertil Steril משנת 2005). מחקר זה הראה עלייה של 364% בנסיוב של נשים עם אנדומטיוזיס בהשוואה לנשים בריאות. העלייה הזו באה ביטוי כבר בשלבים I-II של המחלה, ואף התגברה בשלבי מחלה מתקדמים יותר (III-IV). העלייה ברמת MIF הופיעה הן בנשים פוריות והן בנשים עקרות עם אנדומטריוזיס, אם כי היא הייתה בולטת יותר בנשים העקרות. כמו כן רמת MIF הייתה גבוהה יותר בנשים עם אנדומטריוזיס המתלוננות על כאבים באגן, בהשוואה לאלו מתוכן ללא כאבים אלה.
המעורבות של MIF בתהליך טרשת העורקים: מונוציטים ומקרופאגים משופעלים בצירקולציה בתגובה לגירויים דלקתיים. ספיחה של תאים אלה לשכבת האנדותל, מתבצעת בתגובה להשפעת כימוקינים, כולל הביטוי של CC-chemokine ligand המושרה על ידי MIF, ואינטראקציה ישירה בין MIF המבוטא בתאי אנדותל עם CCR2 ועם .CXC-chemokine receptor מקרופאגים קולטים LDL מחומצן ליצירת תאי קצף. בתגובה ל-oxLDL גדל הביטוי של MIF במקרופאגים. ההתלשות של הרובד הטרשתי, נובעת מיצירת-יתר שלMMPs , בתגובה ל-MIF.
רמות גבוהות של MIF ותמותה מוקדמת בספסיס חריף:
המחקר של Emonts וחב' שהופיע ב-Clin Infect Dis משנת 2007, בחן את רמות MIF בנסיוב בשני מדגמים שכללו 145 מטופלים בדרגות שונות של ספסיס. נמצא שרמות MIFהיו מוגברות משמעותית ב-96% מבין הילדים והמבוגרים שהלקו בספסיס חריף או שהיו נתונים בהלם ספטי ונותרו במצבים אלה מספר ימים. רמות MIF נמצאו במתאם עם חומרת הספסיס, תרחיש של הלם, מצב של disseminated intravascular coagulation (להלןDIC ), נפח השתן המופרש, ה-pH של הדם, והרמות של לקטאט ושל הציטוקינים. רמות MIF נמצאו גם במתאם עם מצבי תמותה עקב ספסיס. יתרה מכך, בספסיס מנינגוקוקאלי, ריכוזי MIF נמצאו במתאם חיובי עם רמת ,ACTH ובמתאם שלילי עם רמות קורטיזול, מה שמצביע על תגובה לא ראויה של האדרנל למצב של ספסיס. הרמה הממוצעת של MIF בספסיס נמצאה כ-103.7 ננוגרם/מ"ל, בהשוואה ורמה באנשים בריאים שנמצאה כ-5.2 ננוגרם/מ"ל (הבדל משמעותי של 0.001p<). ב-71% מהמטופלים, רמת השיא של MIF הושגה כשעתיים לאחר ההגעה לאשפוז, כאשר רק ב-3 מטופלים (4%) רמת MIF הייתה בתחום של 1.4 עד 6.5 ננוגרם/מ"ל, כלומר בתחום של אנשים בריאים, זאת כיוון שבמטופל אחד הייתה נויטרופניה של פחות מ-100 נויטרופילים במ"ל כתוצאה מטיפול כימותרפי, בעוד ששני המטופלים האחרים עם רמת MIF נמוכה בספסיס היו מטופלים עם הידרוקורטיזון או עם מתיל-פרדניזולון.
הוראות לביצוע הבדיקה:
את הדם הנדגם יש להעביר למבחנות עם ג'ל המחיש את הקרישה (SST-II של חברת Becton-(Dickenson והדם שוהה במבחנות אלה ל-30 דקות עד להשלמת הקרישה. לאחר סרכוז המבחנה בטמפרטורת החדר למשך 15 דקות במהירות ,1,000g הנסיוב המופרד חולק למספר מבחנות לצורך אחסון בהקפאה. אם הדם הוקפא בטמפרטורה של מינוס 80 מעלות צלזיוס, הדגימה הייתה יציבה למשך 6 חודשים. הקפאה והפשרה עד 3 פעמים אינה משפיעה באופן משמעותי על רמות MIF בנסיוב או בפלזמה. אם מודדים את רמת MIF בפלזמה, יש לקחת בחשבון הבדלים ברמה אם מבחנת האנטי-קואגולנט היא מבחנת הפארין, EDTA או ציטראט. רמת MIF בפלזמה שנלקחה במבחנת הפארין, נמוכה מזו שמתקבלת במבחנת EDTA ±5.4)18.8 לעומת 27.4±10.9 ננוגרם/מ"ל), ואילו רמת MIF במבחנת ציטראט מתקבלת נמוכה בהשוואה לרמתה במבחנת הפארין (9.3±4.9 לעומת 18.8±5.4 ננוגרם/מ"ל). (נתונים אלה הם על פי Sobierajski וחב' ב-Free Radical Biol Med משנת 2013).
מדידת MIF מתבצעת בשיטתELISA (Kats וחב' ב-Fertil Steril משנת 2002): בשיטה זו עושים שימוש בנוגדנים חד שבטיים ממקור עכבר כנגדMIF , בנוגדנים רב-שבטיים ממקור ארנבת כנגד MIF אדם, בנוגדנים ממקור עז כנגד alkaline phophatase הקשור ל--IgG וב-aranitrophenyl phosphate המשמש מצע לאנזיםalkaline phosphatase . ה-optical density של הצבע הצהוב המתקבל נמדד באורך גל 405 ננומטר.
על פי Morand וחב' ב-Rheumatology משנת 2002, Kim וחב' ב-J Rheumatol משנת 2007, ו-Hernandez-Palma וחב' ב-Cytokine משנת 2018). ניסויים בתרבית עם פיברובלסטים סינוביאליים באדם, מייצרים MIF באופן ספונטני, וזה משרה איתות פרוליפרטיבי בתלות ב-CD74, וכן יצירה דלקתית של פרוסטגלנדין PGE2, כמו גם עמידות לאפופטוזיס (Sampey וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2001, ו-Lacey וחב' באותו כתב עת משנת 2003). כמו כן MIF מגדיל את הביטוי של מטלופרוטאינאזות הפוגעות במשתית (matrix) של התא (Onodera וחב' ב-J Biol Chem משנת 2000, ו-Pagozdi וחב' ב-Arthritis Res Ther משנת 2006), ומעודד תגובות אנגיוגניות הנחוצות להרחבה של ההרס של התְּבַלּוּל ((pannus) הראומטואידי (Amin וחב' ב-Circ Res משנת 2003, Elsby וחב' ב-Arthritis Rheum משנת 2009, ו-You וחב' באותו כתב עת משנת 2018). בתאים מונו-נוקלאריים MIF מאותת דרך CD74 ל-לגרום לפוספורילציה של ERK1/2, ומעכב את השפעול המותנה של אפופטוזיס התלוי ב-p53 ועל ידי כך משמר רמות גבוהות של יצירת ציטוקינים דלקתיים.
MIF קשור למודולציה של מסלולי איתות תאיים:
המבנה של MIF: MIF הוא בעל מבנה טרימרי המורכב מ-3 תת-יחידות זהות, שכל אחת מהן מכילה שני סלילוני אלפא אנטי מקבילים, וארבעה גדילים של beta sheets (על פי Sun וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1996, ו-Al Abed ו-VanPatten ב-Future Med Chem משנת 2011). המונומרים מקיפים תעלה מרכזית עם סימטריה רוטציונית משולשת.
Response to injury
Cytokines play an important role in promoting wound healing and tissue repair. Cell injury results in MIF release which then interacts with CD74. MIF-CD74 signaling activates pro-survival and proliferative pathways that protects the host during injury.[10]
Enzymatic activity
MIF contains two motifs with catalytic activity. The first is a 27 amino acid motif located at the N-terminus functions as a phenylpyruvate tautomerase that can catalyze the conversion of 2-carboxy-2,3-dihydroindole-5,6-quinone (dopachrome) into 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (DHICA).[11][12] MIF also contains a Cys-Ala-Leu-Cys catalytic site between residues 57 and 60 that appears to function as a disulfide reductase.[13]
Function
This gene encodes a lymphokine involved in cell-mediated immunity, immunoregulation, and inflammation.[14][15][16] MIF plays a role in the regulation of macrophage function in host defense through the suppression of anti-inflammatory effects of glucocorticoids.[16][17][18] This lymphokine and the JAB1 protein form a complex in the cytosol near the peripheral plasma membrane, which may indicate a role in integrin signaling pathways.[19]
Mechanism of action
MIF binds to CD74,[20] inducing its phosphorylation and the recruitment of CD44 which then activates non-receptor tyrosine kinases, leading ultimately to extracellular signal-regulated kinase phosphorylation.[21] In addition to ERK, stimulation of CD74 activates other signaling pathways such PI3K-Akt, NF-κB, and AMP-activated protein kinase (AMPK) pathways.[22]
Parasite-produced MIF homologs[edit]
Parasite-Produced MIF Cytokine in Immune Evasion, Invasion, and Pathogenesis Multiple protozoan parasites produce homologs MIF that have similar inflammatory functions to human MIF, and play a role in their pathogenesis, invasion and immune evasion.[38][39] A preclinical study showed that blocking parasite MIF improves outcome in severe protozoan infections.[40] Examples of protozoans with MIF homologs that have been reported: • Entamoeba histolytica,[41] • Plasmodium falciparum,[42] • Toxoplasma gondii,[43] • Leishmania,[44] • Trichomonas vaginalis.[45] References[edit] 1. ^ Weiser et al (1989). ". . 2. ^ Kozak et al (1995). . 3. ^ Calandra T, Roger T 4. ^ S, Fagone . 5. ^ Farr . 6. ^ Barret, . 7. ^ Larson DF, Horak K 8. ^ Sun 9. ^ Al-Abed Y, VanPatten 10. ^ Farr et al (2020). "Role of MIF Cytokine/CD74 Receptor Pathway in Protecting Against Injury and Promoting Repair". Front Immunol. 11. ^ Rosengren et a (1996). "The immunoregulatory mediator macrophage migration inhibitory factor (MIF) catalyzes a tautomerization reaction". Molecular Medicine. . 12. ^ Veillat et al (2010). "Macrophage migration inhibitory factor elicits an angiogenic phenotype in human ectopic endometrial cells and triggers the production of major angiogenic factors via CD44, CD74, and MAPK signaling pathways". J Clin Endocrinol Metab . 13. ^ Thiele M, Bernhagen J (2005). "Link between macrophage migration inhibitory factor and cellular redox regulation". Antioxidants & Redox Signaling. 7 (9–10): 1234–48. doi:10.1089/ars.2005.7.1234. PMID 16115028. 14. ^ Leng & Bucala (2006). "Insight into the biology of macrophage migration inhibitory factor (MIF) revealed by the cloning of its cell surface receptor". Cell Research . 1. ^ Chen et al. (2010). "ISO-1, a macrophage migration inhibitory factor antagonist, inhibits airway remodeling in a murine model of chronic asthma". Molecular Medicine. 16 (9–10): 400–8. doi:10.2119/molmed.2009.00128. PMC 2935952. PMID 20485865. 2. ^ Takahashi et al (2009). "Macrophage CD74 contributes to MIF-induced pulmonary inflammation". Respir Res.. 3. ^ Flaster et al (2007). "The macrophage migration inhibitory factor-glucocorticoid dyad: regulation of inflammation and immunity". Molecular Endocrinology. 4. ^ Al-Abed et al. (May 2011). "Thyroxine is a potential endogenous antagonist of macrophage migration inhibitory factor (MIF) activity". Proc Natl Acad Sci USA 5. ^ "Entrez Gene: MIF macrophage migration inhibitory factor (glycosylation-inhibiting factor)". 6. ^ Bernhagen et al. (1993). "MIF is a pituitary-derived cytokine that potentiates lethal endotoxaemia". Nature . 7. ^ Shi et al. (2006). "CD44 is the signaling component of the macrophage migration inhibitory factor-CD74 receptor complex". Immunity: . 8. ^ Farr et al (2020). "Role of MIF Cytokine/CD74 Receptor Pathway in Protecting Against Injury and Promoting Repair". Frontiers in Immunology . 9. ^ Shen et al. (April 2003). "The apoptosis-associated protein BNIPL interacts with two cell proliferation-related proteins, MIF and GFER". FEBS Letters. 540 (1–3): 86–90. doi:10.1016/S0014-5793(03)00229-1. PMID 12681488. 10. ^ Farr et al (2020). "CD74 Signaling Links Inflammation to Intestinal Epithelial Cell Regeneration and Promotes Mucosal Healing". Cell Mol Gastroenterol Hepatol. . 11. ^ Leng et al. (2003). "MIF signal transduction initiated by binding to CD74". J Exp Med . 12. ^ Bacher et al. (March 2010). "The role of macrophage migration inhibitory factor in Alzheimer's disease". Molecular Medicine. 13. ^ Shan et al. (2009). "[Identification of the interactions between the truncated fragments of macrophage migration inhibitory factor and CD74 using a yeast two-hybrid system]". J South Med Univ . . 14. ^ Wang et al (2010). "Spinal macrophage migration inhibitory factor contributes to the pathogenesis of inflammatory hyperalgesia in rats". Pain . 15. ^ Dobson (2009). "The crystal structures of macrophage migration inhibitory factor from Plasmodium falciparum and Plasmodium berghei". Protein Science . 16. ^ Ghosh et al (2018). "Interaction between parasite-encoded JAB1/CSN5 and macrophage migration inhibitory factor proteins attenuates its proinflammatory function". Sci Rep . 17. ^ Kleemann et al. (2000). "Intracellular action of the cytokine MIF to modulate AP-1 activity and the cell cycle through Jab1". Nature . 18. ^ Schwartz et al. (2009). "A functional heteromeric MIF receptor formed by CD74 and CXCR4". FEBS Lett . 19. ^ Schrader et al. ( 2009). "Restoration of contact inhibition in human glioblastoma cell lines after MIF knockdown". BMC Cancer . 20. ^ Stosic-Grujicic et al. (2008). "Macrophage migration inhibitory factor (MIF) is necessary for progression of autoimmune diabetes mellitus". J Cell Physiol . 21. ^ Filip et al. (2009). "Ribosomal protein S19 interacts with macrophage migration inhibitory factor and attenuates its pro-inflammatory function". J Biol Chem. 22. ^ Lue et al (2002). "Macrophage migration inhibitory factor (MIF): mechanisms of action and role in disease". Microbes and Infection. . 23. ^ Bloom et al (December 2016). "MIF, a controversial cytokine: a review of structural features, challenges, and opportunities for drug development". Expert Opinion on Therapeutic Targets. . 24. ^ Ghosh et al (2019). "Parasite-Produced MIF Cytokine: Role in Immune Evasion, Invasion, and Pathogenesis". Frontiers in Immunology. 1995. doi: 31497025. 25. ^ Bennett JE, Dolin R, Blaser MJ (2014). Principles and Practice of Infectious Diseases. Elsevier Health Sciences. p. 32. ISBN 9781455748013. 26. ^ Ghosh et al. (2020). "Targeting Parasite-Produced Macrophage Migration Inhibitory Factor as an Antivirulence Strategy With Antibiotic-Antibody Combination to Reduce Tissue Damage". J Infect Dis . 27. ^ Ngobeni et al (2017). "Entamoeba histolytica-Encoded Homolog of Macrophage Migration Inhibitory Factor Contributes to Mucosal Inflammation during Amebic Colitis". J Infect Dis.. 28. ^ Sun et al. (2012). "A Plasmodium-encoded cytokine suppresses T-cell immunity during malaria". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (31): E2117-26. doi:10.1073/pnas.1206573109. PMC 3411961. PMID 22778413. 29. ^ Sommerville et al (2013). "Biochemical and immunological characterization of Toxoplasma gondii macrophage migration inhibitory factor". The Journal of Biological Chemistry. . 30. ^ Holowka קא שך (2016). "Leishmania-encoded orthologs of macrophage migration inhibitory factor regulate host immunity to promote parasite persistence". FASEB J. . ^ Twu et al. (2014). "Trichomonas vaginalis homolog of macrophage migration inhibitory factor induces prostate cell growth, invasiveness, and inflammatory responses". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of A