综述：骨髓细胞核分化抗原（MNDA）是一种干扰素诱导的髓系细胞分化调节因子，在偏向髓系的衰老过程中潜在作用

《Ageing Research Reviews》：Myeloid cell Nuclear Differentiation Antigen (MNDA) is an interferon-inducible regulator of myelopoiesis. Potential role in the myeloid-biased aging process

这篇综述系统阐述了干扰素诱导蛋白MNDA在髓系分化与衰老中的核心作用。文章指出，衰老伴随髓系细胞分化增强和淋巴系衰退的“髓系偏向”过程，而MNDA作为关键分化因子，在M2巨噬细胞和髓源性抑制细胞（MDSC）中高表达。作者构建了一个模型：衰老细胞的cGAS-STING通路被胞质dsDNA激活，产生I型干扰素（IFN-α/β），进而上调MNDA。MNDA通过调控IRF7、Sp1、YY1等转录因子，促进M2极化、MDSC募集，并抑制MCL1和BCL2促凋亡蛋白，从而加剧髓系偏向的炎症衰老（inflammaging），并与多种年龄相关疾病（如癌症、动脉粥样硬化）的发生发展密切相关。本文为理解衰老相关免疫失调提供了新视角。

　　

引言

衰老是一个以髓系细胞分化增强、淋巴系细胞衰退为特征的“髓系偏向”过程。慢性低度炎症状态会驱动造血系统向髓系分化倾斜。细胞衰老增加了炎症介质的分泌，进一步使造血系统偏向髓系细胞生成。骨髓细胞核分化抗原（MNDA）是一种I型干扰素（IFN）诱导的因子，主要在粒细胞-单核细胞系细胞中表达，尤其在免疫抑制性的M2巨噬细胞和髓源性抑制细胞（MDSC）中富集。MNDA与IRF7、Sp1和YY1等转录因子协同调控基因表达。它还通过抑制MCL1和BCL2两种抗凋亡蛋白的功能，促进炎症消退过程中髓系细胞的凋亡清除。此外，MNDA可通过诱导M2巨噬细胞极化和增强MDSCs向炎症组织的募集来防止过度炎症。我们提出一个假设：衰老过程中衰老细胞的积累会促进受损线粒体和细胞核释放双链DNA（dsDNA），从而激活胞质dsDNA传感器。cGAS-STING信号通路的激活产生I型干扰素，因此MNDA可能潜在地增强髓系偏向的衰老过程，并加重许多年龄相关疾病。

MNDA基因与蛋白

MNDA基因位于人类PYHIN基因簇所在的染色体1q21-q23区域，可因可变剪接产生不同的转录本。其5‘端非翻译区含有两个干扰素刺激应答元件（ISRE）共有序列，是MNDA基因反式激活的主要启动子位点。MNDA蛋白由407个氨基酸组成，分子量为55 kDa。它包含几个功能域：保守的PYD（Pyrin）结构域是蛋白质-蛋白质相互作用域，可形成同源或异源二聚体；内在无序区域（IDR）能够调节MNDA蛋白的构象和活性；HIN（Hematopoietic expression, Interferon-inducible nature and Nuclear localization）结构域是重要的功能基序，不仅能与DNA结构相互作用，还能与某些蛋白质结合。核定位信号（NLS）位于PYD和HIN结构域之间的连接区。HIN结构域能以序列非依赖性的方式与dsDNA结合。

MNDA的功能

MNDA是一种干扰素诱导蛋白

I型和II型干扰素（IFN）信号传导是PYHIN和Ifi200簇基因的一个标志。I型干扰素（IFN-α和IFN-β）信号通过JAK/STAT通路激活，与IRFs合作，通过ISRE元件刺激数百个干扰素刺激基因（ISG）的表达。在人类单核细胞中，IFN-α信号诱导MNDA蛋白表达，而MNDA进而增强IFN-α的表达，形成正反馈回路。MNDA诱导的IRF7表达随后可诱导I型IFN的表达和分泌。I型IFN是进化上保守的细胞因子，在机体抵御病毒和细菌攻击中起主要作用。胞质dsDNA传感器可识别来自宿主细胞核和线粒体的dsDNA分子，随后刺激I型IFN的表达。例如，cGAS–STING通路可以识别来自微生物以及从细胞核和线粒体（mtDNA）逸出的dsDNA序列。胞质dsDNA水平升高和cGAS-STING信号激活与多种细胞应激有关，例如炎症状态、细胞衰老和衰老过程。慢性炎症状态促进髓系偏向的紧急造血，如在炎症衰老和许多炎症性疾病中。

MNDA是基因表达的多功能调节因子

MNDA蛋白是一种多能的基因表达调节因子，可促进粒细胞-单核细胞系特定细胞类型的分化。它能通过多种机制控制基因表达，包括结合IRF7、MCL1和BCL2等基因的启动子区域；与YY1和Sp1等转录因子相互作用；增加RNA聚合酶II（Pol II）对人IRF7基因启动子的招募，同时抑制Pol II与人MCL1基因的结合；招募乳酸化酶EP300至CXCR2基因启动子以刺激其转录；降低MCL1和BCL2 mRNA的稳定性；以及促进核糖体生物发生和rRNA加工。

MNDA蛋白与三个主要转录因子（IRF7、Sp1和YY1）协同作用。在人类单核细胞中，MNDA蛋白将STAT2和RNA聚合酶II招募到IRF7基因的启动子区域，从而诱导其反式激活。IRF7信号可调节促炎性M1巨噬细胞向免疫抑制性M2表型的转换。MNDA蛋白还能与Sp1转录因子相互作用，限制Sp1因子与其在多个基因启动子中的共有结合位点结合。此外，MNDA蛋白不仅与YY1蛋白相互作用，还能显著增强YY1因子与其靶DNA元件的结合亲和力，从而增强其反式激活潜力。

MNDA是一种免疫抑制调节因子

MNDA蛋白是髓系细胞的分化因子，由基因毒性应激和许多炎症介质（如干扰素和内毒素）诱导的炎症反应刺激产生。MNDA的表达在许多炎症性疾病中显著升高。急性炎症状态会触发相反的免疫抑制状态。免疫抑制状态与M2巨噬细胞和MDSCs的积累有关，而这两种细胞是已知的MNDA富集细胞。M2巨噬细胞和MDSCs的积累是急性炎症消退的重要阶段，因为它促进凋亡中性粒细胞的清除并防止炎症病变的扩展。

MNDA调节髓系细胞凋亡

MNDA蛋白可以抑制抗凋亡基因MCL1和BCL2的表达，从而促进人类中性粒细胞和白血病细胞的凋亡。基因毒性应激增加MNDA的表达，并诱导MNDA蛋白募集到MCL1和BCL2基因的调控区域。MNDA与MCL1和BCL2基因的结合限制了RNA聚合酶II向这些基因转录起始位点的募集，从而降低了转录延伸的效率。MNDA还通过结合这些mRNA并增加其降解率来降低MCL1和BCL2 mRNA的稳定性。所有这些观察表明，MNDA抑制MCL1和BCL2蛋白的表达，从而在基因毒性损伤后增强凋亡。在发生凋亡的人类中性粒细胞中，MNDA蛋白在胞质内积累并被半胱天冬酶切割。MNDA片段与MCL1蛋白的结合促进了它们在人髓系细胞中的蛋白酶体降解。

MNDA诱导巨噬细胞M2极化

巨噬细胞具有显著的细胞可塑性，可以极化为促炎性M1表型或免疫抑制性M2状态。在肿瘤微环境中，肿瘤相关巨噬细胞（TAM）表现出M2巨噬细胞的表型，并分泌多种免疫抑制因子。在人肝细胞癌（HCC）中，MNDA蛋白的表达主要定位于M2巨噬细胞。MNDA的表达刺激了人THP-1单核细胞向M2巨噬细胞的分化。MNDA的敲低显著降低了典型M2巨噬细胞标志物（如IL-10和CCL22）的分化和表达。MNDA诱导的M2巨噬细胞分泌外泌体，促进HCC细胞的迁移。MNDA可能通过刺激IRF7和YY1的表达来促进巨噬细胞M2极化，这两者是M2极化的有效增强剂。

MNDA激活MDSC介导的免疫抑制

MDSC群体代表了一组源自单核细胞系（M-MDSC）或粒细胞系（PMN-MDSC）的未成熟髓系细胞。PMN-MDSC在病理条件下（如多种炎症状态和许多癌症）从中性粒细胞分化而来，是免疫抑制的有效诱导剂。MNDA在肿瘤中高表达，在将PMN-MDSCs募集到肿瘤部位中起关键作用。MNDA通过招募乳酸化酶EP300至CXCR2基因的启动子区域，刺激组蛋白3第18位赖氨酸（H3K18）的乳酸化。MNDA和EP300蛋白之间的相互作用刺激了人PMN-MDSCs中CXCR2的转录和随后的翻译。CXCL2/CXCR2轴是MDSCs趋化的主要诱导剂。H3K18乳酸化是活性增强子的组织特异性标记。

免疫抑制细胞间的协作

免疫抑制细胞相互沟通，从而以互惠的方式促进其免疫抑制活性。它们分泌IL-4、IL-10和TGF-β等细胞因子以及PGE₂和ROS因子，这些因子不仅增强了这些细胞的免疫抑制状态，甚至可以将效应T细胞和B细胞转化为其调节性免疫抑制表型（Treg和Breg）。另一方面，免疫抑制细胞也可以通过接触介导的相互作用，通过抑制性免疫检查点信号传导引起效应T细胞的耗竭。MNDA激活的YY1是PD-L1检查点配体表达的强力诱导剂。IRF7因子是免疫抑制性M2极化的有效诱导剂，也是许多免疫和自身免疫反应的调节剂，以及组织纤维化的有效诱导剂。

MNDA是否调控髓系偏向的衰老过程？

衰老过程扰乱了骨髓的稳态，涉及造血干细胞和祖细胞（HSPC）的髓系偏向性扩增。衰老过程中衰老细胞的积累会促进受损线粒体和细胞核释放dsDNA，从而激活胞质dsDNA传感器。胞质dsDNA刺激STING驱动的IRF3通路，产生I型IFN。有充分证据表明，细胞衰老和衰老过程通过IRF3信号刺激I型IFN的产生。全身给予小分子STING激动剂diABZI可增加I型IFN的产生，并随后调节骨髓中HSPC的命运。STING激动剂促进了HSC的扩增，并诱导祖细胞向髓系分化，而淋巴细胞生成和红细胞生成则被明显抑制。

如上所述，MNDA与YY1协同，通过对CXCR2基因启动子区域的表观遗传乳酸化来刺激其反式激活，该基因在将MDSCs募集到炎症组织中起关键作用。YY1和CXCR2在巨噬细胞的M2极化中具有重要作用。因此，YY1诱导的免疫细胞乳酸化可能在驱动髓系生成中起重要作用。老年小鼠骨髓中MDSCs数量的增加对衰老骨髓的结构和功能产生有害影响。有令人信服的证据表明，MDSCs增加了骨髓中骨质疏松症的发生率。M-MDSCs可作为祖细胞分化为破骨细胞，从而诱导老年小鼠骨髓骨质疏松。维生素D₃是骨质疏松的有效抑制剂，在不同实验模型中，维生素D₃可通过激活维生素D₃受体抑制M-MDSCs的功能。维生素D₃暴露显著下调MNDA的表达，而维生素D₃缺乏则强烈增加MNDA的表达水平。这些观察结果与表明维生素D₃治疗可减少免疫抑制并抑制小鼠和人类多种模型中髓系生成的观察结果一致。

紧急造血和免疫抑制微环境的存在是多种肿瘤的标志。也有报告表明，造血衰老可通过增强紧急造血促进肺癌的发生。肿瘤含有大量免疫抑制性髓系细胞，如MDSCs、M2巨噬细胞和肿瘤相关巨噬细胞（TAM）。随后，这些髓系细胞可以通过分泌免疫抑制因子来扩大免疫抑制领域，这些因子可以诱导T细胞分化为Tregs，成纤维细胞分化为癌症相关成纤维细胞（CAF）。MNDA在人肝细胞癌（HCC）中高表达，其表达水平与HCC患者的不良预后、炎症状态的严重程度和转移可能性呈正相关。MNDA在髓系细胞（主要是M2巨噬细胞）中表达，但实际上不存在于肝癌细胞中。没有直接证据表明MNDA在年龄相关的髓系生成增加中起作用，尽管一些研究显示，在老年小鼠的骨髓和外周组织中，MDSCs和M2巨噬细胞的数量显著增加。鉴于衰老过程与I型IFN信号传导增加以及MDSCs和M2巨噬细胞的扩增有关，MNDA很可能密切参与调控髓系偏向的炎症衰老过程。

结论

髓系生成增加伴随淋巴细胞生成下降是衰老过程的标志。造血系统向髓系倾斜是由衰老组织中衰老细胞释放的炎症介质引起的。类似的向髓系生成的转变也发生在许多癌症和炎症性疾病中。多项研究表明，I型IFN信号传导随衰老而增加，ISG的表达上调。有令人信服的证据表明，cGAS-STING信号在衰老细胞中被激活，并产生I型IFN，这在许多生理病理条件下是造血的有效调节剂。MNDA基因是髓系细胞的I型IFN诱导分化基因，参与髓系生成。这指向一个场景：衰老细胞中cGAS-STING的激活刺激IRF3/I型IFN信号传导，进而激活MNDA并随后促进髓系生成。很可能还存在一个正反馈循环，其中MNDA刺激IRF7因子的表达，从而产生I型IFN，从而可以刺激MNDA的表达并促进髓系生成。鉴于MNDA在免疫抑制性MDSCs和M2巨噬细胞中富集，这表明MNDA正在驱动抵消反应，试图对抗由髓系细胞扩增引起的急性和慢性炎症反应。MNDA增强的免疫抑制性MDSCs和M2巨噬细胞的增加不仅限制了炎症的严重程度，还可以触发T细胞向免疫抑制性Tregs以及B细胞向Bregs的分化。因此，增加的免疫抑制细胞分泌更多的免疫抑制细胞因子，并表达抑制性免疫检查点蛋白，这些蛋白不仅促进免疫细胞衰老，也促进非免疫细胞衰老。这些事件可引发纤维化和衰老组织中遇到的许多其他改变。似乎MNDA驱动的髓系生成不仅是许多炎症性疾病中组织变性的诱导剂，而且在炎症衰老过程中也起着重要作用。