核轉(zhuǎn)錄因子與心肌

摘 要：核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB由Sen等在1986年首先發(fā)現(xiàn)于B淋巴細(xì)胞，它可與免疫球蛋白的κ輕鏈基因增強(qiáng)子10bp DNA序列(5′-GGGACTTTCC-3′)特異結(jié)合，調(diào)控免疫球蛋白κ輕鏈的轉(zhuǎn)錄^[1]。NF-κB活化存在正負(fù)反饋兩種途徑。例如炎癥刺激時(shí)可使內(nèi)皮細(xì)胞的NF-κB活化，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分泌TNF-α，而TNF-α又是NF-κB的激活劑，通過(guò)正反饋?zhàn)饔茫M(jìn)一步激活NF-κB，增加其他細(xì)胞因子的分泌，引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)(cascades)。而負(fù)反饋途徑主要是ⅠκBα亞基的增加及P50同源二聚體的增多，與NF-κB競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合κB序列從而抑制其活性^[2]。NF-κB在心肌細(xì)胞中扮有重要的角色，其與心肌細(xì)胞凋亡、心肌缺血-再灌注、心肌中的抑制劑等有著密不可分的關(guān)系。對(duì)這幾個(gè)方面做一簡(jiǎn)述。

關(guān)鍵詞：NF-κB；TNF-α；心肌細(xì)胞凋亡；心肌缺血-再灌注損傷

中圖分類號(hào)：R542.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-2197(2008)08-000-00

1 FκB與心肌細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡(apopotosis)是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育、維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)的一種程序性的死亡過(guò)程。

張波^[3]等在山羊心臟體外循環(huán)模型上發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注(IR)組主動(dòng)脈阻斷60min所致的缺血、缺氧，在明顯激活NF-κB的同時(shí)，可引起心肌細(xì)胞的凋亡與壞死；而缺血預(yù)適應(yīng)(IPC)組在實(shí)施IPC后NF-κB活性也有一定程度的升高，但在心臟再缺血60min以及再灌注90min后，NF-κB的活性受到明顯抑制，再灌注后心肌細(xì)胞的凋亡與壞死率也顯著減小，從而產(chǎn)生心臟保護(hù)效應(yīng)；IPC+脯氨酸二硫氨基甲酸酯(ProDTC)組在IPC前、IPC過(guò)程中應(yīng)用NF-κB的抑制劑ProDTC后，NF-κB的活性受到明顯抑制，但在再灌注后NF-κB激活明顯，IPC的保護(hù)效應(yīng)消失，心肌細(xì)胞凋亡率及壞死率明顯高于IPC組。提示，在IPC過(guò)程中，隨缺血次數(shù)的增加，NF-κB被激活，反過(guò)來(lái)會(huì)抑制再灌注后的NF-κB激活程度，從而減輕心肌細(xì)胞凋亡及壞死，為IR心肌提供一定的保護(hù)作用。而IPC中使用ProDTC能特異性地抑制IPC后NF-κB的激活，從而阻斷IPC的保護(hù)效應(yīng)。NF-κB與心肌細(xì)胞凋亡關(guān)系密切，NF-κB可能是啟動(dòng)心肌Fas、Fasl等促凋亡基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子，其激活可以促進(jìn)上述基因的表達(dá)，從而介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。而IPC可通過(guò)抑制IR后NF-κB的活化，而上調(diào)抗凋亡因子Bcl2表達(dá)程度，從而起到抗凋亡作用^[4]。

Bcl2是最重要的抑制細(xì)胞凋亡的基因，其編碼的蛋白質(zhì)可抑制細(xì)胞凋亡和延長(zhǎng)細(xì)胞壽命。TNF-α可刺激心肌細(xì)胞使I-κB降解而激活NF-κB，導(dǎo)致依賴NF-κB激活的基因轉(zhuǎn)錄和與核DNA的結(jié)合增加，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡^[5]。而B(niǎo)cl2的腺病毒介導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄阻止了新生心肌細(xì)胞被TNF-α誘導(dǎo)的凋亡，NF-κB的核DNA結(jié)合活性在表達(dá)Bcl2的心肌細(xì)胞中顯著增強(qiáng)，并伴隨I-κB蛋白水平降低，Bcl2介導(dǎo)的I-κB喪失可被蛋白酶小體抑制物lactacystin阻斷，NF-κB的活性被抑制。

近年隨著分子生物學(xué)的進(jìn)展，關(guān)于NF-κB參與凋亡調(diào)控的機(jī)制研究正不斷深入。有結(jié)果提示NF-κB可能與心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)：①NF-κB激活劑(TNF-α)可介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡；②誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡的過(guò)程中伴有NF-κB的活化；③Fas、Fasl等促凋亡基因的啟動(dòng)子含有NF-κB結(jié)合位點(diǎn)；④通過(guò)抑制NF-κB的活化可降低缺氧誘導(dǎo)的抗凋亡因子Bcl2表達(dá)的下降幅度。

2 NF-κB與心肌缺血-再灌注損傷

在心臟手術(shù)過(guò)程中常常發(fā)生不同程度的心肌缺血再灌注損傷。其中，NF-κB是心肌缺血再灌注過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)因子。NF-κB活性的變化直接影響炎癥反應(yīng)的過(guò)程和多種細(xì)胞因子的表達(dá)水平，從而影響心肌缺血再灌注過(guò)程的轉(zhuǎn)歸。

Li等通過(guò)鉗閉離體灌注鼠心的灌注管造成缺血模型，首次發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)渭兌虝喝毖纯烧T發(fā)大鼠的離體心臟中出現(xiàn)明顯的NF-κB活化。Li等認(rèn)為NF-κB在缺血早期的激活可能是一系列炎癥早期基因的快速表達(dá)的分子機(jī)制，而短暫缺血后的再灌注進(jìn)一步增加了NFB的激活程度。再灌注時(shí)產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)和IκBβ復(fù)合物導(dǎo)致了NF-κB的持續(xù)激活。體心臟中出現(xiàn)明顯的NF-κB活化。EMSA顯示缺血后5min，核內(nèi)NF-κB的活性明顯增高，并持續(xù)到缺血30min后，Westen印跡顯示胞漿IκBα蛋白在缺血后4、5、7.5min時(shí)顯著降低，在10min后又逐漸恢復(fù)。IκBαmRNA水平在缺血10min后上升64%，在缺血30min后上升74%，從而解釋了缺血10min后IκBα的逐漸恢復(fù)^[6]。最近研究表明：氧化應(yīng)激可能通過(guò)一特殊的信號(hào)途徑激活NF-κB。通常TNF-α和LPS激活NF-κB時(shí)，ⅠκBα32和36位絲氨酸殘基發(fā)生快速磷酸化，再經(jīng)遍在酶的作用，最后被蛋白酶小體水解^[7]。有研究發(fā)現(xiàn)在心肌缺血再灌注前腹腔注射當(dāng)歸注射液后可使再灌注心肌HSP表達(dá)增強(qiáng)，而NF-κB活性減弱，這些改變又與再灌注心肌超微結(jié)構(gòu)改善、SOD活性增強(qiáng)和MDA含量下降同步出現(xiàn)^[8]。在對(duì)照組研究中，我們發(fā)現(xiàn)心肌短時(shí)間(5min)的單純?nèi)毖匆鸢|(zhì)IκBα水平的明顯降解，同時(shí)有相對(duì)應(yīng)的NF-κB的DNA結(jié)合活性增加和心肌的眾多細(xì)胞因子如TNF-αmRNA的高表達(dá)^[9]。

由此看來(lái)，NF-κB在心肌缺血-再灌注中既有對(duì)機(jī)體不利的一面，但可能也參與了諸如IPC等心肌保護(hù)機(jī)制。目前對(duì)其作用機(jī)制仍不十分明了，還有待于進(jìn)一步的研究。

3 NF-κB在心肌中的抑制劑

NF-κB是一個(gè)存在于各種組織包括心肌血管內(nèi)皮細(xì)胞中的因子，在正常情況下與其抑制因子(IκB)結(jié)合，以非活性狀態(tài)存在于胞漿中。當(dāng)心肌缺血和再灌注時(shí)產(chǎn)生的氧自由基可激活NF-κB。NF-κB激活后與IκB解體，進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)節(jié)相應(yīng)基因使白細(xì)胞粘附因子得以合成與表達(dá)，進(jìn)而使白細(xì)胞粘附于血管內(nèi)皮細(xì)胞，并進(jìn)入組織釋放氧自由基造成心肌組織損傷。

有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明^[10]，對(duì)照組局部心肌收縮性減低，心肌梗死面積大，缺血再灌注損傷明顯，組織病理學(xué)亦呈現(xiàn)特征性的缺血再灌注損傷改變，白細(xì)胞粘附和浸潤(rùn)現(xiàn)象明顯；免疫電泳測(cè)定顯示NF-κB活性明顯增高。實(shí)驗(yàn)組使用特異性抑制NF-κB激活制劑PDTC，結(jié)果顯示，心肌NF-κB活性明顯降低，白細(xì)胞粘附和浸潤(rùn)減輕，缺血再灌注損傷顯著減輕。這就可以看出核轉(zhuǎn)錄因子的激活在兔心肌缺血再灌注損傷中起重要作用，抑制其激活有益于心肌保護(hù)。有研究表明匹莫苯能改善生存質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)匹莫苯阻止了NF-κB的活性。這說(shuō)明匹莫苯通過(guò)對(duì)NF-κB的抑制而抑制前炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生^[11]。氨力農(nóng)也被顯示能降低NF-κB的活化，Cha-nani^[14]等對(duì)氨力農(nóng)和米力農(nóng)在心肌細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)進(jìn)行研究，選用鼠的心肌細(xì)胞經(jīng)過(guò)LPS和TNF-α的處理后，兩者都可誘導(dǎo)NF-κB的表達(dá)，用臨床相應(yīng)的氨力農(nóng)和米力農(nóng)進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)氨力農(nóng)治療組中NF-κB的表達(dá)明顯降低，而米力農(nóng)治療組中NF-κB的表達(dá)卻較前增高，NF-κB所誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)增強(qiáng)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)洋地黃類藥物能增加炎性反應(yīng)。

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑類藥物是對(duì)心力衰竭有明顯肯定性作用的藥物，在幾個(gè)研究中發(fā)現(xiàn)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑類藥物有直接抗炎的作用，用兔子模型對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑喹那普利的研究中發(fā)現(xiàn)，喹那普利可以明顯降低NF-κB的活性。在其他動(dòng)物模型中亦可發(fā)現(xiàn)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑類藥物對(duì)心力衰竭后心臟的保護(hù)作用^[12]。研究證明心臟是產(chǎn)生內(nèi)源性NF-κB的主要部位，尤其在心力衰竭的過(guò)程中，NF-κB則通過(guò)多種途徑來(lái)誘導(dǎo)炎性反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。Ito^[13]等研究表明抗心律失常藥物胺碘酮也能通過(guò)抑制NF-κB的活性來(lái)抑制TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，從而減少心力衰竭發(fā)生過(guò)程中危害因子的產(chǎn)生。他汀類降脂藥也是讓心力衰竭病人受益匪淺的藥物，現(xiàn)研究也發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)抑制NF-κB活性來(lái)降低TNF-α和IL-6在血漿中的濃度^[14]。Yasuyuk^[15]對(duì)一種新的NF-κB抑制劑IMD-0354進(jìn)行研究，結(jié)果顯示IMD-0354通過(guò)抑制IκB的磷酸化從而抑制NF-κB的活性，能顯著降低心肌的缺血再灌注損傷。

由些看來(lái)，抗氧化劑、蛋白激酶抑制劑、免疫抑制劑都可以抑制NF-κB因子，這些因子對(duì)于治療心肌疾病有著看要的作用。目前，其抑制機(jī)制還不是很清楚，有待于進(jìn)一步的深入研究。

綜上所述，NF-κB在心肌細(xì)胞中扮演著重要角色，對(duì)于NF-κB的研究現(xiàn)在也越來(lái)越多，但尚無(wú)能夠特異性針對(duì)心肌或內(nèi)皮細(xì)胞的NF-κB藥物，用來(lái)治療心臟疾病或心肌損傷。隨著近年來(lái)對(duì)NF-κB以及心臟疾病或心肌損傷與NF-κB相互關(guān)系的研究的深入開(kāi)展，必將有助于對(duì)NF-κB的充分利用。

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(責(zé)任編輯：陳涌濤)