核轉(zhuǎn)錄因子-κB的研究進(jìn)展

崔 艷，曹小平

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)科，四川 南充 637000)

NF-κB是一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子，1986年由Sen和Baltimore[1]首先從B淋巴細(xì)胞核提取物中檢測(cè)到，能與免疫球蛋白鏈基因增強(qiáng)子κB序列(GGGACTTTCC)特異結(jié)合。NF-κB存在于自然界幾乎所有真核細(xì)胞中，在正常情況下，NF-κB絕大多數(shù)以無(wú)活性的形式存在于胞漿中，當(dāng)細(xì)胞受到各種因素刺激后，NF-κB與其抑制蛋白IκB分離后而激活，從而參與各種疾病的病理生理過(guò)程。NF-κB在細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)以及急慢性免疫反應(yīng)中扮演了重要的角色[2-3]。

1 NF-κB及其抑制性蛋白IκB

在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子NF-κB家族迄今為止共發(fā)現(xiàn)5個(gè)結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白，包括：P65，RelB，c-Rel，P50和P52，NF-κB亞基以同源及異源二聚體形式存在[4]。P50和P65亞基在細(xì)胞中廣泛存在，Rel B僅在胸腺和淋巴結(jié)中表達(dá)，C-Rel在造血細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中均有表達(dá)。其中p50/p65二聚體發(fā)現(xiàn)最早,分布最廣，幾乎存在于所有細(xì)胞中[5]，并發(fā)揮主要生理功能,通常被作為NF-κB的代表，受到各種胞外信號(hào)的觸發(fā)后，根據(jù)P65的磷酸化情況，起到促進(jìn)或者抑制生長(zhǎng)的作用[6]。雖然NF-κB2所構(gòu)成的二聚體在體內(nèi)含量較少，但其對(duì)于淋巴器官形成及調(diào)節(jié)B細(xì)胞功能起著重要作用。大多數(shù)NF-κB蛋白N末端都有一個(gè)Rel同源性結(jié)構(gòu)域(RHD)，負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合、二聚體化及與NF-κB抑制性蛋白(inhibitor B,IκB-)家族成員相互作用。靜息狀態(tài)下，NF-κB以非活性形式存在細(xì)胞質(zhì)中，由p50/p65和IκB組成三聚體復(fù)合物。

IκB是一類(lèi)基因家族,包括IκB-α、IκB-β、IκB、IκB-γ、Bcl-3等成員，P105和P100蛋白除了能產(chǎn)生P50和P52以外，還可以分別產(chǎn)生IκB類(lèi)，IκB是NF-κB的特異性抑制物[7]。IκB具有特征性的多個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)，靜息狀態(tài)下IκB可通過(guò)錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)與NF-κB的RHD結(jié)合，使NF-κB處于失活狀態(tài)。靜息狀態(tài)下，P50和P65構(gòu)成的異源二聚體存在于細(xì)胞漿中，以P50-P65-IκB構(gòu)成的三聚體形式或以P50和P65的前提蛋白P105和P100與RelA構(gòu)成的三聚體兩種形式存在，被隔離在細(xì)胞核外。當(dāng)細(xì)胞受到各種刺激后，NF-κB的誘導(dǎo)劑通過(guò)細(xì)胞膜激活信號(hào)傳導(dǎo)途徑，在IκB激酶作用下,IκB的32和36位絲氨酸發(fā)生磷酸化而降解,同時(shí)與NF-κB分離,此時(shí)胞漿中游離的NF-κB轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與靶基因NF-κB結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合,迅速誘導(dǎo)靶基因mRNA的合成及相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成，參與感染、炎癥、免疫反應(yīng)、生長(zhǎng)等的調(diào)節(jié)[8]。

2 NF-κB的激活

細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、免疫受體配體、介質(zhì)以及應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)菌及其產(chǎn)物、病毒及其產(chǎn)物、生物性異源物質(zhì)、環(huán)境污染等許多因素都可以導(dǎo)致NF-κB的激活，其中IL-1、TNF-α、脂多糖是較強(qiáng)的誘導(dǎo)劑。NF-κB激活的調(diào)節(jié)包括正反兩個(gè)方面，一方面，細(xì)胞外信號(hào)的刺激引起NF-κB的激活可以引起胞內(nèi)激活因子TNF和IL-1等的表達(dá)增加，反過(guò)來(lái)又激活NF-κB。另一方面，核易位的NF-κB能與P105及IκBα基因上的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，這種結(jié)合可增加P105及IκBα的表達(dá)。P105的增加導(dǎo)致P50二聚體增加，由于P50與DNA結(jié)合可以抑制轉(zhuǎn)錄，所以P50二聚體可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)DNA結(jié)合位點(diǎn)降低NF-κB與DNA的結(jié)合，另外由于NF-κB與IκBα親和力大于其與DNA的親和力，新合成的IκBα進(jìn)入核內(nèi)與NF-κB結(jié)合，使NF-κB從DNA上解離下來(lái)，在IκBα分子中的核輸出序列(NES)作用下促使NF-κB重新回到細(xì)胞質(zhì)中[9]。

3 NF-κB與疾病

3.1 NF-κB與肺損傷

急性肺損傷(ALI)的病死率高達(dá)40%，一直是國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界研究熱點(diǎn)[10]。近年來(lái)，肺細(xì)胞凋亡導(dǎo)致肺上皮屏障功能損傷是ALI產(chǎn)生的重要發(fā)病機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素II(AngII)可誘導(dǎo)肺細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致肺泡上皮屏障功能破壞，通透性增加。Liu[11]等在脂多糖誘導(dǎo)大鼠ALI動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，肺組織中有廣泛炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，AngII、AT1R水平增加，NF-κB結(jié)合DNA的活性，TNF-αmRNA表達(dá)水平明顯增加。Ansaldi D[12]等通過(guò)轉(zhuǎn)染熒光素酶到大鼠肺組織的NF-κB受體上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染了熒光素酶的大鼠肺組織中NF-κB的表達(dá)隨肺組織中脂多糖的變化而變化。同時(shí)，在出現(xiàn)肺水腫前，提前給予MLNI20B或者TDZD-8治療，可以降低肺組織中NF-ΚB的活化，從而抑制炎癥趨化因子MIP-1B的釋放，并且誘發(fā)抗炎因子IL-10的釋放。有學(xué)者通過(guò)霧化吸入LPS制造急性肺損傷大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)ALI肺組織中髓過(guò)氧化物酶(MPOC)，NF-κB活性明顯升高，細(xì)胞間粘附因子(ICAM-1)蛋白水平顯著升高。陳民利等[13]用油酸和脂多糖兩次打擊建立ALI大鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ALI大鼠血液中白細(xì)胞和肺指數(shù)顯著升高，原位雜交顯示ALI大鼠肺組織細(xì)胞中NF-κBP65mRNA表達(dá)明顯增強(qiáng)。大量研究發(fā)現(xiàn)NF-κB在促進(jìn)肺部炎癥反應(yīng)中起著重要的作用，可能是通過(guò)活化TNF-α和肺泡巨噬細(xì)胞的方式實(shí)現(xiàn)，而細(xì)胞因子IL-1和TNFα等均可以反過(guò)來(lái)活化NF-κB，啟動(dòng)NF-κB調(diào)節(jié)的基因程序,使炎性反應(yīng)呈持續(xù)性變化[14]。

3.2 NF-κB與顱腦損傷

顱腦損傷后的腦水腫是導(dǎo)致腦外傷病人死亡和傷殘的重要原因之一。腦水腫的發(fā)生與腦損傷后炎癥反應(yīng)及炎癥因子有關(guān)，特別是NF-κB起著關(guān)鍵性作用。在神經(jīng)系統(tǒng)中，NF-κB是一個(gè)重要的應(yīng)激調(diào)節(jié)炎性基因。NF-κB廣泛的表達(dá)于發(fā)育中及成熟的神經(jīng)系統(tǒng)，有研究報(bào)道顯示在老鼠的發(fā)育中及成熟的多功能腦區(qū)都有NF-κB的活化[15-16]。對(duì)胎鼠和成年大鼠腦損傷的模型和神經(jīng)病理性的研究均得出NF-κB在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)都有增加的結(jié)果，表明NF-κB與神經(jīng)變性疾病和神經(jīng)保護(hù)活動(dòng)有關(guān)。在膠質(zhì)細(xì)胞中，NF-κB主要是促進(jìn)炎性細(xì)胞因子和免疫表面分子表達(dá)，促進(jìn)免疫反應(yīng)。在小膠質(zhì)細(xì)胞中，NF-κB活化編碼NO、興奮性氨基酸、TNF、FGF、TGF-β等，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡。星形膠質(zhì)細(xì)胞中NF-κB活化編碼NO、神經(jīng)生長(zhǎng)因子后，促進(jìn)炎癥和損傷修復(fù)的作用。越來(lái)越多的證據(jù)表明NF-κB的活化具有神經(jīng)保護(hù)作用[17]，但也有人認(rèn)為NF-κB的活化會(huì)引起神經(jīng)的損傷[18]。聶晶等[19]將脂多糖通過(guò)腹腔注射建立新生大鼠腦白質(zhì)損傷(WMD)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型組NF-κB陽(yáng)性細(xì)胞及凋亡細(xì)胞指數(shù)明顯多于對(duì)照組，提示NF-κB參與LPS所致的WMD。劉淑華等[20]通過(guò)戊四氮腹腔注射建立慢性致癇的大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組大鼠海馬區(qū)NF-κB的表達(dá)隨注射時(shí)間逐漸增加，而I-κBa蛋白的表達(dá)隨著注射時(shí)間逐漸減少，研究認(rèn)為NF-κB介導(dǎo)了癲癇形成過(guò)程的炎癥反應(yīng)過(guò)程。顱腦損傷導(dǎo)致腦水腫后，NF-κB是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡還是促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，目前還存在爭(zhēng)議[21]。

3.3 NF-κB與心肌缺血再灌注損傷

在各種生理的應(yīng)激狀態(tài)下，如缺血/再灌注、肝臟再生和出血性休克等均能引起NF-κB的激活。有研究發(fā)現(xiàn)缺血缺氧后鼠心肌組織NF-κB的水平增加，并且在低氧環(huán)境下培養(yǎng)的心肌細(xì)胞中呈NF-κB連接活性的時(shí)間依賴性增加。心肌細(xì)胞缺血所誘導(dǎo)的早期NF-κB活性的增加可能與缺血再灌注期間即刻早期基因表達(dá)的調(diào)節(jié)有關(guān)。在細(xì)胞中，NF-κB可以調(diào)節(jié)IL-1、TNF-α、ICAM-1、IL-6、IL-8等的表達(dá)。研究表明缺血引起的NF-κB的早期激活是調(diào)節(jié)心臟炎性細(xì)胞因子基因表達(dá)的分子機(jī)制[22]。心肌缺血再灌注能激活NF-κB，其激活因素可能為心肌缺血再灌注后造成的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子超載、游離基、一氧化氮(NO)和內(nèi)毒素等。樊冬梅等[23]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死后外周血單個(gè)核細(xì)胞的NF-κB核染色陽(yáng)性百分率、TNF-α、IL-1β分泌表達(dá)均顯著增加，且NF-κB核染色陽(yáng)性百分率與TNF-α、IL-1β表達(dá)均顯著正相關(guān)，認(rèn)為急性心肌梗死患者外周血單個(gè)核細(xì)胞的NF-κB活性的增加可以通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌來(lái)參與心源性休克、心力衰竭和心室重塑等病理生理過(guò)程。

3.4 NF-κB與腫瘤

研究認(rèn)為，NF-κB參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與侵潤(rùn)轉(zhuǎn)移。一方面，NF-κB異常活化使細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失控，細(xì)胞無(wú)限增殖和分裂；另一方面，NF-κB可以通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡基因從而保護(hù)細(xì)胞免于凋亡[24]。NF-κB激活后，轉(zhuǎn)入細(xì)胞核與靶基因結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后，促進(jìn)炎癥介質(zhì)及黏附因子的生成，進(jìn)而促使細(xì)胞黏附、遷移，促進(jìn)血管生成，成為腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中一個(gè)重要因子。大量的研究提示NF-κB和COX-2有密切聯(lián)系。Bus Kens等[25]用免疫組化法檢測(cè)到結(jié)腸癌組織中COX-2過(guò)度表達(dá)。而NF-κB持續(xù)表達(dá)則可能導(dǎo)致COX-2過(guò)度表達(dá)，引起腸黏膜細(xì)胞過(guò)度增生，成為結(jié)腸癌形成的早期事件并在結(jié)腸癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中起到重要作用。李健等[26]有研究顯示NF-Κbp65在正常食管鱗狀上皮組織中無(wú)表達(dá)，而在基底細(xì)胞增生，間變，原位癌和鱗狀細(xì)胞癌中均出現(xiàn)不同程度的陽(yáng)性表達(dá),并隨病變進(jìn)展，陽(yáng)性率升高[26]。腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于腫瘤血管的生成，許多血管生成因子如TGF-B、TNF-α、IL-12ct、IL-8等均含有NF-κB的特異性結(jié)合位點(diǎn)，其表達(dá)受NF-κB的調(diào)控，用NF-κB反義核苷酸能夠抑制TNF-α誘導(dǎo)的血管生成。因此，NF-κB對(duì)腫瘤血管的形成以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展可能具有核心的調(diào)節(jié)作用。

3.5 其他

研究表明，NF-κB也參與了糖尿病[27-28]、動(dòng)脈粥樣硬化[29]、肝臟疾病[30-31]及中耳脂瘤[32-33]等疾病的病理生理過(guò)程。

總之，NF-κB與細(xì)胞的增殖、凋亡、生長(zhǎng)分化、細(xì)胞周期及機(jī)體的免疫應(yīng)答狀態(tài)密切相關(guān)，高表達(dá)的NF-κB與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，對(duì)NF-κB的抑制可有效控制疾病的發(fā)生發(fā)展和改善預(yù)后，提示NF-κB可以作為疾病機(jī)制與治療研究的新靶點(diǎn)。對(duì)NF-κB及其相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路具體機(jī)制的研究，將有助于加深對(duì)不同疾病發(fā)生的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而為疾病的治療提供新的理論基礎(chǔ)。

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