核轉錄因子NF-KB 對腦缺血再灌注干預機制的研究進展△

于凌志 左艷麗 賈孟輝 王佩佩 劉 麗 李占濤 蘇 丹

(1.寧夏醫科大學中醫學院，寧夏 銀川 750004;2.寧夏醫科大學第二附屬醫院，寧夏 銀川 750001;3. 回醫藥現代化省部共建教育部重點實驗室，寧夏 銀川 750004)

NF- KB(nuclear factor of kappa B)是一種核轉錄因子［1］，是B 淋巴細胞前體細胞中發現的一種核蛋白，是細胞內信號轉導的中間樞紐，參與機體的生長發育過程及組織病變的病理過程。作為一種多向性轉錄調節蛋白，其主要作用是調控編碼多種細胞因子、趨化因子、生長因子、細胞豁附分子、免疫受體、氧化應激相關酶、轉錄因子、急性時相蛋白等，參與免疫、炎癥、細胞凋亡等生理和病理過程中的基因表達調控。近年來，NF-KB 對腦缺血再灌注的干預研究方興未艾、進展順利。茲綜述之，謹供同道參考。

1 NF-KB 的結構、特征和生物學特點

1986 年，Sen 和Baltimore［2］首次報道從成熟B 淋巴細胞的核抽提物中，檢測到了一種能與免疫球蛋白K 輕鏈基因增強子上一段10bp 的核苷酸序列(GGGACTTTCC)特異結合的核蛋白，稱為NF-KB。NF-KB 屬于Rel 蛋白家族，有5 種亞單位：RelA(p65)、RelB、c-Rel、pl05/P50(NF-KBl)和P100/p52(NF-KB2)。NF-KB 所有的亞單位N 端有一段相同的結構域，具備形成二聚體、核轉移、結合特定DNA 的特性。生理狀態下，NF-kB 的5 個亞單位兩兩結合，以同源或異源二聚體形式存在，各自發揮不同的生理功能。NF-KB 通常是指P50/P65 二聚體，其在生物體生理和病理過程中發揮著重要的調控作用。

NF-KB 幾乎存在于所有類型細胞中。在神經系統中，NF-KB 廣泛分布于神經細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞。NF-KB 受多個水平的調節，主要在其抑制劑IKB蛋白水平接受調節。在靜息細胞中，p50/65 二聚體與其抑制劑IKB 結合形成三聚體，IKB 可以遮蓋p50/65 二聚體的核轉移位點，使P50/65 二聚體以失活狀態存在于胞架中。腦缺血再灌注損傷時NF-KB 活化。NF-KB 是炎癥反應的中樞，也是細胞內信號轉導途徑的中間樞紐，其活化后與DNA 特定序列結合，誘導相關基因轉錄和表達從而激活炎癥因子及細胞因子，導致缺血后炎癥反應的發生［3］。

2 NF-KB 與腦缺血再灌注損傷

2.1 NF-KB 與腦缺血再灌注損傷及其參與機制：腦缺血再灌注損傷指缺血腦組織恢復血液再灌注后，腦組織損傷反而較缺血前加重的現象［4］缺血再灌注損傷是一個復雜的病理生理過程，多種因素與其中，包括炎癥反應、興奮性氨基酸毒性、鈣超載、自由基等［5］。NF-KB 在腦缺血再灌注損傷中的作用機制主要通過下述幾個途徑來實現：(1)促進炎癥的發生發展。(2)誘導細胞凋亡。(3)介導自由基損傷。以上所述幾種機制都不是孤立的發揮作用，它們互為因果，相互促進，加重了腦缺血損傷。但研究表明，NF-KB 的短暫活化誘導海馬區神經元保護因子的表達，對缺血性腦損傷起到保護作用，而NF-KB 的持續表達，可促使海馬區神經元死亡。因此，NF-KB 的表達具有雙面性，過度的表達導致各種損傷，完全不表達則不利于自身保護，但把NF-KB 活化控制在什么范圍及如何選擇性的阻斷NF-KB 核轉錄過程的損傷作用，有待進一步研究。

2.2 NF-KB 與炎癥反應：炎癥反應所致的繼發性腦損害是缺血再灌注損傷的主要原因。內皮細胞與在缺血大腦半球區域聚集的中性粒細胞結合，堵塞再通的毛細血管，導致再灌注缺損，惡化組織損傷［6］。近年來在腦缺血再灌注損傷中所起重要作用的炎性細胞和炎性因子逐步得到重視，其中可以對多種炎性因子轉錄起到調節作用并能引起靶基因表達增加的NF-KB 被認為是腦缺血后炎性級聯反應的始動因素，參與腦缺血后損傷的發生和發展［7］。NF-KB 促進炎癥的發生發展。作為細胞內的重要轉錄因子，NF-KB 對包括黏附分子、細胞因子等在內的炎癥和免疫反應基因的轉錄起著關鍵性作用。腦缺血后多種黏附分子，如P- 選擇素、E- 選擇素、細胞間黏附分子- 1(ICAM- 1)的表達均顯著提高，而這些黏附分子的基因中均有NF- KB 的結合位點［8］。NF-KB 在神經元、神經膠質細胞和腦血管內皮細胞中通常有較低量的表達。缺血時神經細胞、膠質細胞和腦血管內皮細胞中的NF- KB 被激活，活化的NF-KB 可促使IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等細胞因子表達上調，而這些因子反過來又可以激活NFKB，從而使NF-KB 活化在組織間不斷擴散，加重了炎癥反應［9］。因此NF- KB 被認為是血管內皮細胞受損的始動機制之一。

2.3 NF-KB 與細胞凋亡：現代研究證明活化的NF-KB與細胞凋亡有密切關系，其參與多種凋亡相關基因的轉錄調節，具有促進細胞凋亡及抑制凋亡的雙向作用。NF-KB在細胞凋亡過程中，許多蛋白因子參與了其信號轉導.在免疫、炎癥、對化療藥物的耐藥性等病理生理過程中NF-KB起著抑制細胞凋亡的作用。如內毒素通過促進IAP 家族蛋白表達，引起血管內皮細胞激活和NF-KB 核移位，抑制促炎介質如TNF-α 與IL-1β 合成，從而抑制血管內皮細胞凋亡［10］。然而，在不同細胞類型的刺激中NF-KB 也有促細胞凋亡的作用，這提示我們NF-KB 亞單位的種類及數量在細胞凋亡中起著決定性的作用，因此對NF-KB 細胞凋亡具體機制的研究，將有助于加深對不同疾病發生的分子機制的認識。

2.3.1 NF-KB 促細胞凋亡作用：James A［11］等在實驗中將腦內4 條血管閉塞30 分鐘造成短暫全腦缺血，發現NF-KB 在再灌注后的72 小時選擇性地在海馬CA1 神經元中被激活，與該處神經元凋亡時間近似吻合，由此推測瀕臨死亡的CA1 神經元中NF-KB 的升高或許與細胞凋亡或壞死機制有關。研究發現大鼠腦缺血缺氧動物模型中，海馬區NF-KB 陽性細胞表達增加，伴有海馬區神經細胞凋亡增加，提示NF-KB 的活化參與海馬區神經細胞的凋亡［12］。腦損傷后NF-KB 在神經元和膠質細胞中廣泛激活，誘導神經細胞產生促凋亡蛋白及基因(如，COX-2、iNOS、P53、CmycFas 配體等)經過級聯反應，最后激活半胱天冬酶(Caspase)導致神經元凋亡［13］。炎癥反應也在腦缺血再灌注損傷導致的細胞凋亡中發揮重要作用，研究發現，應用NF-KB 特異性抑制劑，可以抑制炎癥因子的表達，還可以抑制神經細胞凋亡，改善大鼠神經行為學評分［14］。

2.3.2 NF-KB 抑制細胞凋亡作用：首先證實NF-KB 具有抑制細胞凋亡作用是在對Re1A 小鼠模型的研究中被發現.實驗中發現剔除Re1A 基因的胎鼠發育到妊娠中期時死于大片肝細胞的凋亡［15］，NF-KB 可以誘導超氧化物歧化酶的產生、促進神經元凋亡抑制蛋白NIAP 的表達、穩定細胞內鈣和增加鈣結合蛋白的轉錄、調節Bcl-2、Bcl-xl的表達、抑制谷氨酸受體表達，這些基因的產物通過caspase-3 和線粒體的上游發揮抑制細胞凋亡的作用［16］。NF-KB 還可以通過對其自我吞噬作用的抑制來發揮抗凋亡作用［17］。Che et al［18］研究發現，NF-KB 亞單位的種類及數量在細胞凋亡中起著決定性的作用，當p65(RelA)表達增加時，發生抑制細胞凋亡;當c-Rel 過表達時，則發生促進細胞凋亡。這些研究結果明，不同的刺激因素及細胞類型與激活的NF-KB 亞單位的種類及數量決定著NF-KB 在細胞凋亡中是起抑制凋亡還是促進凋亡作用，其具體機制有待進一步的研究。

2.4 NF-KB 與自由基損傷：在腦缺血再灌注后大量產生的氧自由基不僅可以直接攻擊細胞膜、大分子的蛋白質和核酸造成損傷外，還可以誘導NF-KB 活化，通過NF-KB信號通路發揮神經損傷作用［19］。研究發現：在氧化應激狀態時，神經元細胞中的NF-KB 表達增加，并伴有明顯的神經損傷。說明氧化應激可以通過啟動NF-KB 介導的信號通路發揮神經損傷作用［20］。NF-KB 激活后可促進iNOS等表達產生自由基，產生的自由基反過來又可激活NF-KB，從而形成正反饋，使反應不斷擴大。但其具體的作用機制還有待進一步研究。

3 展望

NF-KB 與腦缺血再灌注損傷密切相關，闡明NF-KB在腦缺血再灌注損傷中的作用性質和作用機制對于有效防治中樞神經系統的損害具有重要的理論和實際意義。NF-KB 的表達具有雙面性。活化的NF-KB 通過促進炎癥的發生發展、誘導細胞凋亡、介導自由基損傷等以上所述幾種機制互為因果，相互促進，加重了腦缺血損傷。因此抑制NF-KB 活性對治療腦缺血再灌注損傷疾病有很大價值。但與此同時NF-KB 的抑制細胞凋亡機制對于保護缺血性腦損傷具有重要作用。因此抑制NF-KB 活性的水平還需要控制在一定的范圍內，這將成為腦缺性再灌注損傷疾病干預的新方向，還有待于進一步研究。

［1］Zhang X，Zhang X，Wang C，et al. Neuroprotection of early and short-time applying berberine in the acute phase of cerebral ischemia：Up-regulated pAkt，pGSK andpCREB，down- regulated NF- κB expression，ameliorated BBB permeability. Brainresearch，2012，1459：61-70.

［2］R. Sen，D. Baltimore. Inducibility of kappa immunoglobulinenhancer-bindingprotein Nf-kappa B by a posttranslational mechanism［J］. Cell，1986，47 (6)：921-928

［3］Huang B. Yang XD. Lang A. et al. Posttranslational modification of NF-kB：another layerofregulationforNF-kBSignalingpathway［J］.CellSignal，2010，22(9)：1282-1290.

［4］趙陣，傅敏，張陸弟. 高壓氧治療腦缺血再灌注損傷的機制及進展［J］. 中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2010 (2)：124-127.

［5］王立英，楊世杰.腦缺血-再灌注損傷機制及其藥物治療方法的研究進展［J］. 吉林大學學報(醫學版)，2012(6)：1227-1231.

［6］Yano T，Anraku S，Nakayama R，et al. Neuroprotective Effect of Uri-nary Trypsin InhibitoragainstFocalCerebralIschemiaReperfu-sionInjuryinRats［J］. Anesthesiology，2003，98(2)：465.

［7］Zhang S，Qi Y，Xu Y，et al. Protective effect of flavonoid-rich extract from Rosa laevigata Michx on cerebra| ischemia-reperfusion injury through suppression of apoptosis and inflammation［J］.Neurochem Int. 2013，4：S0197-0186.

［8］田代實，劉俊麗.核轉錄因子KB 在大鼠全腦缺血耐受中的表達及意義［J］.腦與神經疾病雜志，2003，11(6)：321.

［9］王冬梅，劉桂芝，王久敏，等，白細胞介素-23 及核因子-kB 在大鼠腦梗死模型中的表達［J］. 現在中西醫結合雜志，2013，22(2)：139-141.

［10］Ho JQ. Asagiri M. Hoffmann A. Et al. NF-KB Potentiates caspase independent hydrogen peroxide induced cell death［J］. PLOS One，2011，6(2)：616-815.

［11］Clemens JA，Stephenson DT，Smalstig EB，et al.Global Ischemia Acti-vates Nuclear Factor- NF- KB in Forebrain Neurons of Rats［J］.Stroke，1997，28(5)：1073.

［12］李幵花，曲云霞. 缺氧缺血性腦損傷新生大鼠海馬CA1 區NF-kB 激活與神經元凋亡的關系［J］.廣東醫學，2011 (01)：47-49.

［13］Campos-Eaparza M，sanchez-Gomez M，Matute C，et al. Molecular mechanisms of neuroprotection by two natural antioxidant polyphenols［J］. Cell Calcium，2009，45(4)：358-368.

［14］A. Desai，N. Singh，R. Raghubir. Neuroprotective potential of the NF-kappaBinhibitor peptide IKK-NBD in cerebral ischemia- reperfusion injury［J］. Neurochem Int，2010，57 (8)：876-883.

［15］Beg AA Sha WC ，Bronson RT，Chosh S，Baltimore D.Embryonic lethality and liver degeneration in miceLacking the RelA comPonent of NF- kappaB. Nature1995;376：167-170.

［16］Yin YY，Li WP，Gong HL，et al.protective effect of Astagaloside on focal cerebral ischemia/reperfusion injury in rats［J］.Am J Chin Med，2010，38(3)：517-527.

［17］Djavaheri-Mergny M，Amelotti J，et al，NF-kappaB activation represses tumor necrosis factor-alpha-induced autophagy［j］.J biol Chem，2006;281(41)：30373-82

［18］ChenX，KandasamyK，SrivastavaRK. Differentialroles of RelA(P65)and c-Rel. subunits of nuclear factor kappa B inTumor necrosisfaetor- relatedApoptosis- inducing ligand signaling.Cancer Res 2003;63：1059-1066.

［19］王志平，孫紅斌. 氧自由基與缺血性卒中［J］. 西南軍醫，2010(03)：534-536.

［20］張仁云，李申，劉丹，等.氧化應激調控的神經細胞NF-KB 表達［J］.山東醫藥，2011 (01)：90-92.