NF-κB在類風濕性關節炎中的作用及調控機制

王　晨 綜述，程艷杰 審校

(大連醫科大學附屬第一醫院檢驗科　11601l)

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·綜述·

NF-κB在類風濕性關節炎中的作用及調控機制

王晨 綜述，程艷杰 審校

(大連醫科大學附屬第一醫院檢驗科11601l)

NF-κB；類風濕性關節炎；促炎作用

類風濕性關節炎(RA)是1種慢性、系統性自身免疫性疾病，可累及人體許多組織與器官，對關節的破壞尤為嚴重。主要病理特征為炎性細胞浸潤、滑膜組織增生、血管生成、血管翳形成、軟骨的破壞及骨的侵蝕。目前認為炎性反應介質的持續作用是RA病變加重的主要原因。NF-κB是1種影響廣泛的轉錄因子，能促進多種基因轉錄和表達，與炎性反應、免疫應答及細胞增生、分化和凋亡等重要的生理病理過程密切相關。NF-κB在RA的發病中起重要的調節作用，主要通過調控細胞因子(TNF-α、IL-1β)、基質金屬蛋白酶MMPs(MMP-3、MMP-9)、血管生成因子(VEGF)、誘導酶(COX-2、iNOS)等基因表達，參與關節炎性反應及損傷反應等病理進程。本文就NF-κB在RA中的作用及調控機制予以綜述。

1　NF-κB概述

NF-κB于1986年由Sen和Baltimore發現，得名于它能夠與B細胞免疫球蛋白κ輕鏈基因的增強子κB(GGGACTTTCC)特異結合，并能促進κ基因表達的核蛋白因子，故稱之為核因子κB，是近年發現的最重要的轉錄因子之一。NF-κB存在于多種細胞類型中，調控的靶基因包括免疫相關受體、細胞因子、炎性因子、黏附分子、急性期蛋白等。

1.1NF-κB的分子結構NF-κB是真核細胞轉錄因子Rel家族成員之一，廣泛存在于哺乳動物細胞中。NF-κB/Rel家族成員均具有約300個氨基酸組成的相同的高度保守N端區域，稱為Rel同源區(RHD)。該區包括有與DNA結合區、二聚體化區、與抑制蛋白IκB相互作用區及核定位信號區域(NLS)。根據C末端序列的不同分為兩大類：一類包括P65(RelA)、RelB和cRel,它們的C末端都包含有1個或1個以上的跨域激活結構域，內含豐富的絲氨酸、酸性及疏水性氨基酸；另一類包括P50(NF-κB1)和 P52(NF-κB2),它們不含跨域激活結構域,是由共同翻譯或更大的前體蛋白(P105和P100)裂解而成。NF-κB/Rel蛋白以一定的方式結合成同二聚體或異二聚體，目前發現的異二聚體有P50/P65、P50/c-Rel、P65/c-Rel和同二聚體P50/P50、P65/P65等[1]。NF-κB二聚體的組成決定了其位點識別的特異性，即決定它與不同DNA序列結合的能力。二聚體組成的不同還會影響NF-κB與其抑制因子、調節因子之間的結合。盡管NF-κB是指所有的Rel蛋白二聚體，但鑒于P50/P65是第1個鑒定的NF-κB，而且在多種細胞中含量豐富，所以習慣上NF-κB仍指P50/P65。

1.2NF-κB的抑制蛋白IκB核因子κB抑制蛋白(IκB)是NF-κB的抑制因子。IκB蛋白家族與Rel蛋白家族一樣,也是一大家族,它們都來源于相同祖先NF-κB/IκB超家族具有Rel同源區-錨蛋白重復序列區(RHD-ARD)結構。IκB蛋白一方面可以在胞漿中與NF-κB二聚體結合形成復合物，抑制NF-κB進入細胞核發揮轉錄激活作用；另一方面也可以直接在細胞核內抑制NF-κB與DNA的結合。IκB蛋白家族主要成員有:IκBα、IκBβ、IκBε、Bcl-3、IκBγ、IκBδ、p100和p105等。p100和p105既含有RHD結構,也含有ARD結構。

1.3NF-κB抑制蛋白激酶IKKNF-κB抑制蛋白激酶(IKK)蛋白激酶復合體是調控NF-κB信號通路的核心環節，其由IKKα、IKKβ、IKKγ 3個亞基組成。IKKα和IKKβ都可以使IκBα肽鏈N端的Ser32和Ser36磷酸化，但IKKβ的活性更強，它在前炎性介質誘導NF-κB反應性活化過程中起主要作用，而IKKα主要作用于細胞的成熟與分化過程[2]。

1.4NF-κB的活化一般情況下，細胞中的二聚體NF-κB與IκB結合成三聚體，處于未活化狀態而存在于細胞質中。當細胞受到TNF-α、IL-1β、脂多糖(LPS)、氧化劑和佛波脂、植物血凝素等細胞外信號刺激時，可激活IKK，導致IκB發生磷酸化和降解，NF-κB與IκB發生解離，然后NF-κB迅速從細胞質移位至細胞核，與靶基因κB位點特異性結合，促進靶基因的轉錄[3]。

2　NF-κB與RA

在RA患者關節滑膜和關節炎動物模型中，NF-κB均處于高度活化狀態，活化的NF-κB不僅可以誘導炎性介質的產生，還能夠募集它們參與局部炎性反應。而目前認為炎性介質的持續作用是RA病變加重的主要原因，因此推斷NF-κB可能在RA發病中起關鍵作用。除此之外，NF-κB可通過調節促血管生成因子的產生，促進病理性血管生成，維持炎性反應。NF-κB還可上調MMPs，導致軟骨的破壞和骨的侵蝕。因此，闡明NF-κB對RA的調控作用對找到新靶點治療RA具有重要作用。

2.1RA中NF-κB表達量的變化NF-κB在RA的滑膜細胞中廣泛表達，并與一些炎性細胞因子如TNF-α、IL-1β的表達具有一致性。隨著病情發展，關節滑膜中NF-κB的含量也相應增加，并且與關節粘連及軟骨和骨的破壞具有明顯相關性[4]。免疫組化分析顯示，RA患者滑膜組織中NF-κB p65和p50的表達比較豐富，尤其是p65的表達[5]。同樣，在Ⅱ型膠原誘導關節炎(CIA)大鼠模型的關節滑液中NF-κB表達水平顯著增加。蛋白印跡技術顯示，在CIA大鼠模型中NF-κB p65蛋白的表達水平明顯升高并且伴有p65磷酸化現象，表明有可能發生NF-κB的高度活化。用芒果苷(NF-κB抑制劑)可有效抑制這條信號通路，從而減輕RA的病理性改變。相反，缺少NF-κB p65亞基的大鼠模型則不會發生關節破壞[6-7]。Chen等[4]在CIA大鼠模型中用凝膠電泳遷移率改變分析法(EMSA)證明，與正常大鼠模型相比，CIA大鼠模型中NF-κB與DNA結合的量更高，并且產生更多的炎性介質。以上研究表明，NF-κB可能與介質協同參與RA滑膜炎性反應、血管的增生、基質降解、滑膜組織增生等一系列病理改變。

2.2RA中NF-κB對炎性細胞因子的調控作用炎性因子持續作用于病變部位是RA病情進展和惡化的關鍵環節。研究發現NF-κB作為重要的轉錄因子，它的激活可誘導大量炎性細胞因子產生如TNF-α、IL-1β，而TNF-α、IL-1β的上調又可正反饋調節NF-κB的活化，這種惡性循環形成持久、放大的炎性反應，導致機體發生炎性病理損傷。IL-6是TNF-α和IL-1β的某些生物效應的放大因子，可放大TNF-α和IL-1β對關節滑膜和軟骨的損傷[8]。Tsubaki等[6]在CIA大鼠模型中研究發現，大鼠的血清、胸腺和脾臟中TNF-α、IL-1β、IL-6在mRNA和蛋白表達水平均升高，這些炎性細胞因子可能是通過激活NF-κB和ERK1/2信號通路介導產生的。使用NF-κB抑制劑芒果苷處理后，NF-κB和ERK1/2的磷酸化水平明顯降低，血清、胸腺和脾臟中TNF-α、IL-1β、IL-6量也相應減少。進一步研究表明，NF-κB和ERK1/2信號通路的活化分別是上游IKK和Raf激酶的磷酸化實現的[9]。Li等[10]研究發現，在CIA大鼠模型中，TNF-α通過誘導IKK、IκBα、Iκβ發生磷酸化從而激活NF-κB(P50/P65)，后者活化后經轉位進入細胞核促進IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性細胞因子的表達。此外還發現，用TNF-α刺激RA滑膜成維細胞(RASF)時PI3K/Akt表達也增高，相反，用PI3K抑制劑(LY294002)處理RASF后，Akt、IKK、P65的表達均降低。因此，TNF-α可能通過調控PI3K/Akt通路激活NF-κB，而介導大量炎性細胞因子產生并發揮炎性效應，導致RA滑膜增生、血管生成、軟骨破壞和骨的侵蝕。

2.3RA中NF-κB對基質金屬蛋白酶(MMP)的調控作用MMP是一類鋅離子依賴的蛋白水解酶，主要負責組織重塑與細胞外基質(ECM)的降解，在RA軟骨和骨破壞中起重要作用。基質的降解還為FLS的侵襲、病理性血管的生成、炎性反應的擴散等提供條件。其中MMP-3、MMP-9在RA患者外周血和關節滑液中均有表達，可對關節的結構和功能造成不可逆性損傷，因此備受人們的關注[11]。FLS的遷移和侵襲在RA發病中起關鍵作用，MMP-9能夠降解細胞外基質為FLS的遷移和侵襲提供足夠空間，導致關節炎性反應的擴散并累及其他關節。Li等[12]研究發現，用IL-1β、TNF-α刺激FLS后可引起NF-κB抑制蛋白IκB磷酸化后被泛素蛋白酶降解，活化的NF-κB轉位進入胞核與MMP-9基因啟動子序列結合促進其轉錄，MMP-9的大量產生可為FLS的遷移與侵襲提供了有利條件。進一步研究表明，RA的FLS中MMP-9不僅受NF-κB調控，MMP-9也可反過來激活NF-κB，用MMP-9的小干擾RNA處理FLS后，IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的表達均降低，且NF-κB的活化受抑制，同時也抑制了FLS介導的關節軟骨的損傷[13]。RA患者血清中MMP-3表達水平也明顯升高，是由滑膜細胞產生并釋放到關節滑液中，再進入外周血液循環中。近期研究表明，血清MMP-3能夠反映RA疾病的活動度及炎性反應的進展程度，是1種理想的診斷RA的非侵入型生物標志物，其活化與C反應蛋白、紅細胞沉降率等指標具有相關性，并能夠促進巨噬細胞和中性粒細胞的激活從而參與組織炎性反應損傷過程。研究發現，MMP-3基因的表達也可由NF-κB調控，使用TNF-α拮抗劑處理后血清中MMP-3表達水平明顯降低，這一過程可能是由TNF-α拮抗劑抑制IκB的降解，進而抑制NF-κB的活化實現的[14-15]。因此，NF-κB可能通過上調MMP-3、MMP-9基因的表達，對關節滑膜、軟骨和骨造成破壞。

2.4RA中NF-κB對血管生成的調控作用血管生成是RA中關節滑膜持續性炎性反應、免疫反應、血管翳形成的必要條件，不但為增生的滑膜組織提供氧氣和營養物質，還能夠募集炎性細胞，最終造成關節不可逆性破壞。RA患者的關節滑膜中一些血管生成因子，如VEGF、IL-8、CXCL12、MCP-1能夠有效誘導血管的生成。Moon等[16]研究發現，用Toll樣受體3(TLR3)的激動劑聚肌苷酸胞苷酸刺激FLS，可引起VEGF和IL-8在基因和蛋白水平上的表達均升高，而用NF-κB抑制劑處理后，即使在TLR3激動劑刺激下VEGF和IL-8的表達量卻不增加。因此，NF-κB信號通路可能參與VEGF和IL-8產生過程的調控，促進血管生成。VEGF是RA中重要的促血管生成因子，通過與其受體結合誘導靜息狀態下的內皮細胞分化，形成新生血管。同樣，IL-8作為CXC類趨化因子，通過與內皮細胞表面的CXCR1和CXCR2受體結合，調節內皮細胞的增殖和遷移，促進血管的生成。近期研究發現，CXCL12基因的啟動子上也存在NF-κB的結合位點。CXCL12的產生是依賴NF-κB誘導蛋白(NIK)的NF-κB非經典激活途徑實現的。CXCL12通過與CXCR4+造血細胞和CXCR4+內皮細胞相結合，促進造血細胞和內皮細胞的增殖與分化，誘導血管生成[17]。還有研究表明，在CIA大鼠模型中，活化的NF-κB還可上調單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的表達水平，而使用NF-κB抑制劑PDTC處理后，MCP-1表達水平明顯降低[18]。MCP-1不僅可以趨化單核細胞和巨噬細胞，而且是1種重要的促血管生成因子，MCP-1主要通過上調缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)和VEGF的表達間接促進血管的生成[19]。因此，NF-κB可能通過調控血管生成因子的表達促進RA中血管生成。

2.5RA中NF-κB對誘導酶(COX-2、iNOS)的調控作用RA中TNF-α、IL-1β、IL-6等炎性細胞因子可刺激滑膜細胞過度表達環氧合酶-2(COX-2)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)，引起PGE2和NO大量合成和釋放。PGE2作為PGs家族中重要成員，在炎性反應、細胞凋亡及血管生成方面均有重要作用。NO可影響滑膜細胞和軟骨細胞的代謝，主要體現在它能促進軟骨蛋白多糖降解并增強滑膜中血管的通透性，從而導致滑膜炎性反應和軟骨破壞。研究表明，RA滑膜中RAW 264.7細胞受LPS的刺激可使JNK和p38 MAPK磷酸化而激活NF-κB，從而上調COX-2和iNOS基因的表達，可能引起組織炎性細胞浸潤、滑膜異常增生、軟骨破壞，最終導致關節疼痛、腫脹、變形[20-22]。COX-2的代謝產物PGE2也受NF-κB調控。RA中FLS在IL-1β刺激下，可激活IKK，使IκB降解并活化NF-κB，活化的NF-κB進入胞核可與PGE2基因的啟動子位點結合促進其轉錄[23]。因此，NF-κB可能通過對COX-2、iNOS及其產物PGE2和NO的調控，加重局部炎性反應，并誘導炎性細胞因子的釋放，對血管、細胞和組織造成不可逆性破壞。

3　展　　望

NF-κB能調節多種炎性基因的表達水平，與炎性反應的發生和發展密切相關。環境、遺傳、感染等各種因素引起NF-κB信號傳導通路的異常激活，進而誘導致炎性因子的大量轉錄，共同參與了RA的發病過程。以NF-κB為中心靶點，對其信號通路的各個環節實施干預，目前已成為了抗炎、抗風濕治療的熱點。但一定的NF-κB是機體生長發育所必須的，因此，找出NF-κB激活途徑的抑制物而不影響其生理活性，將是今后RA治療研究中的重要方向。

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