TRAF3IP2/IKK/NF-κB信號通路在動脈粥樣硬化中的研究進展

劉依儂,徐 立

(吉林大學第二醫(yī)院 檢驗科，吉林 長春130041)

動脈粥樣硬化是多因素共同引起的慢性炎癥疾病，病變從內(nèi)膜開始，脂質(zhì)和復合物積聚、血栓形成，進而纖維組織增生及鈣質(zhì)沉著，動脈中層的逐漸蛻變和鈣化，導致動脈壁增厚變硬、血管腔狹窄。AS發(fā)生機制包括脂質(zhì)浸潤學說、血栓形成學說、平滑肌細胞克隆學說、損傷反應學說、炎癥學說等[1,2]。1993年Ross提出損傷-反應學說，于1999年在損傷-反應學說基礎(chǔ)上提出了廣為接受的“AS是一種慢性炎癥疾病”[3]。研究表明細胞質(zhì)銜接分子腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3交聯(lián)蛋白2(TRAF3IP2)在AS斑塊發(fā)展和易損性中起著因果作用，可誘導多種促炎介質(zhì)的表達，因此TRAF3IP2可作為動脈粥樣硬化血管疾病的潛在治療靶點。

1 TRAF3IP2與動脈粥樣硬化

1.1 TRAF3IP2

腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TRAF)家族是胞內(nèi)銜接蛋白，能直接或間接與腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素-1(IL-1)等結(jié)合，介導多種下游信號通路傳導，包括NF-κB信號通路，從而影響細胞增殖、分化和凋亡，并調(diào)控多種生物學過程。TRAF蛋白家族共有TRAF1、TRAF2、TRAF3、TRAF4、TRAF5、TRAF6、TRAF7[4]等7個成員。受體作用蛋白(RIP)是NF-κB信號通路的關(guān)鍵銜接蛋白，可與IKKγ結(jié)合激活I(lǐng)KK。RIP蛋白家族包括RIP1、RIP2、RIP3、RIP4、RIP5、RIP6、RIP7等7個成員[5]。在大多數(shù)TRAF依賴型信號通路中，RIP都參與其中。TRAF3IP2基因定位于6號染色體長臂(6q21)，通過與TRAF5結(jié)合影響IL-17信號傳導，進而活化NF-κB[6]。TRAF3IP2作為氧化還原敏感的細胞質(zhì)銜接蛋白，是IKK/NF-κB的上游調(diào)節(jié)因子,在冠心病等動脈粥樣硬化疾病中起重要作用[7,8]。

1.2 TRAF3IP2在動脈粥樣硬化中的作用

脂質(zhì)代謝障礙是動脈粥樣硬化的病變基礎(chǔ)。低密度脂蛋白(LDL)在氧化應激狀態(tài)下被氧化形成氧化LDL(Ox-LDL)[9]。Ox-LDL大量存在于動脈粥樣斑塊中，在AS的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用，是動脈粥樣硬化的獨立危險因素。Ox-LDL和高糖可導致內(nèi)皮細胞功能損傷，分泌黏附分子、趨化蛋白以及集落刺激因子，進而促使單核細胞的浸潤、增殖和積聚[10]。Ox-LDL可通過TRAF3IP2誘導血管內(nèi)皮細胞分泌細胞黏附分子-1(VCAM-1)及細胞間黏附分子-1(ICAM-1)表達，促進單核細胞與內(nèi)皮細胞的牢固粘附以及單核細胞向內(nèi)皮下的遷移[11]。TRAF3IP2基因敲除可使Ox-LDL誘導的黏附分子表達和體外內(nèi)皮-單核細胞黏附減弱，其基因缺失抑制了單核細胞對動脈壁的黏附。Ox-LDL不僅是慢性氧化應激的產(chǎn)物，又是氧化應激有效誘導劑，并且過度的氧化應激會導致內(nèi)皮功能障礙。在內(nèi)皮細胞中，Ox-LDL通過NADPH氧化酶(Nox)誘導產(chǎn)生活性氧(ROS)而發(fā)揮促氧化作用。在已知的7種Nox同型中，內(nèi)皮細胞表達Nox1、Nox2、Nox4和Nox5，其中Nox1、Nox2和Nox4可誘導TRAF3IP2的表達[11-13]，且用Nox抑制劑DPI或Nox2敲除預處理可顯著減弱TRAF3IP2誘導。Ox-LDL誘導的人原發(fā)性冠狀動脈內(nèi)皮細胞死亡通過敲除TRAF3IP2顯著減弱。這些結(jié)果表明Ox-LDL誘導的內(nèi)皮細胞死亡和功能障礙是通過TRAF3IP2介導的。此外，TRAF3IP2基因缺失逆轉(zhuǎn)了Ox-LDL誘導的乙酰膽堿介導的血管收縮受損，表明TRAF3IP2在導致AS形成的三種Ox-LDL誘導的病理現(xiàn)象中起關(guān)鍵作用：內(nèi)皮功能障礙、損傷及血管舒張功能受損[14]。促動脈粥樣硬化斑塊形成的主要細胞，包括血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞及巨噬細胞均表達TRAF3IP2。TRAF3IP2基因缺失不僅減少了ApoE-/-小鼠斑塊的發(fā)育，而且增加了斑塊穩(wěn)定性[7]。Valente等[14]研究表明高密度脂蛋白3(HDL3)和AMP依賴的蛋白激酶(AMPK)激活劑抑制TRAF3IP2表達并逆轉(zhuǎn)Ox-LDL的促凋亡作用。因此以TRAF3IP2作為治療靶向可抑制動脈粥樣硬化血管疾病的發(fā)生和發(fā)展。

2 IKK與動脈粥樣硬化

2.1 IKK

IκB激酶(IKK)復合物包括催化亞基IKKα和IKKβ以及調(diào)節(jié)亞基NEMO/IKKγ[15]。TRAF3IP2在白細胞介素-17(IL-17)介導的自身免疫和炎癥信號傳導中起關(guān)鍵作用，其可直接與IL-17受體相互作用，激活炎癥通路中的各種下游分子。TRAF3IP2位于IKK的上游，是IKK/NF-κB的調(diào)節(jié)因子，與IKK物理結(jié)合后可激活 NF-κB信號通路[11]。IKK在NF-κB信號通路活化中起重要作用,其中IKKβ是IKK復合物的主要催化亞基，是炎癥介質(zhì)激活NF-κB所必需的[16]。當TNF-α、炎癥因子、紫外線、脂多糖(LPS)等外界刺激時，細胞因子與細胞膜表面的TNF受體結(jié)合后，TNF受體發(fā)生多聚化并與細胞質(zhì)中腫瘤壞死因子受體關(guān)聯(lián)死亡蛋白質(zhì)(TRADD)發(fā)生相互作用，TRADD招募TRAF和RIP，由RIP將信號傳遞給IKK。IKK激活能使IκB的α亞基的Ser32和Ser36殘基以及β亞基的Ser19和Ser23殘基磷酸化。IκB隨即從p50/p65/IκB異源三聚體中釋放出來，泛素化修飾后經(jīng)蛋白酶體降解。進而NF-κB得以暴露其核定位序列(nuclear localization signals,NLS)，迅速從細胞質(zhì)進入細胞核內(nèi)，與核內(nèi)DNA上的特異序列相結(jié)合，從而啟動或增強相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，參與炎癥、感染、免疫反應的調(diào)節(jié)[17]。

2.2 IKK在動脈粥樣硬化中的作用

巨噬細胞源性泡沫細胞是早期動脈粥樣硬化病變的主要細胞，并且巨噬細胞在動脈粥樣硬化的各個階段都起著關(guān)鍵作用。IKKα在調(diào)節(jié)巨噬細胞蛋白激酶B(Akt)信號傳導中至關(guān)重要，Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，調(diào)節(jié)多種細胞生長過程。IKKα基因敲除或IKKα抑制劑可抑制巨噬細胞中Akt磷酸化，并且通過促巨噬細胞凋亡抑制早期動脈粥樣硬化[18]。Sui等[16]報告了血管平滑肌細胞(VSMC)中IKKβ的敲除保護了LDL受體缺陷(LDLR-/-)小鼠免受飲食誘導的動脈粥樣硬化。Zhu等[19]用N-乙酰基-絲氨酰-天冬氨酰-賴氨酰-脯氨酸(Ac-SDKP)預處理人冠狀動脈內(nèi)皮細胞可降低TNF-α刺激的IKK磷酸化和IKKβ蛋白水平，從而下調(diào)了NF-κB和ICAM-1的表達。Valente等[14]研究表明IKKβ的敲除減弱了Ox-LDL誘導的p65激活。這些結(jié)果證明了IKK在動脈粥樣硬化中的關(guān)鍵作用。

3 NF-κB與動脈粥樣硬化

3.1 NF-κB及其抑制蛋白IκB

NF-κB是從B淋巴細胞的細胞核提取物中找到的轉(zhuǎn)錄因子，作為真核細胞轉(zhuǎn)錄因子Rel家族成員之一，廣泛存在于各種哺乳動物細胞中，能與免疫球蛋白kappa輕鏈基因的增強子B序列GGGACTTTCC特異性結(jié)合，進而促進κ輕鏈基因表達，控制著許多參與炎癥和免疫反應的基因表達[2,20]。迄今為止，在哺乳動物細胞內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5種NF-κB/Rel家族成員，即RelA(即p65)、RelB、C-Rel、p50/NF-κB1(即p50/RelA)和p52/NF-κB2[21]。這些成員均有一個約300個氨基酸高度保守的Rel同源結(jié)構(gòu)域(Rel homology domain,RHD)，是NF-κB與靶基因DNA序列的特異性結(jié)合區(qū)域，可介導Rel蛋白形成同源或異源二聚體。

IκB是NF-κB的抑制蛋白，包括p100、p105、IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、Bcl-3、和IκB-R[22]。大部分IκB的C端含有3-8個錨蛋白重復基序，并通過該基序與NF-κB結(jié)合，覆蓋其Rel同源結(jié)構(gòu)域的核定位序列(nuclear localization signals，NLS)，抑制NF-κB的活性。IκB的N端是信號反應區(qū)，包含絲氨酸磷酸化和泛素化位點，在IκB的誘導降解中發(fā)揮重要作用。通常情況下，細胞質(zhì)中的NF-κBp65、p50與抑制蛋白IκB結(jié)合成三聚體復合物[17]，NF-κB以潛伏狀態(tài)存在。

3.2 NF-κB在動脈粥樣硬化中的作用

3.2.1NF-κB損傷血管內(nèi)皮細胞 當血管內(nèi)皮細胞受到各種刺激因素的長期作用，如Ox-LDL、ROS、高糖、IL-18、醛固酮、AngⅡ、高級氧化蛋白產(chǎn)物(AOPPs)等，可誘導TRAF3IP2表達，從而激活NF-κB，并誘導產(chǎn)生各種細胞類型的促炎介質(zhì)，最終導致內(nèi)皮細胞功能障礙、細胞凋亡和血管舒張受損[14]。活化的內(nèi)皮細胞分泌多種細胞因子，包括VCAM-1、ICAM-1、IL-8及E-選擇素(E-selectin)等。這些細胞因子促使單核細胞黏附于血管內(nèi)皮細胞,又使其向內(nèi)膜遷移,使內(nèi)皮細胞損傷程度增加。血管內(nèi)皮細胞受損后激活NF-κB信號通路，NF-κB通過上調(diào)VCAM-1、ICAM-1的表達，參與單核細胞向內(nèi)皮下遷移與浸潤的全過程。研究發(fā)現(xiàn)[23]，抑制NF-κB信號通路能下調(diào)細胞因子的表達。

3.2.2NF-κB促進血管平滑肌細胞遷移與增殖 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)能降解或重塑細胞外基質(zhì)(ECM)和基底膜，使血管內(nèi)皮細胞通透性增加，促進VSMC的遷移增殖，并影響粥樣斑塊的穩(wěn)定性，從而加劇AS的進展。其中MMP-9是調(diào)節(jié)VSMC遷移和增殖的重要細胞因子，NF-κB信號通路的活化可以上調(diào)MMP-9的表達，促進VSMC遷移和增殖，進而導致炎癥反應增強，影響粥樣斑塊的穩(wěn)定性，促進動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[24,25]。在AS中，NF-κB信號通路的激活是VSMC遷移與增殖的必須環(huán)節(jié)。

3.2.3NF-κB誘導單核細胞黏附 血管內(nèi)皮細胞受到損傷時,單核細胞黏附于血管內(nèi)皮細胞,并向內(nèi)膜下遷移,轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉毎＞奘杉毎砻娴那宓婪蚴荏wSR-A、SR-B、LOX-1等可識別脂質(zhì)，進而吞噬形成巨噬細胞源性泡沫細胞，促進動脈粥樣硬化斑塊的形成及破裂。NF-κB的活化可調(diào)控巨噬細胞分泌的促炎因子的表達，如IL-1β、IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等，這些促炎因子反過來又可進一步活化NF-κB，形成惡性循環(huán)，導致級聯(lián)放大作用，促進AS的發(fā)展。Akhtar等[26]研究表明，在急性冠脈綜合征患者中，外周血單核細胞及巨噬細胞損傷可以激活NF-κB信號通路。

4 結(jié)語與展望

盡管現(xiàn)代醫(yī)學和介入手術(shù)取得了巨大進步，但動脈粥樣硬化引起的缺血性血管疾病仍然是導致全球死亡和殘疾的主要原因。目前普遍認為炎癥在動脈粥樣硬化中起重要作用。本文就TRAF3IP2/IKK/NF-κB信號通路在AS中的致病機理進行闡述。從抗炎角度考慮，通過干預炎癥信號通路抑制促炎因子介導的炎癥反應，可延緩動脈粥樣病變的發(fā)生和發(fā)展，為防治AS提供新的視角和思路。