核因子κB與糖尿病腎病關(guān)系的研究進(jìn)展

趙建芹(綜述)，姜兆順，穆 紅，韓晨東(審校)

(濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院內(nèi)分泌科，濟(jì)南250031)

常見的微血管并發(fā)癥，是糖尿病患者的主要死因之一。目前DN的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，研究表明，炎癥機(jī)制在DN的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用，并有學(xué)者提出把DN看作一種由代謝紊亂引起的炎癥性疾?。?］?，F(xiàn)就炎性反應(yīng)因子核因子κB(nuclear factor－kappa B，NF－κB)及其在 DN 中的作用進(jìn)行簡要綜述。

1 NF-κB的結(jié)構(gòu)及組成

NF－κB 是由Sen和Baltimore在1986 年［2］分析B淋巴細(xì)胞核抽提物時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種能與免疫球蛋白κ輕鏈基因的增強(qiáng)子κB序列特異結(jié)合的核蛋白因子。研究表明，NF－κB廣泛存在于多種有核細(xì)胞內(nèi)，NF－κB的家族成員包括:NF－κB1(p50/p105)、NF－κB2(p52/p100)、RelA(p65)、RelB、c－Rel，因此，該家族也稱之為NF－κB/Rel家族。在靜息狀態(tài)下，該家族成員以同源或異源二聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，其中以p50/p65二聚體最常見。NF－κB/Rel家族成員的共同特征是每個(gè)家族成員的氨基末端都有一個(gè)由約300個(gè)氨基酸組成的Rel同源結(jié)構(gòu)域(Rel homology domain，RHD)，該區(qū)包含 DNA結(jié)合區(qū)、二聚體化區(qū)、核定位信號(hào)(nuclear location signal，NLS)區(qū)，分別負(fù)責(zé)與DNA上κB序列的結(jié)合、與其同源或異源性亞基形成二聚體及與NF－κB抑制蛋白(inhibitory kappa B，IκB)家族成員的相互結(jié)合等。根據(jù)羧基末端序列的不同將NF－κB家族成員分為兩大類:一類包含 RelA(p65)、RelB、c－Rel，這類成員的的羧基末端序列中含有反式激活結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域富含絲氨酸、酸性及疏水性氨基酸，能直接作用于轉(zhuǎn)錄元件，激活轉(zhuǎn)錄過程;另一類包含p50和p52，其羧基末端序列均不含有反式激活結(jié)構(gòu)域，不能激活轉(zhuǎn)錄過程。p50和p52分別由前體蛋白p105和p100水解而來，在p105和p100的氨基端均含有RHD區(qū)，并且在羧基端部分均含有錨蛋白重復(fù)基序。因此它們既屬于核因子κB蛋白家族，又屬于核因子κB抑制蛋白家族。

哺乳動(dòng)物中 IκB 家族的成員包括:IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBδ、Bcl－3、p105 和 p100。IκB 家族成員的共同特征為羧基末端均含有3～7個(gè)錨蛋白重復(fù)序列，每個(gè)重復(fù)序列由30～33個(gè)氨基酸殘基組成，可與NF－κB二聚體上 RHD的氨基酸殘基結(jié)合，掩蓋NF－κB的 NLS，從而抑制 NF－κB 的核移位。

2 NF-κB的經(jīng)典激活途徑

靜息狀態(tài)時(shí)，NF－κB的 p65亞基與其抑制性蛋白IκB單體非共價(jià)結(jié)合，覆蓋 p50蛋白的 NLS，使NF－κB與IκB形成三聚體以失活狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞受到細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor－α，TNF－α)和應(yīng)激反應(yīng)如缺氧、細(xì)菌及其產(chǎn)物、尿蛋白、蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)、血管緊張素Ⅱ(angiotensionⅡ，AngⅡ)等信號(hào)刺激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的NF－κB誘導(dǎo)性激酶首先被激活，然后NF－κB誘導(dǎo)性激酶進(jìn)一步激活 IκB激酶復(fù)合物，后者可使三聚體中IκB氨基端兩個(gè)保守的Ser殘基磷酸化。IκB的磷酸化導(dǎo)致其自身氨基端第21和22位賴氨酸殘基在泛素連接酶的催化下與多個(gè)泛素分子共價(jià)結(jié)合。經(jīng)過以上磷酸化和泛素化，IκB的構(gòu)象發(fā)生改變并被ATP依賴性26S蛋白酶體識(shí)別并降解，導(dǎo)致 IκB與 NF－κB的 RHD 區(qū)分離，暴露 p50蛋白的核定位信號(hào)區(qū)，NF－κB得以激活，并移位進(jìn)入胞核，入核的NF－κB與靶基因上的κB序列特異結(jié)合，從而上調(diào)靶基因的表達(dá)。

3 NF-κB與PN

在腎臟的腎小球系膜細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞和由血液循環(huán)進(jìn)入腎臟的血液免疫細(xì)胞中均存在NF－κB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。糖尿病狀態(tài)下葡萄糖自身氧化［3］、蛋白非酶糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end product，AGEs)生成［4］、多元醇途徑活性增強(qiáng)均可導(dǎo)致NF－κB激活，蛋白尿增加、腎小球硬化、小管間質(zhì)纖維化。研究發(fā)現(xiàn)在糖尿病腎病的局部腎組織中過度激活的NF－κB參與了多種炎性因子、趨化因子、促纖維化因子的合成、細(xì)胞外基質(zhì)交聯(lián)以及成纖維細(xì)胞的分化過程，參與了多種炎性反應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。李薈芹等［5］研究報(bào)道，糖尿病鼠的腎小球細(xì)胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule－1，ICAM－1)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達(dá)增加，應(yīng)用NF－κB 抑制劑能夠顯著降低 ICAM－1、VEGF 的表達(dá)水平，提示可能通過NF－κB途徑參與DN的發(fā)生、發(fā)展。

3.1 高血糖與 NF－κB Ibrahim 等［6］發(fā)現(xiàn) PKC 在糖尿病腎病患者表達(dá)增加。體外試驗(yàn)顯示，高糖可以通過PKC－NF－κB依賴途徑誘導(dǎo)大鼠系膜細(xì)胞ICAM－1等細(xì)胞因子的表達(dá)增加，參與DN的發(fā)生、發(fā)展［7］。Ha等［8］研究發(fā)現(xiàn)，高糖可通過PKC及活性氧途徑活化腎小球系膜細(xì)胞中 NF－κB，且活化的 NF－κB 可上調(diào)單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein－1，MCP－1)的表達(dá)，用 PKC 及活性氧抑制劑不但可以有效抑制NF－κB的活化，還可以抑制MCP－1的表達(dá)。

3.2 腎素－血管緊張素系統(tǒng)與NF－κB 糖尿病狀態(tài)下，腎素－血管緊張素系統(tǒng)(renin－angiotensin system，RAS)活性增高，尤其是腎組織中AngⅡ含量增加，AngⅡ可通過特異性受體(AT1 和 AT2)激活 NF－κB［9］。研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素原基因及血管緊張素Ⅱ1型受體(AT1R)基因的啟動(dòng)子區(qū)域含有NF－κB的結(jié)合序列，提示激活后的NF－κB既可增加血管緊張素原表達(dá)，又可增加AT1R的表達(dá)，從而增加了AngⅡ－AT1R的作用，并形成一個(gè)正反饋環(huán)，促進(jìn)DN的進(jìn)展。Takase等［10］研究亦發(fā)現(xiàn)，蛋白尿可誘導(dǎo)腎內(nèi) NF－κB依賴性的AngⅡ水平增高。由此可見，RAS除了引起局部腎臟血流動(dòng)力學(xué)的改變，參與DN發(fā)展外，還可通過與靶細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合激活NF－κB途徑，參與單核巨噬細(xì)胞浸潤、炎性反應(yīng)、腎小球硬化及腎小管間質(zhì)纖維化。

3.3 細(xì)胞因子與NF－κB 細(xì)胞因子在DN發(fā)病中涉及炎性反應(yīng)、血流動(dòng)力學(xué)改變、細(xì)胞外基質(zhì)代謝、細(xì)胞增殖等方面，MCP－1、ICAM－1、白細(xì)胞介素 1β(interleukin－1β，IL－1β)、TNF－α 的相應(yīng)的靶基因上均有NF－κB的結(jié)合位點(diǎn)，NF－κB 活化后可促進(jìn)相應(yīng)靶基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)。轉(zhuǎn)化生長因子 β1(transforming growth factor－β1，TGF－β1)與 NF－κB 的關(guān)系非常密切。TGF－β1作為一種前纖維化細(xì)胞因子，可減少細(xì)胞外基質(zhì)的分解，并促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積增加，而且能誘導(dǎo)炎性細(xì)胞浸潤和成纖維細(xì)胞的增生。由于TGF－β1基因啟動(dòng)子區(qū)域并沒有 NF－κB的結(jié)合位點(diǎn)，因此NF－κB可能并不是直接調(diào)節(jié) TGF－β1表達(dá)。研究顯示，TGF－β1的激活劑轉(zhuǎn)谷酰氨酶的啟動(dòng)與轉(zhuǎn)錄由NF－κB調(diào)控。另有研究認(rèn)為，NF－κB 可能是通過增加AngⅡ－AT1R活性而增加TGF－β1表達(dá)。但具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.4 AGEs與NF－κB 既往的研究多將高血糖作為NF－κB激活的主要原因，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為因血糖控制不佳導(dǎo)致糖尿病個(gè)體產(chǎn)生大量的AGEs，而后者是糖尿病慢性并發(fā)癥的重要損害因子，其與內(nèi)皮細(xì)胞膜表面的AGEs受體結(jié)合進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子 NF－κB，導(dǎo)致 ICAM－1、MCP－1 等化學(xué)因子的釋放增多［11］。而這些細(xì)胞因子均參與了糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展。

3.5 脂質(zhì)過氧化與NF－κB 1982年，Moorhead提出“脂質(zhì)腎毒性”假說。隨后一系列研究證實(shí)，高脂血癥可直接通過系膜損傷發(fā)展為腎小球硬化，其原理可能是氧化型低密度脂蛋白可促進(jìn)動(dòng)脈壁的NF－κB表達(dá)。

3.6 遺傳與NF－κB 在部分糖尿病患者中，DN的發(fā)生表現(xiàn)出家庭聚集現(xiàn)象，另外，不同種族間DN的發(fā)生率也存在差異，這提示DN的發(fā)生于遺傳因素有一定關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，攜有NF－κB A10等位基因的個(gè)體比攜帶NF－κB A14等位基因的個(gè)體更易患1型糖尿病，且其腎臟的損害比率也增高［12］，但相關(guān)報(bào)道較少，有待于深入研究。

4 調(diào)控NF-κB活性藥物在DN中的應(yīng)用

4.1 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑和AngⅡ受體拮抗劑用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑或AngⅡ受體拮抗劑治療后，可減少尿蛋白排泄，對(duì)腎臟有保護(hù)作用，長期大劑量服用AngⅡ受體拮抗劑可以抑制NF－κB的表達(dá)［13］。

4.2 他汀類藥物 他汀類藥物對(duì)DN患者腎臟的保護(hù)作用，除了能降低血脂外，還可抑制由NF－κB的激活而引起的炎性因子的表達(dá)，改善異常腎血流動(dòng)力學(xué)及抗氧化等非依賴降脂的腎保護(hù)作用，從而延緩DN 的進(jìn)展［14］。

4.3 胰島素增敏劑 Dandona小組研究發(fā)現(xiàn)，肥胖的2型糖尿病患者服用曲格列酮(400 mg/d)4周后，外周血單核細(xì)胞NF－κB活性明顯受到抑制，IκB蛋白水平顯著升高，血漿MCP－1等炎性細(xì)胞因子濃度明顯下降［15］。Ohga等［16］對(duì) SD 大鼠研究證明，噻唑烷二酮類類藥物能抑制糖尿病腎組織NF－κB的激活，抑制ICAM－1的表達(dá)及巨噬細(xì)胞浸潤，對(duì)DN腎臟起到保護(hù)作用。

4.4 抗氧化劑 糖尿病患者體內(nèi)存在明顯的氧化應(yīng)激損傷，高血糖可通過PKC及活性氧途徑激活腎小球系膜細(xì)胞的NF－κB，因此，抗氧化治療能夠抑制NF－κB 的活化。Hofmann等［17］對(duì) 1 型和 2 型 DM 患者外周血單核細(xì)胞NF－κB活性進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有DN并發(fā)癥的患者 NF－κB表現(xiàn)出更高的結(jié)合活性，而應(yīng)用抗氧化劑α硫辛酸干預(yù)后發(fā)現(xiàn)NF－κB結(jié)合活性比先前降低了38%。

4.5 胰島素 De Oliveira等［18］研究顯示胰島素能夠減少用糖化牛血清白蛋白培養(yǎng)的主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞上NF－κB的表達(dá)，并且增加過氧化物酶增殖物激活受體γ的表達(dá)，從而起到保護(hù)血管平滑肌的作用。

5 小結(jié)

NF－κB可調(diào)控多種與炎性反應(yīng)、免疫反應(yīng)有關(guān)的細(xì)胞因子、黏附分子、趨化因子等基因的表達(dá)，從而促進(jìn)糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展，在DN的病程進(jìn)展過程中具有非常廣泛而且重要的作用，NF－κB是糖尿病腎病治療的一個(gè)靶點(diǎn)，從抑制NF－κB的活化入手，探索防治DN的有效方法，有望給DN的治療帶來新的思路。

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