腦缺血后核因子-кB信號(hào)通路對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化增殖的影響

徐思思 張雪竹 劉金鳳 孫金平 張 瑩

(天津中醫(yī)藥大學(xué),天津 300193)

核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)中，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞(AC)、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，能誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子、黏附分子和炎性介質(zhì)的表達(dá)〔1〕。腦缺血后，NF-κB與AC的活化增殖密切相關(guān)，是參與腦損傷后炎癥反應(yīng)的重要信號(hào)調(diào)控因子〔2〕，被許多專家認(rèn)為是炎癥反應(yīng)的中心環(huán)節(jié)，在腦缺血中的作用日益受到重視。

1 NF-κB和κB抑制蛋白(IκBs)

NF-κB最初于1986年在B淋巴細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，它能與免疫球蛋白κ輕鏈增強(qiáng)子特異性結(jié)合〔3〕。哺乳動(dòng)物的NF-κB Rel家族成員包括Rel-A(p65)、Rel-B、c-Rel、NF-κB1(p50/p105)和 NF-κB2(p52/p100)。它們都有由較長(zhǎng)的氨基酸末端組成的N端區(qū)域，稱為Rel同源結(jié)構(gòu)區(qū)。Rel同源結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)含二聚體化區(qū)、核定位信號(hào)區(qū)和DNA結(jié)合區(qū)。此外，Rel-A、c-Rel 和 Rel-B羧基端含有轉(zhuǎn)錄激活域〔4〕。NF-κB在體內(nèi)有兩種存在形式：由多肽p50和p65兩個(gè)亞基形成p50/p65同源二聚體及p50/p65異源二聚體，位于細(xì)胞核中。其中發(fā)揮主要生理功能的是后者。IκBs是另一個(gè)蛋白質(zhì)分子家族，在NF-κB活化的途徑中起著關(guān)鍵的分子開關(guān)作用，包括6種成分，IκBα、-β、-γ、-ε、-δ、bcl-3，每個(gè)成員都有6或7個(gè)錨蛋白重復(fù)片段和與降解有關(guān)的C端PEST序列。IκBs主要對(duì)NF-κB的活化起抑制作用。

2 NF-κB活化和信號(hào)傳導(dǎo)通路

NF-κB 的活化與調(diào)控機(jī)制比較復(fù)雜。當(dāng)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，IκBs覆蓋NF-κB的p65亞基及核定位信號(hào)，通過(guò)非共價(jià)鍵形式，與NF-κB形成三聚體復(fù)合物，使之以無(wú)活性的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，阻止NF-κB進(jìn)入胞核與目標(biāo)基因啟動(dòng)子區(qū)域的特定序列結(jié)合，從而抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性。當(dāng)受到缺血缺氧、炎性介質(zhì)和細(xì)胞因子等細(xì)胞外信號(hào)刺激時(shí)，信號(hào)首先通過(guò)一個(gè)或多個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)激活I(lǐng)κB激酶(IκK)，繼而IκBα的氨基末端第32、36位絲氨酸殘基(IκBβ的第19、23位絲氨酸殘基，IκBε第157、161位絲氨酸殘基)被磷酸化〔5〕，磷酸化的ⅠκBs在泛蛋白連接酶的作用下，其N端賴氨酸分別被共價(jià)結(jié)合2分子的泛蛋白，構(gòu)象發(fā)生改變，泛素化的IκBs進(jìn)一步被ATP依賴性26 S蛋白酶小體識(shí)別并降解〔6〕，釋放NF-κB二聚體，使得活化的NF-κB快速易位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與相應(yīng)靶基因調(diào)控元件的κB序列結(jié)合，調(diào)控細(xì)胞因子等的表達(dá)。同時(shí)，被降解的IκBs迅速合成，重新進(jìn)入細(xì)胞核與NF-κB結(jié)合成無(wú)活性三聚體復(fù)合物，繼續(xù)完成上述活化過(guò)程，由此實(shí)現(xiàn)NF-κB活化與失活的循環(huán)，完成NF-κB作為一種核轉(zhuǎn)錄因子而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的功能。這是NF-κB經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)通路。此外有研究〔7〕發(fā)現(xiàn)，紫外線也可激活NF-κB。紫外線通過(guò)激活酪蛋白激酶2引起IκBα的羧基端磷酸化，從而引起IκBα泛素化后降解。酪蛋白激酶2的激活不依賴IκK，而是通過(guò)p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)，因此P38-CK2-IκBα 也是激活NF-κB的途徑之一。

在體內(nèi),NF-κB的活化過(guò)程受到精細(xì)調(diào)控，包括正反饋和負(fù)反饋兩種調(diào)節(jié)。NF-κB和IκBs互相調(diào)節(jié)對(duì)方的激活。腫瘤壞死因子(TNF)和白細(xì)胞介素(IL)-1是NF-κB的兩個(gè)重要誘導(dǎo)因子，參與構(gòu)成NF-κB的正反饋調(diào)節(jié)。細(xì)胞外信號(hào)刺激引起NF-κB的激活可增加TNF和IL-1的表達(dá)，使其產(chǎn)生和釋放增多，反過(guò)來(lái)激活NF-κB，使TNF-α 和 IL-1β 產(chǎn)生和釋放增多，導(dǎo)致最初的炎癥信號(hào)進(jìn)一步放大。而NF-κB的負(fù)反饋調(diào)節(jié)主要通過(guò)p105和IκBα來(lái)執(zhí)行。p105及IκBα的基因均有NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)，NF-κB活化后可上調(diào)這些基因的表達(dá)，將NF-κB限制在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，下調(diào)細(xì)胞核中NF-κB的活性。

3 腦缺血后AC異?；罨鲋?/h2>

AC能夠合成多種神經(jīng)遞質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)因子，為神經(jīng)元提供營(yíng)養(yǎng)支持，對(duì)調(diào)節(jié)突觸活性及神經(jīng)再生和神經(jīng)修復(fù)起重要作用〔8〕。細(xì)胞周期是細(xì)胞生命活動(dòng)的基本過(guò)程，報(bào)道研究顯示，AC具有活躍的細(xì)胞周期，在腦缺血刺激下，細(xì)胞周期異常激活，使AC進(jìn)入快速繁殖通道，胞體肥大、腫脹、突起增多、延長(zhǎng)〔9〕，早期能夠分泌神經(jīng)生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子等細(xì)胞因子，利于軸突再生和修復(fù)，對(duì)于維持腦微環(huán)境及防止神經(jīng)元死亡起一定的作用；隨著周期超?？焖龠\(yùn)行，AC大量分泌炎癥介質(zhì)，能表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)-Ⅰ類和Ⅱ類分子，參與腦內(nèi)的局部炎性反應(yīng)，反過(guò)來(lái)誘導(dǎo)更多的AC活化，導(dǎo)致局部組織損傷，影響結(jié)構(gòu)重建和神經(jīng)功能修復(fù)〔10，11〕。

4 NF-κB與AC異?；罨鲋趁芮邢嚓P(guān)

AC的異?；罨鲋撑cNF-κB密切相關(guān)〔12〕。Gabriel等〔13〕研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血后梗死區(qū)域內(nèi)反應(yīng)性AC上的p65被大量誘導(dǎo)并表達(dá)上調(diào)，腦缺血后4～15 d后，缺血核心以小膠質(zhì)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞為主,而缺血周圍區(qū)以AC為主，p65活性可見于AC中。這表明，NF-κB激活參與了腦缺血性損傷，誘導(dǎo)了AC的活化增殖。Schneider等〔14〕實(shí)驗(yàn)證明腦缺血小鼠缺血半球的NF-κB被激活，而p65基因敲除小鼠的AC變性減輕，缺血性腦損傷明顯減輕。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果均顯示，腦缺血后相較正常腦組織，缺血腦組織中NF-κB表達(dá)明顯增強(qiáng)〔15〕，促使AC發(fā)生腫脹、過(guò)度肥大增生和增殖反應(yīng)，并出現(xiàn)反應(yīng)性AC化〔16〕。若抑制NF-κB 的活性，則可降低反應(yīng)性膠質(zhì)增生的水平，減少AC的活化增殖，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)，證明NF-κB能夠促進(jìn)反應(yīng)性膠質(zhì)增生〔17〕。神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)是AC增生的標(biāo)志物，在GFAP基因啟動(dòng)子上有NF-κB結(jié)合位點(diǎn)，將AC轉(zhuǎn)染NF-κB活化抑制因子編碼序列后，GFAP表達(dá)明顯下調(diào)，提示NF-κB在AC增殖中發(fā)揮關(guān)鍵作用〔18〕。

5 多種炎癥因子經(jīng)由NF-κB通路誘導(dǎo)AC活化增殖

腦缺血后強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)是造成腦組織繼發(fā)性損傷的因素之一。多種炎癥介質(zhì)基因(TNF-α、IL-1β、IL-6等)的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中存在一個(gè)或多個(gè)NF-κB的特異結(jié)合位點(diǎn)，其表達(dá)受NF-κB調(diào)控。缺血刺激后，NF-κB通過(guò)正反饋調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)細(xì)胞因子和黏附分子的進(jìn)一步表達(dá)，形成瀑布級(jí)聯(lián)效應(yīng)，造成持續(xù)放大的炎癥反應(yīng)〔19〕，因此，NF-κB在炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。同時(shí)，這些炎癥因子是細(xì)胞周期的有力激活劑，能顯著促進(jìn)AC活化增殖〔20～22〕，NF-κB是它們誘導(dǎo)AC活化增殖的最后效應(yīng)通道。TNF-α是最重要的NF-κB激活劑之一，腦缺血后主要由AC分泌產(chǎn)生，通過(guò)TNF-R1激活上述NF-κB經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)通路，引發(fā)炎癥反應(yīng)，加重腦組織水腫和腦缺血損傷。加入 NF-κB阻斷劑 SN50，與NF-κB p50特異性結(jié)合，可阻止p50與TNF-α的κB基序結(jié)合，中止TNF-α的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)，減輕炎癥反應(yīng)的發(fā)生。TNF-α還可促進(jìn)AC表達(dá)磷脂酶C(PLC)和二酰甘油(DAG)，通過(guò)順次激活DAG-蛋白激酶C(PKC)和MAPK-NF-κB通路誘導(dǎo)AC活化〔23，24〕，并導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的泛化和持續(xù)。IL-1β對(duì)炎癥反應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用〔25〕。腦缺血后，IL-1β通過(guò)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與TNF共同激活NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)?；罨腘IK激活I(lǐng)κK，使INKκB降解，NF-κB激活，從而使AC從穩(wěn)定態(tài)進(jìn)入激活態(tài)和增殖態(tài)，調(diào)控炎癥反應(yīng)的進(jìn)行〔26〕。此外，IL-1β還能激活MAPK/C-Jun N末端蛋白激酶(JNK)信號(hào)通路。其作用機(jī)制可能是IL-1β與AC膜上的IL-1R1結(jié)合后，激活下游的多個(gè)蛋白激酶，如MAPK中的JNK，引起NF-κB發(fā)生核轉(zhuǎn)位，觸發(fā)目的基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。NF-κB被IL-1β激活后，又能誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。AC是腦內(nèi)IL-6的主要來(lái)源，腦損傷后IL-6分泌增加，并以自分泌方式作用于AC，促使其進(jìn)一步活化。自由基等內(nèi)源性活性氧類物質(zhì)直接促進(jìn)AC突觸前膜釋放谷氨酸。谷氨酸與其受體結(jié)合后，引起胞內(nèi)鈣超載，導(dǎo)致DAG-PKC和IP3-Ca2+兩條通路激活，最終經(jīng)由NF-κB通路誘導(dǎo)AC活化〔27〕。脂多糖(LPS)亦可誘導(dǎo)AC活化。LPS作用AC后引起p38磷酸化，激活MAPK通路，促進(jìn)NF-κB的活化，激活的NF-κB進(jìn)一步促進(jìn)炎癥因子的釋放，加重炎癥反應(yīng)的進(jìn)行〔28～30〕。LPS還可以活化瞬時(shí)受體電位通道(TRPC)通道導(dǎo)致胞外鈣內(nèi)流，經(jīng)DAG-PKC和IP3-Ca2+通路，激活NF-κB誘導(dǎo)AC活化。抑制NF-κB的活性，就能抑制TNF-α、IL-1β等炎性因子的過(guò)量表達(dá)，減輕AC的活化增殖，抑制炎癥過(guò)激反應(yīng)的瓶頸環(huán)節(jié)，從而對(duì)整個(gè)炎癥級(jí)聯(lián)瀑布具有抑制作用?？梢?，NF-κB既是AC炎癥反應(yīng)的核心，又是各種致炎因子誘導(dǎo)AC活化增殖的最后效應(yīng)通道。

綜上，NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路對(duì)AC的活化增殖和調(diào)控AC炎癥反應(yīng)有重要作用。腦缺血后，細(xì)胞周期激活，AC快速活化增殖，合成表達(dá)多種炎性介質(zhì)，激活NF-κB，活化的NF-κB繼而誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。但AC激活的程序是怎樣的，如何通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期來(lái)抑制AC的激活，建立有效的早期神經(jīng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)腦缺血治療上的突破，NF-κB對(duì)于AC的具體作用機(jī)制、作用時(shí)間、激活的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及相關(guān)聯(lián)系尚不確定。NF-κB作用的雙向性造成AC也具雙向特征，因此對(duì)AC激活的后果及影響的具有不確定性，仍有爭(zhēng)議，需進(jìn)一步研究。如何有效利用NF-κB對(duì)腦缺血后AC的作用，設(shè)法促進(jìn)AC的保護(hù)功能，抑制其對(duì)中樞系統(tǒng)的不利影響。這些都是今后研究的方向。

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