核轉錄因子-κB的研究進展

崔 艷，曹小平

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院急診醫(yī)學科，四川 南充 637000)

NF-κB是一類轉錄因子，1986年由Sen和Baltimore[1]首先從B淋巴細胞核提取物中檢測到，能與免疫球蛋白鏈基因增強子κB序列(GGGACTTTCC)特異結合。NF-κB存在于自然界幾乎所有真核細胞中，在正常情況下，NF-κB絕大多數(shù)以無活性的形式存在于胞漿中，當細胞受到各種因素刺激后，NF-κB與其抑制蛋白IκB分離后而激活，從而參與各種疾病的病理生理過程。NF-κB在細胞增殖、生長以及急慢性免疫反應中扮演了重要的角色[2-3]。

1 NF-κB及其抑制性蛋白IκB

在哺乳動物細胞中，轉錄因子NF-κB家族迄今為止共發(fā)現(xiàn)5個結構相關蛋白，包括：P65，RelB，c-Rel，P50和P52，NF-κB亞基以同源及異源二聚體形式存在[4]。P50和P65亞基在細胞中廣泛存在，Rel B僅在胸腺和淋巴結中表達，C-Rel在造血細胞和淋巴細胞中均有表達。其中p50/p65二聚體發(fā)現(xiàn)最早,分布最廣，幾乎存在于所有細胞中[5]，并發(fā)揮主要生理功能,通常被作為NF-κB的代表，受到各種胞外信號的觸發(fā)后，根據(jù)P65的磷酸化情況，起到促進或者抑制生長的作用[6]。雖然NF-κB2所構成的二聚體在體內含量較少，但其對于淋巴器官形成及調節(jié)B細胞功能起著重要作用。大多數(shù)NF-κB蛋白N末端都有一個Rel同源性結構域(RHD)，負責與DNA結合、二聚體化及與NF-κB抑制性蛋白(inhibitor B,IκB-)家族成員相互作用。靜息狀態(tài)下，NF-κB以非活性形式存在細胞質中，由p50/p65和IκB組成三聚體復合物。

IκB是一類基因家族,包括IκB-α、IκB-β、IκB、IκB-γ、Bcl-3等成員，P105和P100蛋白除了能產(chǎn)生P50和P52以外，還可以分別產(chǎn)生IκB類，IκB是NF-κB的特異性抑制物[7]。IκB具有特征性的多個重復結構，靜息狀態(tài)下IκB可通過錨蛋白重復結構與NF-κB的RHD結合，使NF-κB處于失活狀態(tài)。靜息狀態(tài)下，P50和P65構成的異源二聚體存在于細胞漿中，以P50-P65-IκB構成的三聚體形式或以P50和P65的前提蛋白P105和P100與RelA構成的三聚體兩種形式存在，被隔離在細胞核外。當細胞受到各種刺激后，NF-κB的誘導劑通過細胞膜激活信號傳導途徑，在IκB激酶作用下,IκB的32和36位絲氨酸發(fā)生磷酸化而降解,同時與NF-κB分離,此時胞漿中游離的NF-κB轉位進入細胞核內與靶基因NF-κB結合位點相結合,迅速誘導靶基因mRNA的合成及相應蛋白質的合成，參與感染、炎癥、免疫反應、生長等的調節(jié)[8]。

2 NF-κB的激活

細胞因子、生長因子、免疫受體配體、介質以及應激反應、細菌及其產(chǎn)物、病毒及其產(chǎn)物、生物性異源物質、環(huán)境污染等許多因素都可以導致NF-κB的激活，其中IL-1、TNF-α、脂多糖是較強的誘導劑。NF-κB激活的調節(jié)包括正反兩個方面，一方面，細胞外信號的刺激引起NF-κB的激活可以引起胞內激活因子TNF和IL-1等的表達增加，反過來又激活NF-κB。另一方面，核易位的NF-κB能與P105及IκBα基因上的結合位點結合，這種結合可增加P105及IκBα的表達。P105的增加導致P50二聚體增加，由于P50與DNA結合可以抑制轉錄，所以P50二聚體可以通過競爭DNA結合位點降低NF-κB與DNA的結合，另外由于NF-κB與IκBα親和力大于其與DNA的親和力，新合成的IκBα進入核內與NF-κB結合，使NF-κB從DNA上解離下來，在IκBα分子中的核輸出序列(NES)作用下促使NF-κB重新回到細胞質中[9]。

3 NF-κB與疾病

3.1 NF-κB與肺損傷

急性肺損傷(ALI)的病死率高達40%，一直是國內外醫(yī)學界研究熱點[10]。近年來，肺細胞凋亡導致肺上皮屏障功能損傷是ALI產(chǎn)生的重要發(fā)病機制。研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素II(AngII)可誘導肺細胞凋亡，導致肺泡上皮屏障功能破壞，通透性增加。Liu[11]等在脂多糖誘導大鼠ALI動物模型中發(fā)現(xiàn)，肺組織中有廣泛炎性細胞浸潤，AngII、AT1R水平增加，NF-κB結合DNA的活性，TNF-αmRNA表達水平明顯增加。Ansaldi D[12]等通過轉染熒光素酶到大鼠肺組織的NF-κB受體上發(fā)現(xiàn)，轉染了熒光素酶的大鼠肺組織中NF-κB的表達隨肺組織中脂多糖的變化而變化。同時，在出現(xiàn)肺水腫前，提前給予MLNI20B或者TDZD-8治療，可以降低肺組織中NF-ΚB的活化，從而抑制炎癥趨化因子MIP-1B的釋放，并且誘發(fā)抗炎因子IL-10的釋放。有學者通過霧化吸入LPS制造急性肺損傷大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)ALI肺組織中髓過氧化物酶(MPOC)，NF-κB活性明顯升高，細胞間粘附因子(ICAM-1)蛋白水平顯著升高。陳民利等[13]用油酸和脂多糖兩次打擊建立ALI大鼠模型，結果發(fā)現(xiàn)ALI大鼠血液中白細胞和肺指數(shù)顯著升高，原位雜交顯示ALI大鼠肺組織細胞中NF-κBP65mRNA表達明顯增強。大量研究發(fā)現(xiàn)NF-κB在促進肺部炎癥反應中起著重要的作用，可能是通過活化TNF-α和肺泡巨噬細胞的方式實現(xiàn)，而細胞因子IL-1和TNFα等均可以反過來活化NF-κB，啟動NF-κB調節(jié)的基因程序,使炎性反應呈持續(xù)性變化[14]。

3.2 NF-κB與顱腦損傷

顱腦損傷后的腦水腫是導致腦外傷病人死亡和傷殘的重要原因之一。腦水腫的發(fā)生與腦損傷后炎癥反應及炎癥因子有關，特別是NF-κB起著關鍵性作用。在神經(jīng)系統(tǒng)中，NF-κB是一個重要的應激調節(jié)炎性基因。NF-κB廣泛的表達于發(fā)育中及成熟的神經(jīng)系統(tǒng)，有研究報道顯示在老鼠的發(fā)育中及成熟的多功能腦區(qū)都有NF-κB的活化[15-16]。對胎鼠和成年大鼠腦損傷的模型和神經(jīng)病理性的研究均得出NF-κB在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞中表達都有增加的結果，表明NF-κB與神經(jīng)變性疾病和神經(jīng)保護活動有關。在膠質細胞中，NF-κB主要是促進炎性細胞因子和免疫表面分子表達，促進免疫反應。在小膠質細胞中，NF-κB活化編碼NO、興奮性氨基酸、TNF、FGF、TGF-β等，促進神經(jīng)細胞凋亡。星形膠質細胞中NF-κB活化編碼NO、神經(jīng)生長因子后，促進炎癥和損傷修復的作用。越來越多的證據(jù)表明NF-κB的活化具有神經(jīng)保護作用[17]，但也有人認為NF-κB的活化會引起神經(jīng)的損傷[18]。聶晶等[19]將脂多糖通過腹腔注射建立新生大鼠腦白質損傷(WMD)模型，結果發(fā)現(xiàn)模型組NF-κB陽性細胞及凋亡細胞指數(shù)明顯多于對照組，提示NF-κB參與LPS所致的WMD。劉淑華等[20]通過戊四氮腹腔注射建立慢性致癇的大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)實驗組大鼠海馬區(qū)NF-κB的表達隨注射時間逐漸增加，而I-κBa蛋白的表達隨著注射時間逐漸減少，研究認為NF-κB介導了癲癇形成過程的炎癥反應過程。顱腦損傷導致腦水腫后，NF-κB是誘導細胞凋亡還是促進細胞生長，目前還存在爭議[21]。

3.3 NF-κB與心肌缺血再灌注損傷

在各種生理的應激狀態(tài)下，如缺血/再灌注、肝臟再生和出血性休克等均能引起NF-κB的激活。有研究發(fā)現(xiàn)缺血缺氧后鼠心肌組織NF-κB的水平增加，并且在低氧環(huán)境下培養(yǎng)的心肌細胞中呈NF-κB連接活性的時間依賴性增加。心肌細胞缺血所誘導的早期NF-κB活性的增加可能與缺血再灌注期間即刻早期基因表達的調節(jié)有關。在細胞中，NF-κB可以調節(jié)IL-1、TNF-α、ICAM-1、IL-6、IL-8等的表達。研究表明缺血引起的NF-κB的早期激活是調節(jié)心臟炎性細胞因子基因表達的分子機制[22]。心肌缺血再灌注能激活NF-κB，其激活因素可能為心肌缺血再灌注后造成的內質網(wǎng)鈣離子超載、游離基、一氧化氮(NO)和內毒素等。樊冬梅等[23]通過研究發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死后外周血單個核細胞的NF-κB核染色陽性百分率、TNF-α、IL-1β分泌表達均顯著增加，且NF-κB核染色陽性百分率與TNF-α、IL-1β表達均顯著正相關，認為急性心肌梗死患者外周血單個核細胞的NF-κB活性的增加可以通過促進細胞因子的分泌來參與心源性休克、心力衰竭和心室重塑等病理生理過程。

3.4 NF-κB與腫瘤

研究認為，NF-κB參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與侵潤轉移。一方面，NF-κB異常活化使細胞周期調節(jié)失控，細胞無限增殖和分裂；另一方面，NF-κB可以通過調節(jié)凋亡基因從而保護細胞免于凋亡[24]。NF-κB激活后，轉入細胞核與靶基因結合位點結合后，促進炎癥介質及黏附因子的生成，進而促使細胞黏附、遷移，促進血管生成，成為腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中一個重要因子。大量的研究提示NF-κB和COX-2有密切聯(lián)系。Bus Kens等[25]用免疫組化法檢測到結腸癌組織中COX-2過度表達。而NF-κB持續(xù)表達則可能導致COX-2過度表達，引起腸黏膜細胞過度增生，成為結腸癌形成的早期事件并在結腸癌的浸潤和轉移中起到重要作用。李健等[26]有研究顯示NF-Κbp65在正常食管鱗狀上皮組織中無表達，而在基底細胞增生，間變，原位癌和鱗狀細胞癌中均出現(xiàn)不同程度的陽性表達,并隨病變進展，陽性率升高[26]。腫瘤的生長和轉移依賴于腫瘤血管的生成，許多血管生成因子如TGF-B、TNF-α、IL-12ct、IL-8等均含有NF-κB的特異性結合位點，其表達受NF-κB的調控，用NF-κB反義核苷酸能夠抑制TNF-α誘導的血管生成。因此，NF-κB對腫瘤血管的形成以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展可能具有核心的調節(jié)作用。

3.5 其他

研究表明，NF-κB也參與了糖尿病[27-28]、動脈粥樣硬化[29]、肝臟疾病[30-31]及中耳脂瘤[32-33]等疾病的病理生理過程。

總之，NF-κB與細胞的增殖、凋亡、生長分化、細胞周期及機體的免疫應答狀態(tài)密切相關，高表達的NF-κB與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關，對NF-κB的抑制可有效控制疾病的發(fā)生發(fā)展和改善預后，提示NF-κB可以作為疾病機制與治療研究的新靶點。對NF-κB及其相關信號轉導通路具體機制的研究，將有助于加深對不同疾病發(fā)生的分子機制的認識，從而為疾病的治療提供新的理論基礎。

【參考文獻】

[1]Sen R,Baltimore D.Inducibility of the immuno globulin enhancer blinding pratein NF-κB by a posttranslational mechanism[J].Cell,1986,47(54):921-928.

[2]Wan F,Lenardo MJ.The nuclear signaling of NF-κB:current knowledge,new insights,and future perspectives[J].Cell Res,2010,20(1):24-33.

[3]蘇劍凍,吳玲飛.NF-κB與細胞凋亡[J].世界華人消化雜志,2007,15(12):1411-1416.

[4]Perkins ND.Integrating cell-signalling pathways with NF-kappaB and IKK function[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2007,8:49-62.

[5]Huxford T,Male S,Ghosh G.Structure and mechanism in NF-kaPPa B/1 kaPPa B signaling[J].Cold Spring Harb Symp Quant Biol,1999,6(4):533-540.

[6]Humberto Gutierrez,Alun M Davies,Regulation of neural process growth elaboration and structural plasticity by NF-kappa B[J].Trends Neurosci,2011,34(6-4):316-325.

[7]Baeuerle FE,Ghosh G.Regulation of DNA binding by Rel/NF-κB transcription factors[J].Structural Oncogene,1999,18(49):6845-6852.

[8]Baldwin AS.Series introduction:the transcription factor NF-κappaB and human disease[J].J Clin Invest,2001,107(1):3-6.

[9]耿桂啟,黃紹強.谷氨酰胺對大鼠腸缺血/再灌注后肺組織NF-κB表達的影響[J].復旦學報,2009,36(5):566-568.

[10]Grommes J,Soehnlein O.Contribution of neutrophils to ALI[J].Mol Med,2011,17(314):293-307.

[11]Liu L,Qiu HB,Yang Y,et al.Losartan,an antagonist of AT1-R for Ang-II,attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rat[J].Arch Biochem Biophys,2009,481(1):131-136.

[12]Ansaldi D,Hod EA,Stellari F,et al.Imaging pulmonary NF-κB activivation and therapeutic effects of MLN120B and TDZD-8[J].Plos One,2011,6(9):e25093.

[13]陳民利,徐孝平,應華忠,等.“兩次打擊”急性肺損傷大鼠肺組織NF-κBP65 mRNA的表達[J].實驗動物學與管理,2006,23(1):10-12.

[14]Sanz O,Acarrin L,Gonzales B,et al.NF-κappaB alpha expression following traumatic brain injury to the immature rat brain[J].Neurosci Res,2002,67(6):772-780.

[15]Memet S.NF-kappaB functions in the nervous system:from development to disease[J].Biochem Pharmacol,2006,72:1180-1195.

[16]Kaltschmidt B，Kaltschmidt C.NF-kappaB in the nervous system[J].Cold Spring Harb Perspect Biol,2009,1:a001271.

[17]Mattson MP,Goodman Y,Luo H,et al.Activation of NF-κappa B protects hippocampal neurons against oxidative stress-induced apoptosis:evidence for induction of manganese superoxide dismutase and suppression of peroxynitrite production and protein tyrosine nitration[J].Neurosci Res,1997,49(6):681-697.

[18]Andorfer B,Kieseier BC,Mathey E,et al.Expression and distribution of transcription factor NF-κB and inhibitor IκB in the inflamed peripheral nervous system[J].J Neuroimmunol,2001,116(2):226-232.

[19]聶 晶,劉冬焱,李 貞.LPS致早期新生大鼠腦白質損傷時NF-κB表達與細胞凋亡的關系[J].黑龍江醫(yī)藥科學,2011,1(1):22-23.

[20]劉淑華,金王玲.戊四氮慢性致癇大鼠海馬區(qū)NF-Κb,I-κBa動態(tài)表達及地塞米松的影響[J].黑龍江醫(yī)藥科學,2006,29(2):3-4.

[21]濮宏建,方黎明,朱歲軍.NF-κB在大鼠顱腦損傷后表達水平與細胞凋亡的關系[J].中華創(chuàng)傷雜志,2009,25(10):880-883.

[22]劉 芳,潘 芳.核轉錄因子NF-κB與心肌缺血再灌注損傷[J].中國實用醫(yī)藥雜志,2007,2(13):87-89.

[23]樊冬梅,薛 莉.核轉錄因子κappaB在急性心肌梗死后心室重塑中作用研究[J].陜西醫(yī)學雜志,2012,41(12):1582-1585.

[24]王永忠,張祥福,王 川.NF-κB及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用[J].醫(yī)學綜述,2007,13(16):1231-1232.

[25]Buskens CJ,Van Rees BP,Sivula A,et al.Prognostic significance of elevated cyclooxygenase 2 expression in patients with adenocarcinoma of the esophagus[J].Gastroenterology,2002,122(7):1800-1807.

[26]李 健,杜 芳,齊義軍,等.食管癌及癌前病變中NF-κBp65/p50蛋白的表達[J].臨床與實驗病理學雜志,2006,5(7):51-53.

[27]陳 瑛,張康蘭,丁吉元.核因子-Κb,腫瘤壞死因子在糖尿病大鼠肺組織中活性的變化[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志,2008，18(4):440-442.

[28]楊立勇,楊永年.轉錄因子NF-κB與糖尿病的關系[J].福建醫(yī)科大學學報,2002,36(3):337-339.

[29]肖 玲,李匯源,林亞新,等.顱內動脈粥樣硬化板塊內核轉錄因子與白介素-1β的表達與版塊穩(wěn)定性的研究[J].卒中與神經(jīng)疾病,2010,17(6):330-331.

[30]王永堂,魯秀敏,李關榮,等.內毒素肝損傷過程中NF-κB和AP-1活性變化及其對IL-6表達的調控[J].世界華人消化雜志,2002,10(7):787-791.

[31]崔香丹,金武丕,孟繁平.Bcl-2和NF-κB在大鼠酒精性肝病中的表達及相關性[J].中國現(xiàn)代雜志,2009,19(1):55-58.

[32]許 昱,陶澤璋,華清泉,等.中耳膽脂瘤中核因子-κB的表達與活化[J].中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2006,141(6):455-459.

[33]劉 偉,殷團芳,任基浩,等.PTEN，P-Akt和NF-κB在中耳脂瘤上皮中的表達和意義[J].中華耳科學雜志,2011,9(2):206-211.