NF-κB與腦出血后繼發(fā)性損傷的研究進(jìn)展

邵恩得 王恒

·綜述與講座·

NF-κB與腦出血后繼發(fā)性損傷的研究進(jìn)展

邵恩得 王恒

腦出血；NF-κB；顱腦損傷

自發(fā)性腦出血是一種高發(fā)病率、高病死率和高致殘率的腦血管疾病，目前尚無(wú)特異及有效的治療方法，不良的預(yù)后給家庭和社會(huì)都帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。腦出血后除血腫本身對(duì)腦組織的直接損傷外，由此引起的一系列繼發(fā)性損傷也影響著患者的預(yù)后。本文就NF-κB在腦出血后的繼發(fā)性腦損傷過(guò)程中所扮演的角色及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 NF-κB/Rel家族與IκB家族

1986年，Sen 等首次從鼠B淋巴細(xì)胞核提取物中，發(fā)現(xiàn)一種能與免疫球蛋白κ輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列特異結(jié)合的核蛋白因子，稱(chēng)之為NF-κB(nuclear factor-κB)。NF-κB家族有許多成員，實(shí)驗(yàn)證實(shí)它們與免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、腫瘤發(fā)生、細(xì)胞的增生、轉(zhuǎn)化、凋亡等密切相關(guān)，在機(jī)體生理和病理?xiàng)l件下，發(fā)揮著重要的作用[1]。按照結(jié)構(gòu)與功能的不同可將其分為兩組：一組由NF-κB1(P50/ P105)和NF-κB2(P52/ P100)組成，其由含有C-末端錨蛋白重復(fù)序列的前體蛋白p105和p100通過(guò)ATP依賴(lài)蛋白水解過(guò)程裂解而形成。該類(lèi)蛋白含有Rel同源區(qū)(Rel homogeneous domain，RHD)，但缺乏轉(zhuǎn)錄活性區(qū)，無(wú)獨(dú)立激活基因轉(zhuǎn)錄的功能。另一組由RelA(P65)，RelB，c-Rel(Rel)和果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的Dorsal，Dif，Relish所組成。它們沒(méi)有前體，除N端的RHD外，其C-端有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)錄活性區(qū)，具有直接作用轉(zhuǎn)錄設(shè)備而激活基因轉(zhuǎn)錄的功能。我們通常所說(shuō)的NF-κB是由P50和P65所組成的異二聚體。

在正常情況下NF-κB二聚體與IκB結(jié)合形成三聚體存在與胞漿中，穩(wěn)定存在。細(xì)胞因子(TNF-α，IL-1)、神經(jīng)酰胺、氧化應(yīng)激、細(xì)菌粘多糖、病毒產(chǎn)物等，各種外界刺激信號(hào)可經(jīng)過(guò)膜受體傳入胞漿，通過(guò)激活一種蛋白激酶，使IκB磷酸化，進(jìn)而使NF-κB活化，并迅速進(jìn)入細(xì)胞核與κB位點(diǎn)相結(jié)合發(fā)揮作用[2]。

2 NF-κ B與腦出血后的繼發(fā)性損傷

NF-κB廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)中各類(lèi)型的功能性細(xì)胞中，包括腦血管內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。腦出血后腦內(nèi)的病理生理變化是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程，NF-κB參與了這種損傷的病理生理過(guò)程，并在這個(gè)過(guò)程中起到了中心環(huán)節(jié)作用。研究表明腦出血后周?chē)M織繼發(fā)性損傷與NF-κB的持續(xù)活化與表達(dá)明顯相關(guān)，活化后的NF-κB出可通過(guò)以多種途徑加重腦損傷[3]。

2.1 擴(kuò)大炎性反應(yīng) 炎性反應(yīng)是具有血管系統(tǒng)的活體組織對(duì)損傷發(fā)生的反應(yīng)，它是一個(gè)復(fù)雜的生物過(guò)程，包括一些細(xì)胞因子的合成與釋放。腦出血后由于血腫的壓迫造成局部腦組織缺血缺氧，血管通透性增加，腦水腫發(fā)生和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)并釋放大量炎性細(xì)胞因子，從而啟動(dòng)一系列的應(yīng)激性炎性反應(yīng)過(guò)程[4]。NF-κB可以高效誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1、IL-6等)、趨化因子、黏附分子(ICAM-1、VCAM-1)、炎性酶(iNOS、COX-2)等的基因表達(dá)，使炎性反應(yīng)級(jí)聯(lián)放大[5]。研究證實(shí)腦出血周?chē)鷧^(qū)存在明顯中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，隨之巨噬細(xì)胞聚集，在中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和殘存的小膠質(zhì)細(xì)胞中均有TNF-α的表達(dá)增強(qiáng)[6]。TNF-α啟動(dòng)子中含有κB的結(jié)合位點(diǎn)，活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核，與數(shù)種目的基因特定DNA序列結(jié)合，從而啟動(dòng)該基因的轉(zhuǎn)錄，一些表達(dá)產(chǎn)物如ICAM-1、IL-1、TNF-α等炎性細(xì)胞因子。粘附分子可促進(jìn)白細(xì)胞粘附于內(nèi)皮細(xì)胞上，進(jìn)而穿出血管壁并通過(guò)趨化作用到達(dá)損傷組織，通過(guò)炎性細(xì)胞的炎性反應(yīng)作用加重了腦組織的進(jìn)一步損傷[7]。TNF-α?xí)?dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞破壞使血腦屏障受損間接導(dǎo)致髓鞘的損傷，并且它還可促進(jìn)白細(xì)胞粘附于腦血管內(nèi)皮細(xì)胞上。白細(xì)胞可以造成微血管阻塞，改變血管順應(yīng)性。活化的TNF-α、IL-1又可促進(jìn)NF-κB的表達(dá)，TNF-α和IL-1這兩個(gè)靶細(xì)胞因子共同與NF-κB形成了一個(gè)正反饋系統(tǒng)，所以一旦NF-κB激活引起炎性反應(yīng)，通過(guò)表達(dá)炎性細(xì)胞因子，誘發(fā)復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)[8,9]。

2.2 促進(jìn)細(xì)胞凋亡 腦出血后神經(jīng)細(xì)胞的死亡可分為壞死和凋亡，壞死是以神經(jīng)細(xì)胞腫脹和溶解為特征，而凋亡則是以細(xì)胞體皺縮形成凋亡小體為特征，然后被鄰近正常細(xì)胞或巨噬細(xì)胞所吞噬[10]。研究認(rèn)為細(xì)胞亡途徑主要有三條，包括線(xiàn)粒體途徑、死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑[11]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，線(xiàn)粒體途徑是神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的主要途徑。

目前腦出血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的具體機(jī)制尚不清楚，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為血腫周?chē)^發(fā)性缺血、凝血酶的釋放、血紅蛋白分解、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、多種炎性因子的表達(dá)等均可能是啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的觸發(fā)因素[12]。張蓮香等[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到大鼠腦出血后NF-κB蛋白表達(dá)的變化趨勢(shì)與細(xì)胞凋亡變化趨勢(shì)相一致，提示NF-κB 的活化與腦出血后細(xì)胞凋亡有關(guān)，可能通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)參與了腦出血后所致的神經(jīng)細(xì)胞凋亡[14]。吳丹等[15]NF-κB/p65免疫組化陽(yáng)性細(xì)胞于腦出血后6 h開(kāi)始增多,1 d繼續(xù)上升,3 d達(dá)高峰,此后逐漸下降,持續(xù)到7d仍高于對(duì)照組,并且NF-κB與TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞的表達(dá)變化趨勢(shì)呈正相關(guān)，分析NF-κB信號(hào)途徑可能通過(guò)caspase-3 介導(dǎo)腦岀血后神經(jīng)元損傷和凋亡。

此外，NF-κB的活化還增強(qiáng)了TNFα的轉(zhuǎn)錄，TNFα是典型的促凋亡因子，其促凋亡通路為T(mén)NFα與細(xì)胞膜上TNFα受體1結(jié)合，然后再與相關(guān)死亡區(qū)蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)受體死亡效應(yīng)區(qū)串聯(lián)，介導(dǎo)Fas相關(guān)死亡區(qū)蛋白激活Caspase 10，再激活Caspase 3，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

2.3 加重腦水腫 腦水腫是腦出血的重要并發(fā)癥，也是臨床腦出血患者病情加重和死亡的主要原因之一。其發(fā)病機(jī)制是血腦屏障受損、腦缺氧、顱內(nèi)靜脈壓增高等因素導(dǎo)致腦組織中水分的運(yùn)輸和平衡失調(diào)，水電解質(zhì)在腦細(xì)胞膜內(nèi)外的分布失衡，從而引起水分在腦細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外的病理性蓄積，導(dǎo)致腦體積增加和顱內(nèi)壓增高綜合征。

血腦屏障主要由腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接、基膜和星狀膠質(zhì)細(xì)胞足突構(gòu)成?；ぶ饕散粜湍z原、層粘連蛋白和纖粘連蛋白等構(gòu)成。MMP-9是基質(zhì)蛋白酶家族中的重要成員，因其能降解Ⅳ型膠原和層粘連蛋白成分,破壞基底膜的完整性,而備受關(guān)注[16]。

在正常情況下， MMP-9在腦內(nèi)僅有少量表達(dá)，腦出血后，NF-κB被激活，活化的NF-κB可進(jìn)入核內(nèi)啟動(dòng)MMP-9的mRNA轉(zhuǎn)錄，在血管內(nèi)皮細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和浸潤(rùn)的中勝粒細(xì)胞都可以表達(dá)大量的MMP-9。由于Ⅳ型膠原、層粘連蛋白和纖粘連蛋白，均是MMP-9的作用底物。MMP-9可分解這些血管基質(zhì)成分，破壞血腦屏障的完整性，導(dǎo)致血管源性腦水腫[17]。

綜上所述，NF-κB通過(guò)以上途徑加重了腦出血后的腦損傷，但是這些途徑不是獨(dú)立的過(guò)程，而是相互關(guān)聯(lián)相互影響的。例如NF-κB活化使炎性反應(yīng)擴(kuò)大，使細(xì)胞外因子大量表達(dá)，其中一些細(xì)胞因子可以激活iNOS通路產(chǎn)生過(guò)量NO，從而引起神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。在炎癥免疫損傷過(guò)程，有些因子如TNF-α除了在凋亡和炎癥反應(yīng)中扮演重要角色，它還可以使血腦屏障破壞，通透性增加，引起腦細(xì)胞特別是星形膠質(zhì)細(xì)胞的腫脹和變形，繼而釋放各種神經(jīng)毒性因子加重血腦屏障破壞和細(xì)胞膜損傷，產(chǎn)生和加重血管源性及細(xì)胞性腦水腫[18]。

總之，NF-κB在腦出血后繼發(fā)性損傷過(guò)程中所扮演的角色仍需要我們?nèi)ヌ剿鳎云跒榕R床腦出血的治療工作帶來(lái)進(jìn)一步幫助。

1 Aoki T,Nishimura M.Targeting chronic inflammation in.cerebral aneurysms: focusing on NF-kappaB as a putative target of medical therapy.Expert Opin Ther Targets，2010,14:265-273.

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

3 Jian W,Sylvain D.Heme oxyenase 2 deficiency increases brain swelling and inflammation after intracerebral hemorrhage.Neuroscience,2008，155:1133-1141.

4 Jian W,Sylvain D.Inflammation after intracerebral hemorrhage.J Cerb Blood Flow Metab,2007,27:894-908.

5 Xiao G,Harhaj EW,Sun SC.NF-kappaB-inducing kinase regulates the processing of NF-kappaB2 p100.Mol Cell，2001,7:401-409.

6 Weil R,Isral A.T-cell-receptor and B-cell- receptor-mediated activation of NF-Κb in Iymphocytes.Current Opinion in Immunology,2004,16:374-381.

7 Ben-Neriah Y,Karin M.Inflammation meets cancer,with NF-κB as the matchmaker.Nat Immunol，2011,12:715-723.

8 Wu S,Fang C,Kim J,et al.Enhanced pulmonary inflammation following experimental intracerebral hemorrhage.Exp Neurol,2006,200:245-259.

9 Wang J,Cai Y,Shao LJ,et al.Activation of NF- B by TMPRSS2/ERG fusion isoforms through toll-like receptor-4.Cancer Res，2011,71:1325-1333.

10 Mattson MP,Meffert MK.Roles for NF-kappaB in nerve cell survival,plasticity,and disease.Cell Death Differ，2006,13:852-860.

11 Chefetz I,Holmberg JC,Alvero AB,et al.Inhibition of Aurora-A kinase induces cell cycle arrest in epithelial ovarian cancer stem cells by affecting NFB pathway.Cell Cycle，2011,10:2206-2214.

12 Shimizu S,Tahara M,Ogata S,et al.Involvement of nuclear factor-kB activation through RhoA/Rho-kinase pathway in LPS-induced IL-8 production in human cervical stromal cells.Mol Hum Reprod，2007,13:181-187.

13 張蓮香,馬全瑞,李軍平,等.大鼠腦出血后的細(xì)胞凋亡及其與NF-κB和IκB蛋白表達(dá)的關(guān)系.神經(jīng)解剖學(xué)雜志,2010,26:58-63.

14 Vaughan CA,Singh S,Windle B,et al.p53 mutants induce transcription of NF-κB2 in H1299 cells through CBP and STAT binding on the NF-κB2 promoter and gain of function activity.Arch Biochem Biophys，2012,518:79-88.

15 吳丹，滕偉禹.大鼠實(shí)驗(yàn)性腦出血后腦組TLR2、NF- B / p65及caspase-3表達(dá)變化的研究.中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志,2010,27:484-488.

16 Iha H,Peloponese JM,Verstrepen L,et al.Inflammatory cardiac valvulitis in TAX1BP1-deficient mice through selective NF-kappaB activation.EMBO J，2008，27:629-641.

17 Hsieh H,Wu C,Yang C.Bradykinin induces matrix metalloproteinase-9 expression and cell migration through a PKC-dependent ERK/Elk-Ⅰ pathway in astrocytes.Glia,2008,56:619-632.

18 胡沛林.高血壓腦出血血腫液IL-6和TNF-α水平及其臨床意義.中國(guó)神經(jīng)免疫學(xué)和神經(jīng)病學(xué)雜志,2006,13:66.

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.07.049

065000 河北省廊坊市人民醫(yī)院神經(jīng)外科

R 743.34

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1002-7386(2014)07-1068-03

2013-11-20)