核轉(zhuǎn)錄因子NF-KB 對(duì)腦缺血再灌注干預(yù)機(jī)制的研究進(jìn)展△

于凌志 左艷麗 賈孟輝 王佩佩 劉 麗 李占濤 蘇 丹

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，寧夏 銀川 750004;2.寧夏醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，寧夏 銀川 750001;3. 回醫(yī)藥現(xiàn)代化省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750004)

NF- KB(nuclear factor of kappa B)是一種核轉(zhuǎn)錄因子［1］，是B 淋巴細(xì)胞前體細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種核蛋白，是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中間樞紐，參與機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程及組織病變的病理過(guò)程。作為一種多向性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白，其主要作用是調(diào)控編碼多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞豁附分子、免疫受體、氧化應(yīng)激相關(guān)酶、轉(zhuǎn)錄因子、急性時(shí)相蛋白等，參與免疫、炎癥、細(xì)胞凋亡等生理和病理過(guò)程中的基因表達(dá)調(diào)控。近年來(lái)，NF-KB 對(duì)腦缺血再灌注的干預(yù)研究方興未艾、進(jìn)展順利。茲綜述之，謹(jǐn)供同道參考。

1 NF-KB 的結(jié)構(gòu)、特征和生物學(xué)特點(diǎn)

1986 年，Sen 和Baltimore［2］首次報(bào)道從成熟B 淋巴細(xì)胞的核抽提物中，檢測(cè)到了一種能與免疫球蛋白K 輕鏈基因增強(qiáng)子上一段10bp 的核苷酸序列(GGGACTTTCC)特異結(jié)合的核蛋白，稱為NF-KB。NF-KB 屬于Rel 蛋白家族，有5 種亞單位：RelA(p65)、RelB、c-Rel、pl05/P50(NF-KBl)和P100/p52(NF-KB2)。NF-KB 所有的亞單位N 端有一段相同的結(jié)構(gòu)域，具備形成二聚體、核轉(zhuǎn)移、結(jié)合特定DNA 的特性。生理狀態(tài)下，NF-kB 的5 個(gè)亞單位兩兩結(jié)合，以同源或異源二聚體形式存在，各自發(fā)揮不同的生理功能。NF-KB 通常是指P50/P65 二聚體，其在生物體生理和病理過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

NF-KB 幾乎存在于所有類型細(xì)胞中。在神經(jīng)系統(tǒng)中，NF-KB 廣泛分布于神經(jīng)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。NF-KB 受多個(gè)水平的調(diào)節(jié)，主要在其抑制劑IKB蛋白水平接受調(diào)節(jié)。在靜息細(xì)胞中，p50/65 二聚體與其抑制劑IKB 結(jié)合形成三聚體，IKB 可以遮蓋p50/65 二聚體的核轉(zhuǎn)移位點(diǎn)，使P50/65 二聚體以失活狀態(tài)存在于胞架中。腦缺血再灌注損傷時(shí)NF-KB 活化。NF-KB 是炎癥反應(yīng)的中樞，也是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的中間樞紐，其活化后與DNA 特定序列結(jié)合，誘導(dǎo)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)從而激活炎癥因子及細(xì)胞因子，導(dǎo)致缺血后炎癥反應(yīng)的發(fā)生［3］。

2 NF-KB 與腦缺血再灌注損傷

2.1 NF-KB 與腦缺血再灌注損傷及其參與機(jī)制：腦缺血再灌注損傷指缺血腦組織恢復(fù)血液再灌注后，腦組織損傷反而較缺血前加重的現(xiàn)象［4］缺血再灌注損傷是一個(gè)復(fù)雜的病理生理過(guò)程，多種因素與其中，包括炎癥反應(yīng)、興奮性氨基酸毒性、鈣超載、自由基等［5］。NF-KB 在腦缺血再灌注損傷中的作用機(jī)制主要通過(guò)下述幾個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：(1)促進(jìn)炎癥的發(fā)生發(fā)展。(2)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。(3)介導(dǎo)自由基損傷。以上所述幾種機(jī)制都不是孤立的發(fā)揮作用，它們互為因果，相互促進(jìn)，加重了腦缺血損傷。但研究表明，NF-KB 的短暫活化誘導(dǎo)海馬區(qū)神經(jīng)元保護(hù)因子的表達(dá)，對(duì)缺血性腦損傷起到保護(hù)作用，而NF-KB 的持續(xù)表達(dá)，可促使海馬區(qū)神經(jīng)元死亡。因此，NF-KB 的表達(dá)具有雙面性，過(guò)度的表達(dá)導(dǎo)致各種損傷，完全不表達(dá)則不利于自身保護(hù)，但把NF-KB 活化控制在什么范圍及如何選擇性的阻斷NF-KB 核轉(zhuǎn)錄過(guò)程的損傷作用，有待進(jìn)一步研究。

2.2 NF-KB 與炎癥反應(yīng)：炎癥反應(yīng)所致的繼發(fā)性腦損害是缺血再灌注損傷的主要原因。內(nèi)皮細(xì)胞與在缺血大腦半球區(qū)域聚集的中性粒細(xì)胞結(jié)合，堵塞再通的毛細(xì)血管，導(dǎo)致再灌注缺損，惡化組織損傷［6］。近年來(lái)在腦缺血再灌注損傷中所起重要作用的炎性細(xì)胞和炎性因子逐步得到重視，其中可以對(duì)多種炎性因子轉(zhuǎn)錄起到調(diào)節(jié)作用并能引起靶基因表達(dá)增加的NF-KB 被認(rèn)為是腦缺血后炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)的始動(dòng)因素，參與腦缺血后損傷的發(fā)生和發(fā)展［7］。NF-KB 促進(jìn)炎癥的發(fā)生發(fā)展。作為細(xì)胞內(nèi)的重要轉(zhuǎn)錄因子，NF-KB 對(duì)包括黏附分子、細(xì)胞因子等在內(nèi)的炎癥和免疫反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄起著關(guān)鍵性作用。腦缺血后多種黏附分子，如P- 選擇素、E- 選擇素、細(xì)胞間黏附分子- 1(ICAM- 1)的表達(dá)均顯著提高，而這些黏附分子的基因中均有NF- KB 的結(jié)合位點(diǎn)［8］。NF-KB 在神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和腦血管內(nèi)皮細(xì)胞中通常有較低量的表達(dá)。缺血時(shí)神經(jīng)細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和腦血管內(nèi)皮細(xì)胞中的NF- KB 被激活，活化的NF-KB 可促使IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)，而這些因子反過(guò)來(lái)又可以激活NFKB，從而使NF-KB 活化在組織間不斷擴(kuò)散，加重了炎癥反應(yīng)［9］。因此NF- KB 被認(rèn)為是血管內(nèi)皮細(xì)胞受損的始動(dòng)機(jī)制之一。

2.3 NF-KB 與細(xì)胞凋亡：現(xiàn)代研究證明活化的NF-KB與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系，其參與多種凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，具有促進(jìn)細(xì)胞凋亡及抑制凋亡的雙向作用。NF-KB在細(xì)胞凋亡過(guò)程中，許多蛋白因子參與了其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo).在免疫、炎癥、對(duì)化療藥物的耐藥性等病理生理過(guò)程中NF-KB起著抑制細(xì)胞凋亡的作用。如內(nèi)毒素通過(guò)促進(jìn)IAP 家族蛋白表達(dá)，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞激活和NF-KB 核移位，抑制促炎介質(zhì)如TNF-α 與IL-1β 合成，從而抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡［10］。然而，在不同細(xì)胞類型的刺激中NF-KB 也有促細(xì)胞凋亡的作用，這提示我們NF-KB 亞單位的種類及數(shù)量在細(xì)胞凋亡中起著決定性的作用，因此對(duì)NF-KB 細(xì)胞凋亡具體機(jī)制的研究，將有助于加深對(duì)不同疾病發(fā)生的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

2.3.1 NF-KB 促細(xì)胞凋亡作用：James A［11］等在實(shí)驗(yàn)中將腦內(nèi)4 條血管閉塞30 分鐘造成短暫全腦缺血，發(fā)現(xiàn)NF-KB 在再灌注后的72 小時(shí)選擇性地在海馬CA1 神經(jīng)元中被激活，與該處神經(jīng)元凋亡時(shí)間近似吻合，由此推測(cè)瀕臨死亡的CA1 神經(jīng)元中NF-KB 的升高或許與細(xì)胞凋亡或壞死機(jī)制有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)大鼠腦缺血缺氧動(dòng)物模型中，海馬區(qū)NF-KB 陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)增加，伴有海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡增加，提示NF-KB 的活化參與海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡［12］。腦損傷后NF-KB 在神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞中廣泛激活，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生促凋亡蛋白及基因(如，COX-2、iNOS、P53、CmycFas 配體等)經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最后激活半胱天冬酶(Caspase)導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡［13］。炎癥反應(yīng)也在腦缺血再灌注損傷導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用，研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用NF-KB 特異性抑制劑，可以抑制炎癥因子的表達(dá)，還可以抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，改善大鼠神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分［14］。

2.3.2 NF-KB 抑制細(xì)胞凋亡作用：首先證實(shí)NF-KB 具有抑制細(xì)胞凋亡作用是在對(duì)Re1A 小鼠模型的研究中被發(fā)現(xiàn).實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)剔除Re1A 基因的胎鼠發(fā)育到妊娠中期時(shí)死于大片肝細(xì)胞的凋亡［15］，NF-KB 可以誘導(dǎo)超氧化物歧化酶的產(chǎn)生、促進(jìn)神經(jīng)元凋亡抑制蛋白NIAP 的表達(dá)、穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)鈣和增加鈣結(jié)合蛋白的轉(zhuǎn)錄、調(diào)節(jié)Bcl-2、Bcl-xl的表達(dá)、抑制谷氨酸受體表達(dá)，這些基因的產(chǎn)物通過(guò)caspase-3 和線粒體的上游發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用［16］。NF-KB 還可以通過(guò)對(duì)其自我吞噬作用的抑制來(lái)發(fā)揮抗凋亡作用［17］。Che et al［18］研究發(fā)現(xiàn)，NF-KB 亞單位的種類及數(shù)量在細(xì)胞凋亡中起著決定性的作用，當(dāng)p65(RelA)表達(dá)增加時(shí)，發(fā)生抑制細(xì)胞凋亡;當(dāng)c-Rel 過(guò)表達(dá)時(shí)，則發(fā)生促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這些研究結(jié)果明，不同的刺激因素及細(xì)胞類型與激活的NF-KB 亞單位的種類及數(shù)量決定著NF-KB 在細(xì)胞凋亡中是起抑制凋亡還是促進(jìn)凋亡作用，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。

2.4 NF-KB 與自由基損傷：在腦缺血再灌注后大量產(chǎn)生的氧自由基不僅可以直接攻擊細(xì)胞膜、大分子的蛋白質(zhì)和核酸造成損傷外，還可以誘導(dǎo)NF-KB 活化，通過(guò)NF-KB信號(hào)通路發(fā)揮神經(jīng)損傷作用［19］。研究發(fā)現(xiàn)：在氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，神經(jīng)元細(xì)胞中的NF-KB 表達(dá)增加，并伴有明顯的神經(jīng)損傷。說(shuō)明氧化應(yīng)激可以通過(guò)啟動(dòng)NF-KB 介導(dǎo)的信號(hào)通路發(fā)揮神經(jīng)損傷作用［20］。NF-KB 激活后可促進(jìn)iNOS等表達(dá)產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生的自由基反過(guò)來(lái)又可激活NF-KB，從而形成正反饋，使反應(yīng)不斷擴(kuò)大。但其具體的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

3 展望

NF-KB 與腦缺血再灌注損傷密切相關(guān)，闡明NF-KB在腦缺血再灌注損傷中的作用性質(zhì)和作用機(jī)制對(duì)于有效防治中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害具有重要的理論和實(shí)際意義。NF-KB 的表達(dá)具有雙面性?；罨腘F-KB 通過(guò)促進(jìn)炎癥的發(fā)生發(fā)展、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、介導(dǎo)自由基損傷等以上所述幾種機(jī)制互為因果，相互促進(jìn)，加重了腦缺血損傷。因此抑制NF-KB 活性對(duì)治療腦缺血再灌注損傷疾病有很大價(jià)值。但與此同時(shí)NF-KB 的抑制細(xì)胞凋亡機(jī)制對(duì)于保護(hù)缺血性腦損傷具有重要作用。因此抑制NF-KB 活性的水平還需要控制在一定的范圍內(nèi)，這將成為腦缺性再灌注損傷疾病干預(yù)的新方向，還有待于進(jìn)一步研究。

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