核因子-κB在腦出血后繼發(fā)性腦損傷中作用的研究進(jìn)展

廖遠(yuǎn)生，吳成翰

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核因子-κB在腦出血后繼發(fā)性腦損傷中作用的研究進(jìn)展

廖遠(yuǎn)生，吳成翰

福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院(福州 350003)，E-mail：294882985@qq.com

摘要：核因子-κB(NF-κB)是一種廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)，能將信息從胞漿傳至胞核引起相應(yīng)基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子，在機(jī)體免疫和炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄過程中具有重要的調(diào)控作用。腦出血誘導(dǎo)了NF-κB的激活，活化的NF-κB參與炎性反應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、介導(dǎo)自由基損傷等機(jī)制加重了腦出血后繼發(fā)性腦損傷。NF-κB將為腦出血后繼發(fā)性腦損傷的病理生理機(jī)制及治療開辟新途徑。

關(guān)鍵詞：腦出血；核因子-κB；炎癥反應(yīng)；細(xì)胞凋亡；自由基損傷

腦出血(intracerebral hemmorhage，ICH)是指原發(fā)性非外傷性腦實(shí)質(zhì)內(nèi)的出血，是發(fā)病率、致殘率和死亡率都很高的一種常見病，嚴(yán)重威脅著人類的生命和生活質(zhì)量[1]。ICH引起腦組織的損傷除了腦血腫的占位效應(yīng)影響外，另一個(gè)重要因素就是出血后的繼發(fā)性損傷：如出血后的局部血流改變、炎癥反應(yīng)、凝血酶以及自由基的級(jí)聯(lián)反應(yīng)等都可能是繼發(fā)性損傷的原因[2-4]。而腦出血后細(xì)胞因子的表達(dá)也被認(rèn)為是繼發(fā)性損傷的主要原因之一，這一點(diǎn)較缺血性腦損傷更為明顯[5]。核因子-κB(NF-κB)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種重要的多向性轉(zhuǎn)錄因子，活化后能進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)并與DNA結(jié)合，從而促進(jìn)多種靶基因的轉(zhuǎn)錄[6]，參與炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和自由基損傷等病理生理過程[7]。國內(nèi)外研究已經(jīng)表明，NF-κB存在于腦血管內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞中，當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)遭受破壞如腦出血或腦缺血時(shí)，可被特異性激活，與腦組織再灌注損傷的炎癥機(jī)制密切相關(guān)。

1NF-κB的生物學(xué)特性

NF-κB最初是由Sen等[8]研究發(fā)現(xiàn)并命名的。它是普遍存在于真核細(xì)胞中的多基因調(diào)節(jié)因子，因其能夠與B細(xì)胞免疫球蛋白的k輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列特異性結(jié)合而得名。NF-κB通常以無活性狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中，在多種炎性細(xì)胞因子及其他刺激因素作用下被激活，并向細(xì)胞核內(nèi)富集，具有調(diào)控細(xì)胞因子、黏附分子等基因的表達(dá)，進(jìn)而影響機(jī)體的免疫反應(yīng)、炎性反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等生物學(xué)功能。

1.1NF-κB的結(jié)構(gòu)NF-κB是一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄因子家族，包括NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB和C-Rel 5個(gè)家族成員。成員單體分子互相結(jié)合后，再與其抑制因子IκB結(jié)合，形成無活性的三聚體而儲(chǔ)存于細(xì)胞漿中。在各種因素刺激作用下被激活，以同源或異源二聚體的形式形成NF-κB活性分子[9]。每一個(gè)蛋白分子成員均有約300個(gè)氨基酸殘基的Rel同源區(qū)(Rel homology region，RHR)，RHR是NF-κB蛋白的功能結(jié)構(gòu)域，主要包括了與DNA結(jié)合、二聚體化及與抑制蛋白IkB結(jié)合的區(qū)域。

1.2NF-κB的生理功能NF-κB是一種多功能轉(zhuǎn)錄因子，可被誘導(dǎo)產(chǎn)生，并對(duì)很多基因均可發(fā)揮中心性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，從而參與諸多生理病理過程，如免疫、組織穩(wěn)態(tài)、炎癥等。從而在分子、細(xì)胞水平，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存、增殖分化和凋亡，尤其是參與免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄。NF-κB是通過免疫細(xì)胞因子、炎性細(xì)胞因子、趨化細(xì)胞因子、黏附分子等生物活性蛋白來表達(dá)調(diào)控的。NF-κB直接誘導(dǎo)或與其他轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同作用而調(diào)節(jié)各種蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。

1.3NF-κB的激活機(jī)制在真核細(xì)胞中，NF-κB是以無活性狀態(tài)的三聚體滯留于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)[10]。當(dāng)細(xì)胞受到細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)及氧化應(yīng)激等刺激時(shí)，引起抑制蛋白IκB磷酸化后，再與泛素結(jié)合，通過蛋白酶小體被降解而從NF-κB -IκB三聚體復(fù)合物中脫除，導(dǎo)致NF-κB二聚體去抑制而激活，并從胞漿中移入胞核，啟動(dòng)相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活功能[11]。NF-κB可能的激活通路[12]見圖1。

圖1　NF-κB可能的激活通路

2NF-κB在腦出血后繼發(fā)性腦損傷中的作用

NF-κB是一種在機(jī)體受到應(yīng)激性刺激后活化并參與調(diào)控一系列基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵性核轉(zhuǎn)錄因子。在神經(jīng)系統(tǒng)中，NF-κB廣泛存在于神經(jīng)細(xì)胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞和小膠細(xì)胞質(zhì)中[13]。近年來NF-κB在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用越來越受到重視，腦出血后周圍組織繼發(fā)性損傷與NF-κB的持續(xù)活化與表達(dá)明顯相關(guān)，NF-κB參與了這種損傷的病理生理過程。NF-κB被激活，活化后的NF-κB可通過促進(jìn)炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、介導(dǎo)自由基損傷等機(jī)制加重腦損傷。

2.1促進(jìn)炎癥反應(yīng)NF-κB是炎性反應(yīng)調(diào)節(jié)過程中的重要轉(zhuǎn)錄因子，在腦出血(ICH)后短時(shí)間內(nèi)即會(huì)出現(xiàn)NF-κB的活化[14]，并通過編碼腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)等促炎因子的表達(dá)參與ICH后的炎性反應(yīng)過程。然而TNF-α和IL-1又是NF-κB的激活物，因此它們與NF-κB共同形成了一個(gè)正反饋系統(tǒng)，進(jìn)一步造成惡性循環(huán)加重對(duì)血腫灶周腦組織造成損害[15]。研究表明腦損傷后炎性介質(zhì)的大量表達(dá)與腦組織繼發(fā)損傷程度關(guān)系密切[16]。NF-κB通過級(jí)聯(lián)擴(kuò)大的炎性反應(yīng)加重了ICH后腦組織的繼發(fā)性損傷，在此過程中扮演了重要的角色。楊文海等[17]在腦出血大鼠的模型研究中，發(fā)現(xiàn)ICH后6 h血腫周圍組織NF-κB開始表達(dá)，3 d達(dá)到高峰，并可見到有炎性細(xì)胞特別是中性粒細(xì)胞在腦出血后6 h～12 h開始浸潤(rùn)，48 h～72 h達(dá)高峰，進(jìn)一步證明了NF-κB的表達(dá)可促進(jìn)炎癥反應(yīng)，加重ICH后繼發(fā)性腦損傷。Hickenbottom等[6]研究發(fā)現(xiàn)ICH時(shí)，在數(shù)分鐘內(nèi)即達(dá)到血腫高峰，1 h即開始出現(xiàn)繼發(fā)性炎癥反應(yīng)，在出血后2 h就可見到局部的NF-κB激活，于8 h出現(xiàn)廣泛性激活。在出血后幾天，NF-κB的激活進(jìn)一步增強(qiáng)，加重了腦損傷。石秋艷等[18]在研究大鼠ICH時(shí)，發(fā)現(xiàn)出血后3 h就有NF-κB活化，大量NF-κB陽性細(xì)胞出現(xiàn)在血腫周圍，72 h就已經(jīng)達(dá)到高峰，此后逐漸衰減，在7 d時(shí)下降迅速，從而顯示在ICH后NF-κB亦被激活，這種持續(xù)性的活化可能參與ICH后炎癥反應(yīng)所致腦損傷的病理生理過程，從而導(dǎo)致腦損傷進(jìn)一步加重。

2.2誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡又稱為細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)，是機(jī)體細(xì)胞生理性死亡和病理性損害的一種特殊的死亡形式。其發(fā)生過程主要包含了細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)濃縮、核裂解成碎片最終形成凋亡小體。細(xì)胞凋亡過程是可以由基因調(diào)控從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞自我消亡。機(jī)體許多的生理活動(dòng)的分子基礎(chǔ)，均可見到NF-κB參與調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，尤其是炎性因子[19]。眾多研究表明，細(xì)胞凋亡機(jī)制參與了ICH繼發(fā)性腦損傷，且作用時(shí)間長(zhǎng)，損傷范圍也較廣[20-22]。劉宗超等[14]研究指出在ICH后那些變性瀕死的細(xì)胞(包括凋亡細(xì)胞)均有很大程度上的NF-κB活化，NF-κB活化在6 h時(shí)明顯增加并開始進(jìn)入核內(nèi)發(fā)揮作用，12 h時(shí)就有大量凋亡細(xì)胞出現(xiàn)，從而揭露了腦出血后NF-κB的活化與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。Baldwin[23]在研究大鼠實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)12 h后有神經(jīng)細(xì)胞凋亡出現(xiàn)，12 h～24 h凋亡達(dá)高峰；NF-κB的DNA結(jié)合活性在2 h～12 h提高了好幾倍，往后逐漸減少；給予藥物阻斷NF-κB的核移位后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡顯著減少，進(jìn)而證明了NF-κB的活化能加重由細(xì)胞興奮毒性所引發(fā)的凋亡。Hickenbottom等[6]在ICH模型制作時(shí)，采用了自體血二次注射法誘導(dǎo)腦出血模型，在術(shù)后的4 d時(shí)，發(fā)現(xiàn)血腫區(qū)周圍可檢測(cè)到NF-κB水平較術(shù)前升高，時(shí)術(shù)前的1.8倍～2.5倍，NF-κB的激活是在包含碎裂DNA的TUNEL陽性細(xì)胞，從而揭示了腦出血后細(xì)胞凋亡機(jī)制與NF-κB有相關(guān)性。

2.3介導(dǎo)自由基損傷在炎性因子的作用下，腦出血灶周組織會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧和自由基，進(jìn)而加重?fù)p傷區(qū)的腦組織損害[24]。研究表明腦出血可能誘導(dǎo)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶過度表達(dá)，而誘導(dǎo)型一氧化氮合酶基因啟動(dòng)子中含有NF-κB結(jié)合位點(diǎn)。NF-κB的激活又可進(jìn)一步促使誘導(dǎo)型一氧化氮合酶產(chǎn)生自由基，使炎癥反應(yīng)不斷擴(kuò)大。Kim等[25]在研究中，采用脂多糖刺激體外培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，NF-κB被激活后進(jìn)一步誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞表達(dá)COX-2、小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

3小結(jié)

NF-κB作為一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子，在腦出血后通過促進(jìn)炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及介導(dǎo)自由基損傷等機(jī)制參與了ICH繼發(fā)性損傷。因此有理由相信，隨著對(duì)NF-κB的深入研究，有望為腦出血后繼發(fā)性腦損傷的病理生理機(jī)制及治療開辟新途徑。

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(本文編輯郭懷印)

中圖分類號(hào)：R743.3R255.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.11.020

文章編號(hào)：1672-1349(2016)11-1246-03

(收稿日期：2015-12-26)