核因子κB信號(hào)通路與變應(yīng)性鼻炎的關(guān)系

李 麗，張小兵

(1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730030；2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，蘭州 730030)

變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis，AR)是發(fā)生在鼻腔黏膜的變態(tài)反應(yīng)。目前，AR已成為全球性健康問(wèn)題，我國(guó)患病人數(shù)多達(dá)4億，發(fā)病率仍呈逐年升高趨勢(shì)[1]。AR的發(fā)病與攜帶易感基因、免疫失衡、炎性介質(zhì)釋放等因素有關(guān)。AR的主要臨床特征為鼻癢、打噴嚏、大量清水涕等。2015年《變應(yīng)性鼻炎診斷和治療指南》建議，鼻用糖皮質(zhì)激素是AR的一線用藥，但由于AR的病程長(zhǎng)和易反復(fù)發(fā)作等特點(diǎn)，現(xiàn)有治療方案僅能短期緩解患者臨床癥狀，激素耐藥問(wèn)題也日益突出，成為困擾臨床醫(yī)師和患者的難題[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量研究表明，核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號(hào)通路與細(xì)胞因子、炎性因子、趨化因子的合成以及調(diào)控相關(guān)免疫細(xì)胞的發(fā)育及其正常功能的行使密切相關(guān)，以NF-κB為靶點(diǎn)的藥物研究為治療變應(yīng)性炎癥提供了新思路[3-6]。目前，AR與NF-κB信號(hào)通路的關(guān)系及作用機(jī)制的研究已取得一定進(jìn)展，已研發(fā)出相關(guān)小分子靶向藥物?，F(xiàn)就NF-κB信號(hào)通路與AR黏膜高分泌、免疫細(xì)胞發(fā)育相關(guān)基因和T細(xì)胞分化的關(guān)系以及靶向抑制NF-κB的策略和臨床意義予以綜述，以探究其在AR中的臨床應(yīng)用前景。

1 NF-κB信號(hào)通路的概述

NF-κB是核轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族成員，由兩組5個(gè)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的蛋白成員組成，第1組是NF-κB發(fā)揮活性作用的形式，包括p65相關(guān)因子(related，Rel)A、RelB和c-Rel；第2組包括NF-κB1(p105/p50)和NF-κB2(p100/p52)[7]。靜息狀態(tài)下，NF-κB抑制蛋白(inhibitor-NF-κB protein，IκB蛋白)可使NF-κB二聚體以無(wú)活性形式滯留在細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞受到外界刺激后，可使IκB激酶激活，IκB激酶磷酸化IκB蛋白，繼而泛素化并降解，使NF-κB暴露核定位的位點(diǎn)，從而釋放NF-κB二聚體，隨后NF-κB二聚體進(jìn)入細(xì)胞核，并與DNA的特異性位點(diǎn)結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)[8]。NF-κB激活后，可導(dǎo)致白細(xì)胞介素(interleukin，IL)1β、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，而IL-1β、TNF-α的基因產(chǎn)物又可直接激活NF-κB信號(hào)通路，擴(kuò)大炎癥反應(yīng)，即信號(hào)通路激活中的級(jí)聯(lián)瀑布效應(yīng)[9]。

2 NF-κB信號(hào)通路在AR發(fā)病機(jī)制中的作用

2.1與AR鼻黏膜高分泌的關(guān)系 鼻黏膜高分泌性是AR的主要特征之一，正常情況下黏液的產(chǎn)生與代謝保持動(dòng)態(tài)平衡，但在病理狀態(tài)下，黏液的異常分泌可降低呼吸道黏膜功能和變應(yīng)原的清除，從而加劇AR的慢性炎癥過(guò)程。AR的黏液高分泌與白三烯、TNF-α、前列腺素、IL-4、IL-9和IL-13等炎性因子和細(xì)胞因子密切相關(guān)，而NF-κB信號(hào)通路廣泛參與炎性介質(zhì)和前炎性介質(zhì)(TNF-α、IL-1β)以及一些炎癥相關(guān)酶類(lèi)(基質(zhì)金屬蛋白酶、環(huán)加氧酶和一氧化氮合酶)等基因的調(diào)控[10]。水通道蛋白(aquaporin，AQP)家族與氣道液體分泌密切相關(guān)，其中AQP5大量分布于鼻黏膜上皮細(xì)胞。Song和Verkman[11]用毛果蕓香堿刺激AQP5缺失小鼠和野生型小鼠發(fā)現(xiàn)，AQP5可能是氣道液體分泌的重要因素，同時(shí)也是氣道液體分泌的限速屏障。NF-κB可下調(diào)AQP5的表達(dá)，王偉偉[12]通過(guò)建立AR大鼠模型發(fā)現(xiàn)，AQP5、磷酸化環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-responsive element-binding protein，CREB)的表達(dá)與NF-κB的p65表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，AQP5的表達(dá)與磷酸化CREB呈正相關(guān)，磷酸化CREB的表達(dá)與TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥基因呈負(fù)相關(guān)，由此推測(cè)，NF-κB信號(hào)通路可能通過(guò)炎性細(xì)胞因子抑制CREB磷酸化途徑或通過(guò)NF-κB的p65與磷酸化CREB在133位點(diǎn)(Ser133)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄輔助因子結(jié)合位點(diǎn)，下調(diào)AQP5表達(dá)。Wang和Zheng[13]的研究證明，NF-κB的活化可能通過(guò)上調(diào)TNF-α和IL-6兩種炎性因子的表達(dá)導(dǎo)致AR小鼠模型中黏蛋白5AC的高分泌。Towne等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α能夠激活TNF-α受體1從而抑制AQP5的表達(dá)，而NF-κB信號(hào)通路參與TNF-α受體1的激活。Wang和Zheng[15]發(fā)現(xiàn)，NF-κB能夠通過(guò)IL-1β下調(diào)AQP5的表達(dá)，導(dǎo)致大鼠AR的發(fā)生。綜上所述，NF-κB信號(hào)通路可直接調(diào)控參與AR黏液高分泌的炎性細(xì)胞因子基因表達(dá)，并可通過(guò)上調(diào)炎性因子導(dǎo)致黏蛋白5AC高分泌和AQP5的表達(dá)減少，引起鼻腔分泌物清除或重吸收障礙，從而導(dǎo)致AR高分泌性。

2.2NF-κB活化與機(jī)體免疫應(yīng)答的關(guān)系 AR屬于Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)，發(fā)病過(guò)程涉及肥大細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞。NF-κB信號(hào)通路不僅在自然殺傷細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、粒細(xì)胞系等免疫細(xì)胞的發(fā)育和功能行使中發(fā)揮作用，還通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子的基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)在免疫應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用[16]。氣道細(xì)胞由NF-κB調(diào)控的炎癥靶分子主要包括以下幾種。①淋巴細(xì)胞：包括嗜酸粒細(xì)胞趨化因子1、調(diào)節(jié)激活正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌的細(xì)胞因子、γ干擾素(interferon γ，IFN-γ)、IL-2、IL-4、IL-5、IL-13；②嗜酸粒細(xì)胞：TNF-α、IL-8、細(xì)胞間黏附分子1、白細(xì)胞功能相關(guān)抗原1；③中性粒細(xì)胞：IL-8、IL-1Ra、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子；④巨噬細(xì)胞：?jiǎn)魏思?xì)胞趨化蛋白1、IL-8、生長(zhǎng)相關(guān)性癌基因α；⑤上皮細(xì)胞：胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素、細(xì)胞間黏附分子1、血管細(xì)胞黏附分子1、IL-8、IL-6、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子、生長(zhǎng)相關(guān)性癌基因α、調(diào)節(jié)和激活正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌、單核細(xì)胞趨化蛋白1、黏蛋白5AC等[17]。有研究表明,在以上炎性細(xì)胞相關(guān)基因調(diào)控元件中存在不同數(shù)量的κB基序，與NF-κB結(jié)合后，以多位點(diǎn)協(xié)同作用上調(diào)細(xì)胞因子的表達(dá)。此外，NF-κB參與重要免疫受體表達(dá)的調(diào)節(jié)，如可在主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ類(lèi)分子和T細(xì)胞受體基因的調(diào)控區(qū)發(fā)現(xiàn)κB基序，并在細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中起關(guān)鍵作用[18]。NF-κB在初級(jí)(骨髓和胸腺)和次級(jí)(淋巴結(jié)、派氏集合淋巴結(jié)、黏膜相關(guān)淋巴組織和脾臟)淋巴組織的發(fā)育以及功能行使中發(fā)揮重要作用[16]。綜上所述，NF-κB信號(hào)通路的活化貫穿機(jī)體的整個(gè)免疫應(yīng)答過(guò)程。

2.3.4NF-κB信號(hào)通路在Treg細(xì)胞分化中的作用 Treg細(xì)胞通過(guò)分泌IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β等抑制由效應(yīng)T細(xì)胞引起的免疫應(yīng)答介導(dǎo)機(jī)體的抗炎反應(yīng)，Treg細(xì)胞功能低下可能導(dǎo)致變應(yīng)性疾病的發(fā)生[20]。Treg細(xì)胞在胸腺中經(jīng)過(guò)自然選擇過(guò)程后，依據(jù)發(fā)育來(lái)源分為天然Treg細(xì)胞和胸腺Treg細(xì)胞，其中胸腺Treg細(xì)胞的發(fā)育需經(jīng)過(guò)T細(xì)胞受體依賴的和非T細(xì)胞受體依賴兩個(gè)步驟，而IκB激酶作為T(mén)細(xì)胞受體信號(hào)傳遞中的重要介質(zhì)，其數(shù)量減少或缺乏可導(dǎo)致胸腺Treg細(xì)胞數(shù)量下降，提示NF-κB可能在胸腺Treg細(xì)胞發(fā)育中起作用[24]。此外，Treg細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用依賴于叉狀頭/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3的高水平穩(wěn)定表達(dá)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)叉狀頭/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3基因座中存在CNS1、CNS2和CNS3三個(gè)高度保守的非編碼序列，其中NF-κB亞基c-Rel與CNS3結(jié)合，在胸腺和外周叉狀頭/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3的表達(dá)和Treg細(xì)胞分化中起主要作用[32-33]?？傊琋F-κB在特異性T細(xì)胞亞群的發(fā)育與活化過(guò)程中具有不同的作用，在免疫細(xì)胞功能失衡和免疫反應(yīng)失調(diào)中與其他信號(hào)通路的交互作用仍是新的研究領(lǐng)域，有望研究出針對(duì)失衡細(xì)胞類(lèi)型或細(xì)胞功能的靶向治療方法。

3 靶向抑制NF-κB的策略

NF-κB的激活包括IκB激酶激活、IκB磷酸化和泛素化、IκB解體、NF-κB向核內(nèi)遷移、NF-κB亞基與DNA結(jié)合等過(guò)程，故可針對(duì)以上環(huán)節(jié)抑制NF-κB過(guò)量激活[34]。NF-κB小分子靶向抑制劑的研究是目前的重點(diǎn)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)：①NF-κB靶向抑制劑誘餌寡脫氧核苷酸是一組雙鏈DNA片段，具有與DNA上轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)相同的序列，這種競(jìng)爭(zhēng)性占位效應(yīng)阻礙了基因啟動(dòng)區(qū)NF-κB結(jié)合位點(diǎn)與NF-κB的結(jié)合，顯著降低了下游基因的表達(dá)[35]。Wee等[9]的AR小鼠模型證實(shí)，誘餌寡脫氧核苷酸可下調(diào)血清總IgE、IgG1和卵清蛋白特異性IgE的水平，對(duì)鼻黏膜中IL-5、TNF-α和細(xì)胞間黏附分子1的表達(dá)也有抑制作用，此外，誘餌寡脫氧核苷酸還可明顯下調(diào)脾臟中Th2型細(xì)胞因子IL-4和IL-5的表達(dá)。②Towne等[14]發(fā)現(xiàn)，NF-κB特異性抑制藥二硫代氨基甲酸吡咯烷能夠通過(guò)抑制AR大鼠TNF-α和IL-6的表達(dá)從而抑制鼻腔黏蛋白5AC的分泌。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)二硫代氨基甲酸吡咯烷有廣泛的抗氧化應(yīng)激和抗炎作用[36-37]。③NF-κB必需調(diào)節(jié)劑是NF-κB介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，可通過(guò)傳遞細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)信號(hào)阻止IκB激酶復(fù)合物促炎反應(yīng)活性的激活，控制NF-κB調(diào)節(jié)的基因，為選擇性調(diào)節(jié)NF-κB功能藥物的開(kāi)發(fā)提供新的靶向[38]。④Shimizu等[39]發(fā)現(xiàn)，NF-κB的特異性抑制劑脫氫甲基環(huán)氧醌霉素可通過(guò)抑制NF-κB組分與DNA的結(jié)合來(lái)抑制哮喘小鼠模型中支氣管上皮細(xì)胞嗜酸粒細(xì)胞趨化因子1的表達(dá)以及嗜酸性氣道炎癥，包括Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生和后續(xù)的氣道重塑過(guò)程，但其對(duì)AR的相關(guān)炎性因子的抑制作用還需進(jìn)一步探究。⑤Sidthipong等[40]設(shè)計(jì)并合成了一種脫氫甲基環(huán)氧醌霉素的類(lèi)似物——(S)-β-水楊酰氨基-α-外-亞甲基-γ-丁內(nèi)酯，可在體外抑制NF-κB的p65亞基與DNA結(jié)合，從而抑制脂多糖誘導(dǎo)的NF-κB活化、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)和炎性細(xì)胞因子的分泌，在水溶液中較脫氫甲基環(huán)氧醌霉素具有更高的穩(wěn)定性，有望成為新的抗炎藥物候選者。

4 問(wèn)題與展望

隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)概念的提出，分子生物學(xué)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制、信號(hào)通路交互作用已成為研究熱點(diǎn)。對(duì)NF-κB信號(hào)通路與AR發(fā)病間關(guān)系及其機(jī)制的探究有利于進(jìn)一步尋找具有靶細(xì)胞特異性的NF-κB活化阻斷劑，對(duì)AR治療具有潛在意義。目前仍面臨的主要問(wèn)題有：①AR是基因調(diào)節(jié)下多細(xì)胞、多通路參與的慢性炎癥性疾病，其發(fā)病機(jī)制及信號(hào)通路間的交互作用深入而復(fù)雜，抑制NF-κB信號(hào)通路后是否會(huì)影響其他通路的正常功能仍需探究；②NF-κB是最常見(jiàn)、最豐富的轉(zhuǎn)錄因子，可作為關(guān)鍵性核轉(zhuǎn)錄因子參與多條炎癥反應(yīng)信號(hào)通路，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)，因此，如何在不影響正常功能發(fā)揮的前提下抑制其調(diào)節(jié)失衡是需要攻克的難點(diǎn)；③大多數(shù)相關(guān)研究均使用細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型完成，未來(lái)仍需進(jìn)行研究來(lái)確定其在人類(lèi)疾病中的臨床重要性。期待進(jìn)一步的研究能對(duì)兩者間的關(guān)系做出全面闡述。