NF-κB與中性粒細(xì)胞凋亡的研究進展*

章婧婧 邵麗萍 童婷婷 劉麗莎 尹瑞瑞 姜麗娜 趙云霞

蚌埠醫(yī)學(xué)院，安徽省蚌埠市 233030

中性粒細(xì)胞(Polymorphonuclear neutrophil，PMN)是在人體免疫機制中發(fā)揮重要作用的炎性細(xì)胞，但其釋放的炎性因子也有可能對人體造成損害。目前有研究認(rèn)為，NF-κB可能與中性粒細(xì)胞的凋亡機制有著莫大的聯(lián)系。NF-κB是一種廣泛存在于多種細(xì)胞中的核轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB參與炎性和免疫反應(yīng)，調(diào)節(jié)多種與炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子、趨化作用因子、黏附蛋白因子、免疫受體蛋白、氧化應(yīng)激相關(guān)酶以及急性蛋白等表達，也是PMN激活核內(nèi)信號傳導(dǎo)最后共同通路之一，它能對中性粒細(xì)胞的凋亡起到抑制作用，同時其抑制劑也能促進PMN凋亡。因此，通過研究NF-κB在細(xì)胞內(nèi)參與凋亡的機制，可能為臨床治療中性粒細(xì)胞造成的炎癥性疾病提供新的看法和理論依據(jù)。為分析NF-κB與中細(xì)粒細(xì)胞凋亡的機制，本文對NF-κB激活機制、中性粒細(xì)胞凋亡及NF-κB與中性粒細(xì)胞凋亡的研究進展進行綜述。

1 NF-κB生物學(xué)特性與其相關(guān)激活機制

1.1 NF-κB生物學(xué)特性 NF-κB是一種具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄作用的核轉(zhuǎn)錄因子，廣泛存在于各種細(xì)胞。作為信號傳導(dǎo)通道的樞紐，在人體的細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化以及細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)、腫瘤相關(guān)疾病發(fā)生及其發(fā)展等方面都發(fā)揮了十分顯著的作用[1-2]。NF-κB系統(tǒng)主要是由NF-κB家族及其抑制物IκB家族共同組成的。在哺乳動物中NF-κB家族中有五位成員分別是：NF-κB1(p105/p50)、NF-κB2(p100/p52)、Rel-A(p65)、Rel-B和c-Rel。這些成員都具有高度保守的RHD，位于 NF-κB分子的 N端，大約由三百多個氨基酸殘基構(gòu)成，包括二聚體化功能域、DNA結(jié)合功能域以及部分核定位信號，可與家族其他成員以及IκB亞單位結(jié)合[3]。NF-κB有很多種的組合形式，每種組合所具備的轉(zhuǎn)錄激活特性也大不相同，它們關(guān)于調(diào)節(jié)基因的特異性也不一樣。其中，最廣泛的是由p65和p50亞基異源二聚體組成，是發(fā)揮其生物學(xué)功能的最主要的組合形式。其次P50的前體蛋白的 C末端包含了錨定蛋白的重復(fù)序列，此序列經(jīng)限制性蛋白水解這組蛋白可成為較短的具有DNA結(jié)合活性的蛋白，變?yōu)槌墒斓膒50[2]。而p65在其蛋白C末端有可以轉(zhuǎn)錄激活的區(qū)域，這使得其能直接作用于轉(zhuǎn)錄原件從而激活轉(zhuǎn)錄過程[4]促進p50和DNA之間的結(jié)合。IκB是NF-κB的強抑制物，與其相關(guān)的蛋白家族成員包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBδ、Bcl-3和 NF-κB2(p100)和 NF-κB(p105)的羥基末端區(qū)域[2]。這些家族成員分子含有5～7個約30個氨基酸的ankyrin重復(fù)序列，這些重復(fù)序列是與NF-κB蛋白RHD區(qū)域相互作用的必要部位，IκB通過非共價覆蓋NF-κB上的核定位信號從而阻止NF-κB的核轉(zhuǎn)位[4]。

1.2 NF-κB激活機制 近十年來有關(guān)于NF-κB激活機制及其抑制劑的研究取得了一些突出的進展， NF-κB通路的激活主要受經(jīng)典通路及非經(jīng)典通路(又稱替代通路)的控制與調(diào)節(jié)——這是兩條關(guān)鍵途徑，它們相互獨立又彼此協(xié)調(diào)[5]。

在經(jīng)典途徑中，NF-κB的激活受其胞漿中抑制蛋白IκB的調(diào)控，其與IκB結(jié)合形成無活性的三聚體，即NF-κB-IκBs，從而滯留于靜止期細(xì)胞漿中。目前認(rèn)為NF-κB信號通路的激活因子有TNF、IL-1、病毒、放射線、氧自由基、細(xì)菌脂多糖(LPS)、神經(jīng)生長因子、紫外光、氧化劑、細(xì)菌、發(fā)育性改變、神經(jīng)毒性肽、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營養(yǎng)因子免疫刺激劑等。當(dāng)受到激活因子刺激時，NF-κB-IκBs復(fù)合物被激活，從而使IκB迅速磷酸化， 磷酸化的IκB泛素化，最后泛素化的IκB在蛋白酶作用下發(fā)生降解，降解后的IκB喪失了對NF-κB的抑制作用，NF-κB解離出來，NF-κB的主要存在形式為p50和p65(ReIA)組成的二聚體，從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，活化的NF-κB能與DNA鏈上的特定序列特異性結(jié)合促進相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，可促進其下游靶基因[6]，如TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、GM-CSF、G-CSF[7]。非經(jīng)典途徑是通過受體信號和IKKa激活，使蛋白激酶IKKa被磷酸化，NF-κBp100被磷酸化降解，最終形成NF-eB的p52/RelB異源二聚體。同時又可以使NF-eBp105被磷酸化降解，形成NF-κBp50/RelB異源二聚體，生成的p52和p50都進入細(xì)胞核從而調(diào)節(jié)其中下游靶基因。

NF-κB信號通路參與多種生物學(xué)過程，其中經(jīng)典途徑在細(xì)胞增殖、凋亡、突變和炎癥反應(yīng)等生理病理過程中，以及在心血管疾病和腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中都有著重要的生理病理意義。而非經(jīng)典型通路參與了機體抗炎并且可以調(diào)控淋巴結(jié)的生長和發(fā)育。因此，關(guān)于NF-κB的抑制劑的研究被認(rèn)為是現(xiàn)階段臨床新型藥物開發(fā)的一個重要靶點。

2 NF-κB與中性粒細(xì)胞凋亡相關(guān)關(guān)系

2.1 中性粒細(xì)胞凋亡機制 PMN來源于骨髓的造血干細(xì)胞，在骨髓中分化發(fā)育后，進入血液或組織中，是血細(xì)胞中壽命最短的終末分化細(xì)胞，也是機體中運動頻繁、吞噬迅速、胞質(zhì)內(nèi)富含豐富的毒性顆粒的炎性細(xì)胞。并且在機體非特異性免疫防御中發(fā)揮著重要的保護作用，當(dāng)機體受到病原體的感染后，中性粒細(xì)胞會對免疫細(xì)胞產(chǎn)生募集作用，迅速到達感染部位，進而活化大量的炎性趨化因子，如IL-8/CXCL8、ITAC/CXCL11、干擾素等，然后對多種免疫細(xì)胞產(chǎn)生定向趨化作用，然后PMN在感染部位通過直接或者間接與Fcγ、補體受體識別病原體后，吞噬病原體菌，發(fā)揮了對細(xì)菌的殺滅作用。除外，PMN還可以通過形成肉芽腫、胞外陷阱(NET)等幫助宿主來對抗病原體菌的感染。在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中，PMN是通過自身轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)T細(xì)胞增殖、分化、死亡[8]。所以，中性粒細(xì)胞在免疫防御中可以有效幫助機體抵抗外界病原體的危害。

PMN吞噬病原體菌后發(fā)生迅速凋亡，PMN的凋亡是一個受多基因、多因子共同調(diào)控的過程，對于炎癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸有著重大的影響。正常生理情況下，PMN分化成熟后24h內(nèi)就會啟動自發(fā)性凋亡[9]。除此之外，PMN可能受到其他一些如LPS、TNF-α、Fas/Fasl途徑、凋亡基因、白介素類、干擾素、Caspase蛋白等多種因素的影響，促進或者抑制PMN的凋亡。PMN的凋亡途徑包括了外源性途徑(死亡因子受體途徑)和內(nèi)源性途徑(線粒體途徑)，其中有胞外、胞內(nèi)信號刺激以及核因子-κB的轉(zhuǎn)錄活化等過程的發(fā)生，與抑制或促進因子相互協(xié)調(diào)，共同調(diào)控著PMN的凋亡。

凋亡后的PMN會被巨噬細(xì)胞吞噬，巨噬細(xì)胞吞噬凋亡的中性粒細(xì)胞可以分為4個階段：(1)識別黏附階段，巨噬細(xì)胞識別并最終黏附在凋亡的PMN上；(2)內(nèi)吞階段，巨噬細(xì)胞伸出偽足捕捉凋亡的PMN，導(dǎo)致兩細(xì)胞膜的相互融合；(3)消化階段，被吞噬的PMN進一步移向巨噬細(xì)胞的內(nèi)部，然后被降解；(4)殘體外排階段，不能被巨噬細(xì)胞消化的PMN成分形成殘體，排出巨噬細(xì)胞外[10]。但是，在這一吞噬過程中，巨噬細(xì)胞還會釋放各種抑炎因子，迅速消除炎癥并減輕凋亡的PMN對機體的毒害作用，有利于免疫細(xì)胞新陳代謝。所以，PMN凋亡是對機體最小的損傷方式，但是如果凋亡延遲的PMN不能夠及時被巨噬細(xì)胞吞噬消除，PMN就可能會發(fā)生繼發(fā)性壞死，釋放出各種毒性內(nèi)容物，進一步對宿主細(xì)胞產(chǎn)生持續(xù)性以及更嚴(yán)重的損傷，加重了炎性反應(yīng)的發(fā)生。

2.2 NF-κB對中性粒細(xì)胞凋亡的作用 抑制PMN凋亡的機制現(xiàn)今尚不能明確，可能與多種表達失調(diào)的炎癥因子有關(guān)，PMN凋亡機制與NF-κB的關(guān)系受到較高關(guān)注。NF-κB是一種在調(diào)控PMN自發(fā)性凋亡和炎癥反應(yīng)過程中基因表達的關(guān)鍵因子。NF-κB的活化對細(xì)胞主要起到抑制作用，其次起到促進作用。它是廣泛存在于多種細(xì)胞內(nèi)的核轉(zhuǎn)錄因子，在靜息狀態(tài)下，NF-κB存在于細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，不呈現(xiàn)活性的狀態(tài)，因此不具有基因轉(zhuǎn)錄的作用。但當(dāng)其受到炎癥或其他的免疫因子刺激后，存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的NF-κB被激活活化，成為游離的因子，進入到細(xì)胞核內(nèi)。陶善東等人[11]指出NF-κB的游離活化與IκB蛋白因子有著一定的聯(lián)系。IκB蛋白在細(xì)胞未受到刺激的狀態(tài)下時結(jié)合在NF-κB的核定位序列中，IκB蛋白與NF-κB結(jié)合形成同源或異源二聚體等復(fù)合物，使得NF-κB滯留在細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞受到刺激后IκB蛋白因子與NF-κB解離，NF-κB進入細(xì)胞核，在細(xì)胞核內(nèi)的靶基因上與啟動子或增強子上的特異性序列相結(jié)合，參與調(diào)控靶基因有關(guān)的轉(zhuǎn)錄和表達。在其實驗研究中，NF-κB通過參與調(diào)控趨化因子、細(xì)胞激酶以及細(xì)胞黏附分子的轉(zhuǎn)錄等來調(diào)控各種細(xì)胞的凋亡。由此我們可以知道，NF-κB與核內(nèi)細(xì)胞死亡信號基因結(jié)合，抑制其轉(zhuǎn)錄，在細(xì)胞受到刺激的情況下保護細(xì)胞免受刺激因子的誘導(dǎo)而凋亡，同時也產(chǎn)生對凋亡信息的抗性，從而實現(xiàn)了NF-κB抑制PMN凋亡的作用。此外，也有相關(guān)學(xué)者認(rèn)為NF-ΚB抑制細(xì)胞凋亡是一個復(fù)雜的過程，其方式主要表現(xiàn)為上調(diào)或誘導(dǎo)凋亡基因的表達，各種因子如TNFR、 IAPs (細(xì)胞凋亡抑制蛋白)、Bcl-2家族等都與NF-κB的核內(nèi)抑制凋亡過程有關(guān)。然而，PMN凋亡途徑不管如何，最后都會進入一個步驟，也就是Caspase-3的活化。發(fā)揮效應(yīng)性的Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7 激活細(xì)胞核內(nèi)的限制性核酸內(nèi)切酶，從而使DNA鏈斷裂，最終使細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面解體。而各種因子參與NF-KB抑制細(xì)胞凋亡，關(guān)鍵在于阻止最后一個途徑的發(fā)生，如細(xì)胞凋亡抑制蛋白(IAPs)， 就是通過與Caspase-3，Caspase-7 結(jié)合，阻止Caspase-9活化，從而起到抗細(xì)胞凋亡的作用。除此之外，TRAF家族中的TRAF2也同樣在NF-κB激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中扮演著重要的角色。

3 展望

本文的內(nèi)容主要闡述了NF-κB與PMN凋亡的機制有關(guān)，研究其參與PMN凋亡可能為治療和預(yù)防多種與其相關(guān)疾病提供新方向。在多種疾病中，部分發(fā)病機制與PMN凋亡有關(guān)。目前，NF-κB抑制PMN凋亡的機制以及促進其凋亡機制目前尚未完全明了，因此NF-κB與PMN凋亡的研究具有廣闊的前景；是否可通過以NF-κB為靶點來調(diào)節(jié)PMN的壽命，促進PMN凋亡而達到治療炎癥相關(guān)疾病的目的，為疾病治療提供新的思路和依據(jù)。