NF-κB信號(hào)通路在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病中的作用

張文濤 陳云憲 唐良秋

核因子κB(NF-κB)是炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞免疫和凋亡激活的主要調(diào)節(jié)因子。在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)中，NF-κB出現(xiàn)不適當(dāng)或過度激活[1]，參與動(dòng)脈粥樣硬化、缺血損傷、心肌重構(gòu)、心臟保護(hù)、細(xì)胞死亡等過程。

1 NF-κB概述

NF-κB是一種炎性信號(hào)通路蛋白，幾乎存在于所有細(xì)胞中，是由Rel 家族構(gòu)成的二聚體蛋白。Rel 家族可分為兩組：一組包括p50 (NF-κB1) 和p52 (NF-κB2) 蛋白；另一組包括p65(RelA)、RelB和c-Rel蛋白。p65是NF-κB核轉(zhuǎn)位的主要亞基[2]。NF-κB1和NF-κB2基因先表達(dá)為前體p105和p100，后分別被切割成轉(zhuǎn)錄因子p50和p52[3]。上述5種蛋白組合成同源二聚體(抑制炎性因子表達(dá))或異源二聚體(促進(jìn)炎性因子表達(dá))發(fā)揮功能。NF-κB通路的激活包括經(jīng)典途徑和替代途徑。在經(jīng)典途徑中，IκBα與胞漿中的NF-κB二聚體結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，在接收到激活信號(hào)后轉(zhuǎn)變?yōu)镮κB激酶復(fù)合體[NEMO，包含IκB激酶(IKK)α、IKKβ和IKKγ][4]，IκB蛋白可被NEMO磷酸化，觸發(fā)IκBα賴氨酸48連接的多泛素化，促進(jìn)NEMO降解，NF-κB二聚體釋放，NF-κB二聚體進(jìn)入細(xì)胞核后結(jié)合DNA中的特定位點(diǎn)來調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[5]。在非典型途徑中，分化簇配體(CD40L)、淋巴毒素β受體(LTβR)和B細(xì)胞活化因子受體(BAFF-R)的信號(hào)促使NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)活化，NIK可使IKKα復(fù)合物磷酸化，進(jìn)而磷酸化p100的羧基末端絲氨酸殘基，觸發(fā)p100的C端IκB樣結(jié)構(gòu)選擇性降解，促進(jìn)p52的生成及p52/RelB異源二聚體的加工和釋放，最終導(dǎo)致p52/RelB和p50/RelB的核轉(zhuǎn)位，誘導(dǎo)靶基因的表達(dá)[6]。NF-κB信號(hào)通路經(jīng)上述途徑激活后，調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素(IL)、凋亡抑制因子、黏附因子等的表達(dá)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化和缺血損傷/心肌重構(gòu)的發(fā)生[2,7]。

2 NF-κB與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化的主要病理過程包括內(nèi)皮損傷、泡沫細(xì)胞形成、血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)增殖和斑塊進(jìn)展等，大量炎性因子和趨化因子參與其中，NF-κB可能發(fā)揮調(diào)控作用。

2.1 NF-κB導(dǎo)致內(nèi)皮損傷

血小板聚集時(shí)，正常內(nèi)皮細(xì)胞釋放的內(nèi)皮衍生舒張因子(EDRF)如一氧化氮(NO)等可舒張血管，并與前列環(huán)素協(xié)同抑制血小板聚集。EDRF還可以減少黏附分子在內(nèi)皮中的表達(dá)水平，從而減少白細(xì)胞(巨噬細(xì)胞)的黏附和轉(zhuǎn)化。香煙草成分、血脂紊亂、高血壓和高血糖等會(huì)使NO釋放減少，加速內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和再生。再生的內(nèi)皮細(xì)胞存在功能障礙，會(huì)產(chǎn)生大量NO，促進(jìn)炎性反應(yīng)，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成[8]。

NF-κB是內(nèi)皮細(xì)胞活化和凋亡的主要調(diào)節(jié)因子。NO可通過清除氧自由基抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的激活，從而抑制NF-κB。在正常情況下，內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)性基因如IκBα、A20和Bcl-2等可防止內(nèi)皮細(xì)胞激活和凋亡。當(dāng)NO減少時(shí)，NF-κB調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)功能紊亂，導(dǎo)致內(nèi)皮損傷和凋亡[9-10]。低密度脂蛋白(LDL)對(duì)血管壁的氧化修飾也可引起炎性反應(yīng)并激活NF-κB，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞表面趨化因子的釋放和黏附分子的表達(dá)。研究顯示，抑制小窩蛋白-1(CAV-1)、細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)、TNF-α、IL-6和IL-1β在內(nèi)的多種炎性因子和黏附分子，均可下調(diào)NF-κB活性，改善內(nèi)皮細(xì)胞功能[11]。Ridker等[12]發(fā)現(xiàn)Canakinumab(IL-1β的單克隆抗體藥物)可在不降低血脂的情況下顯著降低動(dòng)脈粥樣硬化患者心血管復(fù)發(fā)事件的發(fā)生率，可能的機(jī)制為Canakinumab能抑制IL-1β誘導(dǎo)血管促凝活性、促進(jìn)單核細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附以及VSMC生長的作用[12]。

2.2 NF-κB參與泡沫細(xì)胞形成和破裂

泡沫細(xì)胞的形成和進(jìn)一步在血管內(nèi)皮下間隙聚集是動(dòng)脈粥樣硬化病變的重要過程，NF-κB在泡沫細(xì)胞的形成過程中發(fā)揮重要作用，可能是動(dòng)脈粥樣硬化形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞分化的關(guān)鍵因子是巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)，NF-κB通過調(diào)控促炎性細(xì)胞因子如IL-1β、TNF等的表達(dá)，調(diào)節(jié)M-CSF[13]。動(dòng)脈粥樣硬化中的巨噬細(xì)胞分為M1和M2種亞型，分別有促炎和抗炎作用[14]。巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞可抑制M1型極化因子的促炎反應(yīng)，降低NF-κB活性。當(dāng)巨噬細(xì)胞向M2型極化時(shí)，巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞均通過NF-κB途徑上調(diào)抗炎相關(guān)基因的表達(dá)[15]。微環(huán)境改變(血脂異常、糖尿病和自身免疫性疾病相關(guān)的低度炎性反應(yīng)及感染等)可能會(huì)打破這種穩(wěn)態(tài)，通過下調(diào)ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體(ABC)A1和ABCG1介導(dǎo)的膽固醇外流和上調(diào)NF-κB活性，加速泡沫細(xì)胞和動(dòng)脈粥樣硬化形成[16]。Ben等[17]發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞中的穹隆主體蛋白(MVP)可通過抑制巨噬細(xì)胞中NF-κB信號(hào)阻止肥胖和動(dòng)脈粥樣硬化；同樣給予高脂飲食，與對(duì)照組小鼠相比，MVP基因敲除小鼠體質(zhì)量和主動(dòng)脈粥樣硬化面積的增加更明顯。Yang等[18]發(fā)現(xiàn)，NF-κB通過提高巨噬細(xì)胞的端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(TERT)活性，加速動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。

2.3 NF-κB促進(jìn)VSMC增殖

VSMC位于血管中層，維持動(dòng)脈的順應(yīng)性和彈性回縮。對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的分析發(fā)現(xiàn)，斑塊中大部分細(xì)胞來源于局部VSMC的遷移和增殖。NF-κB在VSMC遷移和增殖中發(fā)揮作用。當(dāng)NF-κB活性升高時(shí)，VSMC的增殖受到抑制，凋亡速度加快[19]。研究表明，TNF-α通過誘導(dǎo)NF-κB的靶基因Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子4(Klf4)抑制平滑肌細(xì)胞關(guān)鍵收縮蛋白如α平滑肌肌動(dòng)蛋白(SM-α-actin)、平滑肌22α(SM-22α)、平滑肌肌球蛋白重鏈(SM-MHC)的表達(dá)，誘導(dǎo)促炎性反應(yīng)和基質(zhì)重構(gòu)蛋白如單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-3、MMP-9、VCAM-1、IL-1β等的表達(dá)[20]。環(huán)狀RNA(circRNA)-Sirt1在VSMC中可以抑制TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB核轉(zhuǎn)位，抑制VSMC炎性表型轉(zhuǎn)換。同時(shí)，circ-Sirt1通過調(diào)節(jié)Sirt1的表達(dá)，對(duì)VSMC胞漿和胞核中的NF-κB活化發(fā)揮雙重抑制作用，顯著阻止炎性反應(yīng)和動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程[21]。

2.4 NF-κB加速斑塊進(jìn)展

斑塊進(jìn)行性生長與細(xì)胞因子、促炎和抗炎介質(zhì)參與的慢性炎性反應(yīng)密切相關(guān)[22]，抑制NF-κB相關(guān)黏附和炎性因子是阻止斑塊進(jìn)展的關(guān)鍵。Nguyen等[23]發(fā)現(xiàn)，evogliptin可以與Sirt1共同作用，阻斷NF-κB去乙?；?，抑制炎性反應(yīng)，進(jìn)而抑制動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。氧甾醇27-羥基膽固醇和醛-4-羥基壬烯醛可以通過Toll樣受體4(TLR4)/NF-κB途徑促進(jìn)人前單核細(xì)胞U937細(xì)胞釋放IL-8、IL-1b和TNF-α，上調(diào)MMP-9，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定和破裂[24]。研究顯示，暴露于PM2.5可使心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)增加。Beng等[25]發(fā)現(xiàn)，PM2.5可以通過NF-κB途徑促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成，增加動(dòng)脈粥樣硬化小鼠各階段斑塊的不穩(wěn)定性。

3 NF-κB與缺血損傷和心肌重構(gòu)

炎性反應(yīng)可加速心肌缺血的發(fā)生，也可促進(jìn)缺血后心功能的惡化。心肌缺血后，核因子高遷移率族蛋白1(HMGB1)從壞死的心肌細(xì)胞中釋放出來，作用于TLR2、TLR4、TLR9和RAGE等TLR和模式識(shí)別受體，激活NF-κB，誘導(dǎo)IL-1β、前IL-18等炎性介質(zhì)從心肌成纖維細(xì)胞中釋放，促進(jìn)炎性細(xì)胞如中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的激活和聚集[26]。這些炎性細(xì)胞可去除壞死的心肌細(xì)胞，促進(jìn)心肌纖維化損傷的修復(fù)。促炎和抗炎的失衡會(huì)加重缺血，促進(jìn)左室重構(gòu)，使心功能進(jìn)一步惡化。調(diào)控NF-κB通路可緩解心肌損傷和心肌重構(gòu)。Fujiwara等[27]發(fā)現(xiàn)TLR4的抑制劑TAK-242-NP可減少小鼠心肌梗死面積，抑制炎性Ly-6Chigh細(xì)胞向心臟募集，減少循環(huán)HMGB1，進(jìn)而減少心臟NF-κB活化和細(xì)胞因子表達(dá)。何忠開等[28]發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可激動(dòng)Sirt1，抑制IKK的磷酸化及NF-κB活性，減少小鼠心肌梗死后炎性反應(yīng)，達(dá)到抗氧化、保護(hù)心肌的作用。腦和肝缺血模型顯示急性NF-κB活化因子配體(RANKL)信號(hào)在細(xì)胞存活和限制最終梗死范圍中有重要作用[29-30]。相反，在心肌缺血期間抑制RANKL，可對(duì)再灌注后24 h梗死范圍產(chǎn)生有益影響[31]。Slavic等[32]選擇性抑制小鼠造血細(xì)胞來源的RANKL，發(fā)現(xiàn)小鼠IL-1β和MMP-9的基因表達(dá)水平顯著降低，M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)志物甘露糖受體C1(MRC-1)、人精氨酸酶1(Arg-1)、α-dym-1的基因表達(dá)水平在左室中也顯著降低，小鼠的存活率和心功能明顯改善，提示造血細(xì)胞來源的RANKL會(huì)使心肌梗死范圍增大。特異性抑制造血細(xì)胞來源的RANKL可改善缺血后的心功能，降低死亡率，下調(diào)缺血后炎性因子的產(chǎn)生[32]。總之，NF-κB及其調(diào)控的細(xì)胞和炎性因子，可能成為改善冠心病預(yù)后的新靶點(diǎn)。

4 展望

NF-κB參與了冠心病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的全過程，調(diào)控NF-κB可能成為冠心病的潛在治療方法。但需要注意的是，不加選擇地阻斷NF-κB通路會(huì)抑制NF-κB的正常功能。未來仍需對(duì)NF-κB進(jìn)行深入研究。