核转录因子-κB的研究进展

崔 艳，曹小平

(川北医学院附属医院急诊医学科，四川 南充 637000)

NF-κB是一类转录因子，1986年由Sen和Baltimore[1]首先从B淋巴细胞核提取物中检测到，能与免疫球蛋白链基因增强子κB序列(GGGACTTTCC)特异结合。NF-κB存在于自然界几乎所有真核细胞中，在正常情况下，NF-κB绝大多数以无活性的形式存在于胞浆中，当细胞受到各种因素刺激后，NF-κB与其抑制蛋白IκB分离后而激活，从而参与各种疾病的病理生理过程。NF-κB在细胞增殖、生长以及急慢性免疫反应中扮演了重要的角色[2-3]。

1 NF-κB及其抑制性蛋白IκB

在哺乳动物细胞中，转录因子NF-κB家族迄今为止共发现5个结构相关蛋白，包括：P65，RelB，c-Rel，P50和P52，NF-κB亚基以同源及异源二聚体形式存在[4]。P50和P65亚基在细胞中广泛存在，Rel B仅在胸腺和淋巴结中表达，C-Rel在造血细胞和淋巴细胞中均有表达。其中p50/p65二聚体发现最早,分布最广，几乎存在于所有细胞中[5]，并发挥主要生理功能,通常被作为NF-κB的代表，受到各种胞外信号的触发后，根据P65的磷酸化情况，起到促进或者抑制生长的作用[6]。虽然NF-κB2所构成的二聚体在体内含量较少，但其对于淋巴器官形成及调节B细胞功能起着重要作用。大多数NF-κB蛋白N末端都有一个Rel同源性结构域(RHD)，负责与DNA结合、二聚体化及与NF-κB抑制性蛋白(inhibitor B,IκB-)家族成员相互作用。静息状态下，NF-κB以非活性形式存在细胞质中，由p50/p65和IκB组成三聚体复合物。

IκB是一类基因家族,包括IκB-α、IκB-β、IκB、IκB-γ、Bcl-3等成员，P105和P100蛋白除了能产生P50和P52以外，还可以分别产生IκB类，IκB是NF-κB的特异性抑制物[7]。IκB具有特征性的多个重复结构，静息状态下IκB可通过锚蛋白重复结构与NF-κB的RHD结合，使NF-κB处于失活状态。静息状态下，P50和P65构成的异源二聚体存在于细胞浆中，以P50-P65-IκB构成的三聚体形式或以P50和P65的前提蛋白P105和P100与RelA构成的三聚体两种形式存在，被隔离在细胞核外。当细胞受到各种刺激后，NF-κB的诱导剂通过细胞膜激活信号传导途径，在IκB激酶作用下,IκB的32和36位丝氨酸发生磷酸化而降解,同时与NF-κB分离,此时胞浆中游离的NF-κB转位进入细胞核内与靶基因NF-κB结合位点相结合,迅速诱导靶基因mRNA的合成及相应蛋白质的合成，参与感染、炎症、免疫反应、生长等的调节[8]。

2 NF-κB的激活

细胞因子、生长因子、免疫受体配体、介质以及应激反应、细菌及其产物、病毒及其产物、生物性异源物质、环境污染等许多因素都可以导致NF-κB的激活，其中IL-1、TNF-α、脂多糖是较强的诱导剂。NF-κB激活的调节包括正反两个方面，一方面，细胞外信号的刺激引起NF-κB的激活可以引起胞内激活因子TNF和IL-1等的表达增加，反过来又激活NF-κB。另一方面，核易位的NF-κB能与P105及IκBα基因上的结合位点结合，这种结合可增加P105及IκBα的表达。P105的增加导致P50二聚体增加，由于P50与DNA结合可以抑制转录，所以P50二聚体可以通过竞争DNA结合位点降低NF-κB与DNA的结合，另外由于NF-κB与IκBα亲和力大于其与DNA的亲和力，新合成的IκBα进入核内与NF-κB结合，使NF-κB从DNA上解离下来，在IκBα分子中的核输出序列(NES)作用下促使NF-κB重新回到细胞质中[9]。

3 NF-κB与疾病

3.1 NF-κB与肺损伤

急性肺损伤(ALI)的病死率高达40%，一直是国内外医学界研究热点[10]。近年来，肺细胞凋亡导致肺上皮屏障功能损伤是ALI产生的重要发病机制。研究发现，血管紧张素II(AngII)可诱导肺细胞凋亡，导致肺泡上皮屏障功能破坏，通透性增加。Liu[11]等在脂多糖诱导大鼠ALI动物模型中发现，肺组织中有广泛炎性细胞浸润，AngII、AT1R水平增加，NF-κB结合DNA的活性，TNF-αmRNA表达水平明显增加。Ansaldi D[12]等通过转染荧光素酶到大鼠肺组织的NF-κB受体上发现，转染了荧光素酶的大鼠肺组织中NF-κB的表达随肺组织中脂多糖的变化而变化。同时，在出现肺水肿前，提前给予MLNI20B或者TDZD-8治疗，可以降低肺组织中NF-ΚB的活化，从而抑制炎症趋化因子MIP-1B的释放，并且诱发抗炎因子IL-10的释放。有学者通过雾化吸入LPS制造急性肺损伤大鼠模型，研究发现ALI肺组织中髓过氧化物酶(MPOC)，NF-κB活性明显升高，细胞间粘附因子(ICAM-1)蛋白水平显著升高。陈民利等[13]用油酸和脂多糖两次打击建立ALI大鼠模型，结果发现ALI大鼠血液中白细胞和肺指数显著升高，原位杂交显示ALI大鼠肺组织细胞中NF-κBP65mRNA表达明显增强。大量研究发现NF-κB在促进肺部炎症反应中起着重要的作用，可能是通过活化TNF-α和肺泡巨噬细胞的方式实现，而细胞因子IL-1和TNFα等均可以反过来活化NF-κB，启动NF-κB调节的基因程序,使炎性反应呈持续性变化[14]。

3.2 NF-κB与颅脑损伤

颅脑损伤后的脑水肿是导致脑外伤病人死亡和伤残的重要原因之一。脑水肿的发生与脑损伤后炎症反应及炎症因子有关，特别是NF-κB起着关键性作用。在神经系统中，NF-κB是一个重要的应激调节炎性基因。NF-κB广泛的表达于发育中及成熟的神经系统，有研究报道显示在老鼠的发育中及成熟的多功能脑区都有NF-κB的活化[15-16]。对胎鼠和成年大鼠脑损伤的模型和神经病理性的研究均得出NF-κB在神经元和神经胶质细胞中表达都有增加的结果，表明NF-κB与神经变性疾病和神经保护活动有关。在胶质细胞中，NF-κB主要是促进炎性细胞因子和免疫表面分子表达，促进免疫反应。在小胶质细胞中，NF-κB活化编码NO、兴奋性氨基酸、TNF、FGF、TGF-β等，促进神经细胞凋亡。星形胶质细胞中NF-κB活化编码NO、神经生长因子后，促进炎症和损伤修复的作用。越来越多的证据表明NF-κB的活化具有神经保护作用[17]，但也有人认为NF-κB的活化会引起神经的损伤[18]。聂晶等[19]将脂多糖通过腹腔注射建立新生大鼠脑白质损伤(WMD)模型，结果发现模型组NF-κB阳性细胞及凋亡细胞指数明显多于对照组，提示NF-κB参与LPS所致的WMD。刘淑华等[20]通过戊四氮腹腔注射建立慢性致痫的大鼠模型，研究发现实验组大鼠海马区NF-κB的表达随注射时间逐渐增加，而I-κBa蛋白的表达随着注射时间逐渐减少，研究认为NF-κB介导了癫痫形成过程的炎症反应过程。颅脑损伤导致脑水肿后，NF-κB是诱导细胞凋亡还是促进细胞生长，目前还存在争议[21]。

3.3 NF-κB与心肌缺血再灌注损伤

在各种生理的应激状态下，如缺血/再灌注、肝脏再生和出血性休克等均能引起NF-κB的激活。有研究发现缺血缺氧后鼠心肌组织NF-κB的水平增加，并且在低氧环境下培养的心肌细胞中呈NF-κB连接活性的时间依赖性增加。心肌细胞缺血所诱导的早期NF-κB活性的增加可能与缺血再灌注期间即刻早期基因表达的调节有关。在细胞中，NF-κB可以调节IL-1、TNF-α、ICAM-1、IL-6、IL-8等的表达。研究表明缺血引起的NF-κB的早期激活是调节心脏炎性细胞因子基因表达的分子机制[22]。心肌缺血再灌注能激活NF-κB，其激活因素可能为心肌缺血再灌注后造成的内质网钙离子超载、游离基、一氧化氮(NO)和内毒素等。樊冬梅等[23]通过研究发现急性心肌梗死后外周血单个核细胞的NF-κB核染色阳性百分率、TNF-α、IL-1β分泌表达均显著增加，且NF-κB核染色阳性百分率与TNF-α、IL-1β表达均显著正相关，认为急性心肌梗死患者外周血单个核细胞的NF-κB活性的增加可以通过促进细胞因子的分泌来参与心源性休克、心力衰竭和心室重塑等病理生理过程。

3.4 NF-κB与肿瘤

研究认为，NF-κB参与了多种肿瘤的发生、发展与侵润转移。一方面，NF-κB异常活化使细胞周期调节失控，细胞无限增殖和分裂；另一方面，NF-κB可以通过调节凋亡基因从而保护细胞免于凋亡[24]。NF-κB激活后，转入细胞核与靶基因结合位点结合后，促进炎症介质及黏附因子的生成，进而促使细胞黏附、迁移，促进血管生成，成为肿瘤发生发展过程中一个重要因子。大量的研究提示NF-κB和COX-2有密切联系。Bus Kens等[25]用免疫组化法检测到结肠癌组织中COX-2过度表达。而NF-κB持续表达则可能导致COX-2过度表达，引起肠黏膜细胞过度增生，成为结肠癌形成的早期事件并在结肠癌的浸润和转移中起到重要作用。李健等[26]有研究显示NF-Κbp65在正常食管鳞状上皮组织中无表达，而在基底细胞增生，间变，原位癌和鳞状细胞癌中均出现不同程度的阳性表达,并随病变进展，阳性率升高[26]。肿瘤的生长和转移依赖于肿瘤血管的生成，许多血管生成因子如TGF-B、TNF-α、IL-12ct、IL-8等均含有NF-κB的特异性结合位点，其表达受NF-κB的调控，用NF-κB反义核苷酸能够抑制TNF-α诱导的血管生成。因此，NF-κB对肿瘤血管的形成以及肿瘤的发生发展可能具有核心的调节作用。

3.5 其他

研究表明，NF-κB也参与了糖尿病[27-28]、动脉粥样硬化[29]、肝脏疾病[30-31]及中耳脂瘤[32-33]等疾病的病理生理过程。

总之，NF-κB与细胞的增殖、凋亡、生长分化、细胞周期及机体的免疫应答状态密切相关，高表达的NF-κB与疾病的发生、发展密切相关，对NF-κB的抑制可有效控制疾病的发生发展和改善预后，提示NF-κB可以作为疾病机制与治疗研究的新靶点。对NF-κB及其相关信号转导通路具体机制的研究，将有助于加深对不同疾病发生的分子机制的认识，从而为疾病的治疗提供新的理论基础。

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