核因子κB在急性冠脉综合征中的研究进展

新疆医科大学第一附属医院心脏中心(乌鲁木齐 830054)

周 韵 综述 杨毅宁 审校



·综 述·

核因子κB在急性冠脉综合征中的研究进展

新疆医科大学第一附属医院心脏中心(乌鲁木齐 830054)

周 韵 综述 杨毅宁 审校

心血管疾病是现代社会人类死亡的主要原因,冠状动脉粥样硬化斑块破裂是急性冠脉综合征发生的重要机制。核因子-κB广泛存在于各类细胞中,在粥样斑块不稳定和破裂中起重要作用。本文综述了核因子-κB近年来在急性冠脉综合征中的研究进展,预见核因子-κB在未来急性冠脉综合征治疗和新药研发中的重要作用。

核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是1986年由Sen等人首次在成熟B淋巴细胞中发现的一种转录基因家族的总称。NF-κB已被证实广泛存在于真核细胞中并与多种基因启动子区或增强子区序列特异性结合位点结合,促进转录的发生[1]，参与免疫应答、炎症反应[2]、细胞增殖、细胞凋亡和肿瘤[3]的发生等。急性冠状动脉综合征(ACS)是以冠状动脉粥样硬化斑块破裂或侵袭，继发完全或不完全闭塞性血栓形成为病理基础的一组临床综合征，包括急性ST段抬高性心肌梗死、急性非ST段抬高性心肌梗死和不稳定型心绞痛。目前认为,炎症反应在ACS的粥样斑块不稳定性和破裂中起重要作用。因此,认识NF-κB与ACS的关系,对预防、诊断和治疗ACS至关重要。

1 概 述 NF-κB家族由p65(RelA)，RelB(RelB)，c-Rel(Rel)，p105/p50(NFKB1)和p100/p52(NFKB2)5个成员组成，并分别由RelA、NF-κB1、NF-κB2、RelB、c-Rel五个基因进行编码[4]。NF-κB成员N-末端均有一个RHD结构可与DNA链中特殊序列相结合。p65蛋白，RelB基因和c-REL的C-末端包含靶基因转录激活所必要的TAD结构(转录激活结构域)。而p105和p100缺乏TAD结构，经修正后的p100和p105可被蛋白酶体识别，生成p50和p52亚基可通过与其他分子如p65，RelB，c-REL形成异源二聚体，亦可作为同源/异源二聚体与Bcl-3结合进而进行正向调控转录；其中异源二聚体中最常见的为p65-p50形式，在活化的NF-κB中起到重要的传递作用；同源二聚体p50-p50作用较为特殊，可通过与靶向因子竞争结合位点起阻遏作用。在未受到刺激的细胞中，NF-κB二聚体与IκB(NF-κB的抑制蛋白)结合时是无活性的，IκB通过掩藏核定位序列将NF-κB限制在细胞质中。已知的IκB有8种，分别为：IκBα，IκBβ，IκBγ，IκBε，IκBζ，Bcl-3，p100和p105，他们均通过锚蛋白重复序列与NF-κB结合，从而掩藏核定位序列将NF-κB限制于细胞质中，进而抑制NF-κB的激活。IKK是IκB激酶(IκB kinase)，活化的IKK激活特异性磷酸化可导致IκB的降解，已发现的IKK有3种，分别为：IKKα(IKK1)、IKKβ(IKK2)、IKKγ(NEMO)。

2 NF-κB的激活 NF-κB可被多种信号传导途径激活,使其从IκB复合物释放,并最终使NF-κB转运入细胞核内。NF-κB激活途径包括经典激活途径和非经典激活途径两种。在非经典激活途径中，IKK复合体(IKKα二聚体)被NIK(NF-κB诱导酶)磷酸化。TRAF2(肿瘤坏死因子受体相关因子2)，TRAF3(肿瘤坏死因子受体相关因子3)，c-IAP1(细胞凋亡抑制蛋白1)和c-IAP2(细胞凋亡抑制蛋白2)的降解可负反馈调节NIK。激活的IKK复合物导致NF-κB的蛋白酶体加工，并最终使NF-κB进入细胞核内调控靶基因。非经典激活途径可被LT-β(淋巴毒素β)，BAFF(B细胞活化因子)，CD40配体以及病毒产物等激活。NF-κB的经典信号传导途径中IKK二聚体(IKKα-IKKβ异质二聚体)可被TNFRα1(肿瘤坏死因子α受体1)、IL-1R(白介素1受体)，TLRs(Toll样受体Toll样受体)、细胞因子、病毒、酵母和微生物产物等激活。TRAF6因含有一个RING结构，具有催化自动泛素化E3连接酶的功能，IL-1R和TLR与MyD88，TOLLIP和IRAKs结合需依赖TRAF6泛素化。TNFR1参与可导致TRADD(肿瘤坏死因子α相关死亡域)，TRAF2和RIP(受体相互作用蛋白)的参与。TRAF2类似于TRAF6，其具有的E3连接酶功能可使RIP泛素化，并在RIP和TRAF6的泛素化链过程中充当支架作用，作用于链接促炎性激酶TAB1(转化生长因子-β激活激酶)后可与衔接蛋白TAB2(TAK1结合蛋白2)和IKK复合物结合。最后，激活的IKK复合物可使IκBα磷酸化后被蛋白酶体水解。至此，NF-κB被释放进去细胞核内。NF-κB的激活是由多个负反馈机制调节的，包括依赖IκBα的NF-κB，新合成的IκBα使NF-κB移入细胞核内，从而终止NF-κB活化。上游中介泛素链通过激活去泛素酶A20，CYLD和IKK后可反馈调节NF-κB。典型的NF-κB通路可通过其他刺激物激活，包括低氧[5]，ROS(活性氧)[6]，诱导G蛋白偶联受体激动剂[7]，紫外线[8]，细胞因子[9]和机械力等；但其信号通路反应的特征性相对较低。

3 NF-κB与ACS ACS包括不稳定型心绞痛(UA)、ST段抬高型心肌梗塞(STEMI)和非ST段抬高型心肌梗塞(NSTEMI)[10]。研究表明动脉粥样硬化斑块的破裂会导致病变下游部位的梗死或缺血。不稳定心绞痛患者斑块破裂的风险较正常人群大，且血液白细胞中激活的NF-κB水平较高。在动脉粥样硬化炎症反应中NF-κB调节的重要性是显而易见的，无论是药物还是促炎蛋白,ICAM-1(细胞内粘附分子-1)，VCAM-1(血管细胞粘附分子-1)，MCP-1(单核细胞趋化蛋白1)[11]，TNFα(肿瘤坏死因子α)，IL-1β(白细胞介素 1)以及其受体都可能会导致病变面积的改变、巨噬细胞的浸润和疾病的发展。相关研究表明NF-κB通路通过在细胞中激活并参与病变发展的不同阶段，从而参与血管炎症反应和动脉粥样硬化病变的形成。①NF-κB与UA：心绞痛是指由于冠状动脉粥样硬化狭窄导致冠状动脉供血不足，心肌暂时缺血与缺氧所引起的以心前区疼痛为主要临床表现的一组综合征。炎症反应与不稳定心绞痛发生密切相关。不稳定心绞痛患者中ox-LDL(氧化低密度脂蛋白)[12]，TNF-α，IL-1[13], MMP-9等因子水平的改变可激活NF-kB通路，使炎症因子及细胞因子表达上调[14]。目前证实，NF-κB可诱导细胞因子(如TNF-αIL-1β和IL-6)、趋化因子(如单核细胞趋化蛋白-1和IL-8)、粘附分子(如ICAM-1 VCAM-1和ELAM-1)、免疫识别受体(如主要组织相容性复合体)及一些与炎性级联放大相关的酶(如诱导型一氧化氮合酶iNOS和诱导型环氧化合酶)等至少包括27种不同炎性靶基因的过度或持续表达，进而趋化大量的中性粒细胞等炎性细胞浸润聚积于炎症部位，诱导产生如一氧化氮和前列腺素等炎性效应分子，最终造成炎症反应[15]。值得注意的是，NF-κB通路可刺激TNF-α和IL-1β等细胞因子的表达，同时这些细胞因子又是NF-κB的刺激剂，可进一步活化NF-κB，造成持炎症反应的持续或效应的放大。Wilson等[16]通过切除32例不稳定型心绞痛患者冠状动脉粥样斑块发现,经过活化的单克隆抗体p65亚单位染色后,有31例显示NF-kB阳性。以上研究均强调了NF-κB在不稳定性心绞痛中的重要作用。②NF-κB与心肌梗死及缺血再灌注损伤：心肌梗死通常由心脏血流中断所致，其中冠状动脉粥样硬化斑块破裂最为常见。Napoleone等[17]观察心肌梗死大鼠模型发现, 梗死后第3天大鼠心肌NF-κB的核结合活性即增高7.1倍,1周后方恢复至正常水平。随之转化生长因子βl、I型和Ⅱ型胶原和转录增强, 表明NF-κB活化参与了心肌梗死后的心室重构进程目前用于恢复缺血区心肌血流的方法包括溶栓治疗[18]、PCI(经皮冠状动脉介入治疗)[19]与CABG(冠状动脉旁路移植术)[20]。心肌灌注降低可导致部分心肌细胞死亡或功能丧失(心肌梗死)。同时，再灌注治疗也有可能通过触发心肌炎症反应和细胞凋亡引起组织损伤。NF-κB是心肌缺血和再灌注损伤的核心反应调节因子。它可以在缺血或再灌注损伤时被促炎性因子(如TNFα和IL-1)和TLRs的内源性配体所激活。这一信号传导通路可调节TNFR和TLR信号。此外，缺血再灌注也可通过改变氧利用来激活NF-κB。在含氧正常条件下，IKKβ被PHD1(脯氨酰羟化酶1)羟基化而分解。而由于局部缺血导致缺氧时，PHD1(脯氨酰羟化酶1)活性被抑制，从而降低IKKβ的表达，进而激活NF-κB。缺氧环境时，NF-κB还可通过IκBα络氨酸残基磷酸化来激活。除了这些机制外，低氧环境还可通过激活HIF1(缺氧诱导因子1)依赖型NF-κB亚基基因来增强NF-κB的表达[21]。缺血后组织再灌注也可以诱导ROS激活NF-κB同路的活性。NF-κB激活分子机制的基础是高水平ROS的转运，包括ROS依赖型IKK和ASK1(凋亡信号调节激酶1，MAPKKK)蛋白的激活。其他研究也表明ROS通过抑制氧化还原反应敏感酶负反馈调节NF-κB的活化。因此，心肌缺血或缺血再灌注损伤可导致NF-κB在心肌细胞中的激活，也可诱导冠状动脉内皮细胞中促炎蛋白，包括黏附蛋白ICAM-1和P-选择素，以及白细胞的聚集。许多关于临床研究的文章都已提及过这一过程。例如：Valen等人证实在心肌缺血再灌注病人的动脉组织中NF-κB(p50/p65)的激活伴随着ICAM-1，TNFα和IL-1β表达的增加。正如炎症反应可导致组织损伤一样，心肌缺血再灌注时NF-κB的激活也是有害的。这一观点与观测动物模型中利用药物抑制剂阻断NF-κB1或诱导寡核苷酸可减少心肌梗死发生一致[22]。其中，NF-κB1缺乏小鼠与心肌梗死后野生型小鼠相比具有较低的心衰发生率和死亡率。但是因为NF-κB同时具有心肌缺血后再灌注的保护作用,在治疗时使用NF-κB阻止药物时需要格外注意。相关小鼠及人类研究结果显示：活化的NF-κB可通过诱导细胞保护基因(包括C-IAP1和Bcl-2)对心肌细胞凋亡具有起到保护作用。

4 展 望 NF-κB在冠心病中起着至关重要的作用,对急性冠脉综合征的调控也十分复杂，随着对NF-κB研究的逐渐深入，在不影响NF-κB生理功能的前提下如何抑制在急性冠脉综合征中异常活化的NF-κB是亟待解决的问题，也为急性冠脉综合征的治疗和新药的研发提供一个新方向。

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(收稿：2015-03-18)

核因子κB 急性冠脉综合征 缺血再灌注损伤

R541.4

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2015.10.070