NFkB及其基因多态性与炎症及肿瘤关系的研究进展

杨雷 邓进 邓志红

(贵州医科大学，贵州 贵阳 550004)



·综 述·

NFkB及其基因多态性与炎症及肿瘤关系的研究进展

杨雷 邓进 邓志红△

(贵州医科大学，贵州 贵阳 550004)

NFkB； 基因多态性； 炎症； 肿瘤

核因子kB(NFkB)是一组调节广泛基因表达的核蛋白因子，在参与炎症反应，细胞增殖、分化与凋亡，免疫反应和肿瘤形成等相关的基因转录调控中有重要作用。人类NFkB家族成员包括5个：p50/p105，p52/p100，p65/RelA，RelB，和c-Rel，分别由NFkB1、NFkB2、RELA、RELB和REL 基因编码。NFkB 在免疫反应和炎症反应及肿瘤发生中的核心作用使得它成为一个研究基因与疾病关联的热门候选基因。本文对 NFkB分子蛋白结构以及NFkB基因多态性对炎症及肿瘤的影响做一综述。

1 NFkB家族基因的蛋白结构

NFkB是Sen和Baltimore 等在1986年首先从与鼠激活的B淋巴细胞免疫球蛋白k轻链的增强子kB序列(5'-GGGACTTTCC-3')特异结合后检测到的，是一种重要的能够调节基因表达的核蛋白因子[1]。NFkB在许多基因的启动子和增强子中，都存在功能性NF-kB的结合位点，且活化的NF-kB能与DNA链上的特定序列结合,从而启动和调节免疫反应，介导细胞黏附、分化、增殖、凋亡和炎症反应，并在各种免疫炎症性疾病和肿瘤的发生发展中发挥重要作用[2-3]。按照结构功能和合成方式不同，NFkB家族成员可分为两类：一类是由含C-末端锚蛋白重复序列的前体蛋白p105和p100，经裂解后形成缺乏反式激活结构域的p50/NFkB1和p52/NFkB2，该类蛋白不能独立激活基因转录。另一类是无前体蛋白的p65/RelA，RelB，和c-Rel，其C-末端有一个或多个反式激活结构域，能直接与转录元件结合促进基因转录。由于p50和p52缺乏反式激活结构域，需与含有反式激活机构域的p65，RelB或c-Rel或其它含激活结构域的蛋白构成异源二聚体从而激活基因转录过程，而p50和p52构成的同源二聚体不能激活基因转录，需与DNA结合后发挥抑制基因转录的作用。

NFkB家族成员组成各种同源或异源二聚体，包括p50/RelA，p50/RelB，p50/c-Rel，p52/RelA，p52/RelB，p52/c-Rel，p65/RelB，p65/c-Rel，p50/p50，p52/p52，p65/p65。其中p65是NFkB家族中重要的成员之一，相对分子量65KD，组成的p50/p65异源二聚体是最常见的NFkB/Rel复合体，其含量常常最高并几乎存在于体内所有细胞中[3]。NFkB1(p50)和NFkB2(p52)蛋白结构虽然类似，但功能上却存在差异。有文献[4]报道，NFkB1(p50)/RelA(p65)和c-Rel在固有免疫中发挥核心作用，而NFkB2(p52)/RekB在外周淋巴组织和B细胞的增殖分化中起重要作用。

2 NFkB的生物学功能及作用机制

NFkB的活性受IkBs蛋白家族调控。IkBs家族包括：IkBa，IkBb，IkBr，BCL3，NFkB1/p105和NFkB2/p100[5-6]。其中IkBa是主要的IkB蛋白，在调控NFkB激活的经典途径中扮演重要角色[3]。在大多数细胞中，NFkB构成同源或异源二聚体以未激活状态与IkBs结合存在于细胞质中[7]。当受到刺激因子如病毒、放射线、氧自由基、细菌脂多糖(LPS)、TNFa等刺激时，NFkB-IkBs复合物被激活，NFkB解离出来并转移至细胞核，与相应位点特异性结合促进相应基因的转录，从而启动和调节免疫反应，细胞黏附、分化、增殖、凋亡和炎症反应。同时，NFkB和其信号通路中的大部分激活因子被认为在肿瘤的发生发展中有重要作用[8]。

NFkB激活有两条通路：经典通路和非经典通路(替代通路)。NFkB经典激活通路接收到细胞外刺激如LPS、病毒、细胞因子等刺激后，IkB激酶磷酸化IkB，然后IkB泛素化，在蛋白酶作用下发生降解，释放NFkB中常见的p65/p50和p50/c-Rel二聚体并迅速转移至细胞核，调控各种kB依赖基因表达。非经典通路中核心媒介是p52/RelB[9]。激活途径基于NFkB2的前体蛋白p100的处理过程。因为p100更容易与RelB结合[10]，p100的加工不仅产生p52，同时也导致p52/RelB向细胞核转位[9]。两条激活通路的主要区别在于，经典通路中IkB蛋白的降解使NFkB二聚体得到释放，而非经典通路是在p100到p52的加工处理时，使得信号通路被激活。

3 NFkB基因多态性研究

3.1 NFkB1基因多态性与疾病关联研究 NFkB1由启动子序列、从323 bp到40 000 bp变动的内含子和外显子构成，位于人类4号染色体2区4带，长156 kb。NFkB1编码2种蛋白，一种是不与DNA结合的p50前体蛋白p105，另一类是p50蛋白。目前关于NFkB1基因启动子区域rs28362491(-94ins/delATTG)多态性位点的研究较多，且rs28362491(-94ins/delATTG)与感染性疾病、炎症性肠病和各类肿瘤间联系的研究均有文献报道。

Adamzik等通过检测LPS刺激后健康自愿者的全血样本后发现，rs28362491-94ins→del后NFkB1的核转位能力和mRNA表达水平均有增强，同时促炎细胞因子TNFa表达水平和组织因子活性也有增强。在之后报道的143例脓毒症患者中观察发现，NFkB1基因启动子区域rs28362491(-94ins/delATTG)的-94del较ins等位基因携带者死亡率明显增加(OR=2.3，95%CI1.13～4.8P=0.022)。基因型为纯合子ins的患者死亡率是25%，而基因型为杂合子和纯合子del的患者死亡率是41%。由此他得出结论，多态性位点 rs28362491与脓毒症患者死亡率有关[11]。除此之外，该多态性位点在克罗恩病和溃疡性结肠炎患者的肠黏膜中也可导致NFkB活性增强，而且在治疗溃疡性结肠炎的药物作用机制中也包括抑制NFkB活性。Bank等[12]研究证实了该多态性位点与溃疡性结肠炎相关。而在我国关于NFkB1与中国湖北汉族人溃疡性结肠炎的关系中发现，该多态性位点在溃疡性结肠炎患者中未表现出差异[13]。

目前越来越多的研究证实，rs28362491(-94ins/delATTG)通过调控免疫反应，炎症和细胞分化、增殖和凋亡基因影响癌症的发生发展。Arisawa等[14]在一项包含479例胃癌和880例对照的研究中发现，rs28362491与胃癌易感性有关。我国一项包含187例卵巢上皮性癌和221例健康志愿者的研究中发现，NFkB1基因启动序列-94ins/delATTG基因多态性与卵巢上皮性癌症的易感性相关，且ATTGins等位基因可能是卵巢上皮性癌发病风险的一个易感因素[15]。

3.2 NFkB2基因多态性与疾病关联研究 NFKB2位于10号染色体24区，包含23个外显子，编码8个可变剪切 mRNA，全长8.42 kb。NFkB2基因多态性中对于rs12769316、rs1056890、rs7897947等位点基因研究较多，其中研究发现rs12769316、rs1056890多态性位点与多发性骨髓瘤生存率有关[16]。而rs1056890、rs7897947多态性位点与肾移植后排斥反应、存活期无明显相关性[17]。

3.3 RELA基因多态性与疾病关联研究 RelA基因全长8.559kb，位于11号染色体13区，含11个外显子。王彬等[18]研究表明在一项37例包括大肠癌组织和正常结肠黏膜组织中，发现大肠癌组织中NFkB p65蛋白表达水平明显高于正常组织。同样在一项RelA(p65)对卵巢癌组织的研究中发现，p65与癌组织分化程度，淋巴结转移，临床分期及肿瘤大小明显相关[19]。

3.4 RELB基因多态性与疾病关联研究 RelB基因位于19号染色体13区32带，含12个外显子，全长36.74 kb。RelB上的多态性位点rs2288918与严重急性呼吸综合征相关[20]。

3.5 C-REL基因多态性与疾病关联研究 c-Rel基因位于2号染色体13区，长约41.43kb，包含9个外显子。研究[21]发现c-Rel上的多态性位点rs13031237及rs13017599与风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、牛皮癣性关节炎等自身免疫性疾病有关。

4 小 结

随着科技与检测检验方法的不断发展进步， NFkB的被发现及对功能机制研究日渐清晰，NFkB家族基因在各系统各疾病中的作用机制与关联开始受到研究者们的高度重视，尤其是近年来的研究更突显了NFkB在免疫系统及机体对病原体的快速防御和诱导早期反应基因表达中的调控作用。本综述系统总结了NFkB家族蛋白结构、激活通路以及各基因多态性与疾病的关联。通过上述报道证实，NFkB基因上的多态性位点在炎性疾病和肿瘤中的核心作用，为NFkB基因上的多态性位点与疾病的发生、发展和复杂的多基因疾病的早期预防和个体化治疗提供了理论依据，但NFkB在如何参与疾病发生发展的具体机制还不十分明确，且相同基因对疾病的联系，在国内外的研究结论中存在差异，因此，更加系统的、大样本量的、多中心的临床研究也许能解决目前存在的具体机制问题。

[1] Sen R,Baltimore D.Multiple nuclear factors interact with the immunoglobulin enhancer sequences[J].Cell,1986,46: 705-716.

[2] Hayden MS,Ghosh S.NF-kappaB in immunobiology[J].Cell research ,2011,21(2): 223-244.

[3] Hayden MS,Ghosh S.Shared principles in NF-kappaB signaling[J].Cell,2008,132(3) : 344-362.

[4] Beinke S,Ley SC.Functions of NF-kappaB1 and NF-kappaB2 in immune cell biology[J].The Biochemical journal ,2004,382(Pt 2):393-409.

[5] Solt LA,Madge LA,May MJ.NEMO-binding domains of both IKKalpha and IKKbeta regulate IkappaB kinase complex assembly and classical NF-kappaB activation[J].The Journal of biological chemistry,2009,284(40):27596-27608.

[6] Leotoing L,Chereau F,Baron S,et al.A20-binding inhibitor of nuclear factor-kappaB (NF-kappaB)-2 (ABIN-2) is an activator of inhibitor of NF-kappaB (IkappaB) kinase alpha (IKKalpha)- mediated NF-kappaB transcriptional activity[J].The Journal of biological chemistry ,2011,286(37):32277-32288.

[7] Perkins ND.Emerging from NF-kappaB's shadow,SUMOylated IkappaBalpha represses transcription[J].Cancer cell ,2013,24(2):139-140.

[8] Perkins ND.The diverse and complex roles of NF-kappaB subunits in cancer[J].Nature reviews Cancer,2012,12(2):121-132.

[9] Sun SC.Non-canonical NF-kappaB signaling pathway[J].Cell research,2011,21(1): 71-85.

[10]Solan NJ,Miyoshi H,Carmona EM,et al.RelB cellular regulation and transcriptional activity are regulated by p100[J].The Journal of biological chemistry,2002,277(2):1405-1418.

[11]Adamzik M,Schafer S,Frey UH,et al.The NFKB1 promoter polymorphism (-94ins/delATTG) alters nuclear translocation of NF-kappaB1 in monocytes after lipopolysaccharide stimulation and is associated with increased mortality in sepsis[J].Anesthesiology,2013,118(1):123-133.

[12]Bank S,Skytt Andersen P,Burisch J,et al.Polymorphisms in the inflammatory pathway genes TLR2,TLR4,TLR9,LY96,NFKBIA,NFKB1,TNFA,TNFRSF1A,IL6R,IL10,IL23R,PTPN22,and PPARG are associated with susceptibility of inflammatory bowel disease in a Danish cohort[J].PloS one ,2014,9(6): e98815.

[13]邓长生，雷媛.NFkB1基因启动子区域多态性与中国湖北汉族人溃疡性结肠炎的关系[J].世界华人消化杂志,2009,17(21):2212-2216.

[14]Arisawa T,Tahara T,Shiroeda H,et al.Functional promoter polymorphisms of NFKB1 influence susceptibility to the diffuse type of gastric cancer[J].Oncology reports,2013,30(6):3013-3019.

[15]钟慧军,张惠香.NFkB1基因启动子区插入/缺失多态性与卵巢上皮性癌的相关性[J].宁夏医科大学学报,2013,35(3):296-298.

[16]Du J,Huo J,Shi J,et al.Polymorphisms of nuclear factor-kappaB family genes are associated with development of multiple 94 myeloma and treatment outcome in patients receiving bortezomib-based regimens[J].Haematologica ,2011,96(5):729-737.

[17]Vu D,Tellez-Corrales E,Sakharkar P,et al.Impact of NF-kappaB gene polymorphism on allograft outcome in Hispanic renal transplant recipients[J].Transplant immunology ,2013,28(1):18-23.

[18]王彬,杨晓东.细胞核因子NFKB在人大肠癌组织中的表达及意义[J].中华普通外科杂志,2000,15(6):367-369.

[19]孔祥,王志学.卵巢癌组织NFKB家族蛋白的表达和临床意义[J].实用临床医药杂志,2004,8(6):42-44.

[20]Chen WJ,Yang JY,Lin JH,et al.Nasopharyngeal shedding of severe acute respiratory syndromeassociated coronavirus is associated with genetic polymorphisms[J].Clinical infectious diseases:an official publication of the Infectious Diseases Society of America ,2006,42(11): 1561-1569.

[21]Ali FR,Barton A,Smith RL,et al.An investigation of rheumatoid arthritis loci in patients with early-onset psoriasis validates association of the REL gene[J].The British journal of dermatology,2013,168(4):864-866.

贵州省创伤分级救治体系建设及临床推广的应用性研究[黔科合SY字(2015)3041];贵州医科大学院士工作站道路交通伤救治分站[ 黔科(2015)4014];(gzwjkj2015-1-035)

△通信作者,E-mail:1520187346@qq.com

R730.23

B

1000-744X(2016)10-1098-03

2016-01-12)