NF-κB在类风湿性关节炎中的作用及调控机制

王　晨 综述，程艳杰 审校

(大连医科大学附属第一医院检验科　11601l)



·综述·

NF-κB在类风湿性关节炎中的作用及调控机制

王晨 综述，程艳杰 审校

(大连医科大学附属第一医院检验科11601l)

NF-κB；类风湿性关节炎；促炎作用

类风湿性关节炎(RA)是1种慢性、系统性自身免疫性疾病，可累及人体许多组织与器官，对关节的破坏尤为严重。主要病理特征为炎性细胞浸润、滑膜组织增生、血管生成、血管翳形成、软骨的破坏及骨的侵蚀。目前认为炎性反应介质的持续作用是RA病变加重的主要原因。NF-κB是1种影响广泛的转录因子，能促进多种基因转录和表达，与炎性反应、免疫应答及细胞增生、分化和凋亡等重要的生理病理过程密切相关。NF-κB在RA的发病中起重要的调节作用，主要通过调控细胞因子(TNF-α、IL-1β)、基质金属蛋白酶MMPs(MMP-3、MMP-9)、血管生成因子(VEGF)、诱导酶(COX-2、iNOS)等基因表达，参与关节炎性反应及损伤反应等病理进程。本文就NF-κB在RA中的作用及调控机制予以综述。

1　NF-κB概述

NF-κB于1986年由Sen和Baltimore发现，得名于它能够与B细胞免疫球蛋白κ轻链基因的增强子κB(GGGACTTTCC)特异结合，并能促进κ基因表达的核蛋白因子，故称之为核因子κB，是近年发现的最重要的转录因子之一。NF-κB存在于多种细胞类型中，调控的靶基因包括免疫相关受体、细胞因子、炎性因子、黏附分子、急性期蛋白等。

1.1NF-κB的分子结构NF-κB是真核细胞转录因子Rel家族成员之一，广泛存在于哺乳动物细胞中。NF-κB/Rel家族成员均具有约300个氨基酸组成的相同的高度保守N端区域，称为Rel同源区(RHD)。该区包括有与DNA结合区、二聚体化区、与抑制蛋白IκB相互作用区及核定位信号区域(NLS)。根据C末端序列的不同分为两大类：一类包括P65(RelA)、RelB和cRel,它们的C末端都包含有1个或1个以上的跨域激活结构域，内含丰富的丝氨酸、酸性及疏水性氨基酸；另一类包括P50(NF-κB1)和 P52(NF-κB2),它们不含跨域激活结构域,是由共同翻译或更大的前体蛋白(P105和P100)裂解而成。NF-κB/Rel蛋白以一定的方式结合成同二聚体或异二聚体，目前发现的异二聚体有P50/P65、P50/c-Rel、P65/c-Rel和同二聚体P50/P50、P65/P65等[1]。NF-κB二聚体的组成决定了其位点识别的特异性，即决定它与不同DNA序列结合的能力。二聚体组成的不同还会影响NF-κB与其抑制因子、调节因子之间的结合。尽管NF-κB是指所有的Rel蛋白二聚体，但鉴于P50/P65是第1个鉴定的NF-κB，而且在多种细胞中含量丰富，所以习惯上NF-κB仍指P50/P65。

1.2NF-κB的抑制蛋白IκB核因子κB抑制蛋白(IκB)是NF-κB的抑制因子。IκB蛋白家族与Rel蛋白家族一样,也是一大家族,它们都来源于相同祖先NF-κB/IκB超家族具有Rel同源区-锚蛋白重复序列区(RHD-ARD)结构。IκB蛋白一方面可以在胞浆中与NF-κB二聚体结合形成复合物，抑制NF-κB进入细胞核发挥转录激活作用；另一方面也可以直接在细胞核内抑制NF-κB与DNA的结合。IκB蛋白家族主要成员有:IκBα、IκBβ、IκBε、Bcl-3、IκBγ、IκBδ、p100和p105等。p100和p105既含有RHD结构,也含有ARD结构。

1.3NF-κB抑制蛋白激酶IKKNF-κB抑制蛋白激酶(IKK)蛋白激酶复合体是调控NF-κB信号通路的核心环节，其由IKKα、IKKβ、IKKγ 3个亚基组成。IKKα和IKKβ都可以使IκBα肽链N端的Ser32和Ser36磷酸化，但IKKβ的活性更强，它在前炎性介质诱导NF-κB反应性活化过程中起主要作用，而IKKα主要作用于细胞的成熟与分化过程[2]。

1.4NF-κB的活化一般情况下，细胞中的二聚体NF-κB与IκB结合成三聚体，处于未活化状态而存在于细胞质中。当细胞受到TNF-α、IL-1β、脂多糖(LPS)、氧化剂和佛波脂、植物血凝素等细胞外信号刺激时，可激活IKK，导致IκB发生磷酸化和降解，NF-κB与IκB发生解离，然后NF-κB迅速从细胞质移位至细胞核，与靶基因κB位点特异性结合，促进靶基因的转录[3]。

2　NF-κB与RA

在RA患者关节滑膜和关节炎动物模型中，NF-κB均处于高度活化状态，活化的NF-κB不仅可以诱导炎性介质的产生，还能够募集它们参与局部炎性反应。而目前认为炎性介质的持续作用是RA病变加重的主要原因，因此推断NF-κB可能在RA发病中起关键作用。除此之外，NF-κB可通过调节促血管生成因子的产生，促进病理性血管生成，维持炎性反应。NF-κB还可上调MMPs，导致软骨的破坏和骨的侵蚀。因此，阐明NF-κB对RA的调控作用对找到新靶点治疗RA具有重要作用。

2.1RA中NF-κB表达量的变化NF-κB在RA的滑膜细胞中广泛表达，并与一些炎性细胞因子如TNF-α、IL-1β的表达具有一致性。随着病情发展，关节滑膜中NF-κB的含量也相应增加，并且与关节粘连及软骨和骨的破坏具有明显相关性[4]。免疫组化分析显示，RA患者滑膜组织中NF-κB p65和p50的表达比较丰富，尤其是p65的表达[5]。同样，在Ⅱ型胶原诱导关节炎(CIA)大鼠模型的关节滑液中NF-κB表达水平显著增加。蛋白印迹技术显示，在CIA大鼠模型中NF-κB p65蛋白的表达水平明显升高并且伴有p65磷酸化现象，表明有可能发生NF-κB的高度活化。用芒果苷(NF-κB抑制剂)可有效抑制这条信号通路，从而减轻RA的病理性改变。相反，缺少NF-κB p65亚基的大鼠模型则不会发生关节破坏[6-7]。Chen等[4]在CIA大鼠模型中用凝胶电泳迁移率改变分析法(EMSA)证明，与正常大鼠模型相比，CIA大鼠模型中NF-κB与DNA结合的量更高，并且产生更多的炎性介质。以上研究表明，NF-κB可能与介质协同参与RA滑膜炎性反应、血管的增生、基质降解、滑膜组织增生等一系列病理改变。

2.2RA中NF-κB对炎性细胞因子的调控作用炎性因子持续作用于病变部位是RA病情进展和恶化的关键环节。研究发现NF-κB作为重要的转录因子，它的激活可诱导大量炎性细胞因子产生如TNF-α、IL-1β，而TNF-α、IL-1β的上调又可正反馈调节NF-κB的活化，这种恶性循环形成持久、放大的炎性反应，导致机体发生炎性病理损伤。IL-6是TNF-α和IL-1β的某些生物效应的放大因子，可放大TNF-α和IL-1β对关节滑膜和软骨的损伤[8]。Tsubaki等[6]在CIA大鼠模型中研究发现，大鼠的血清、胸腺和脾脏中TNF-α、IL-1β、IL-6在mRNA和蛋白表达水平均升高，这些炎性细胞因子可能是通过激活NF-κB和ERK1/2信号通路介导产生的。使用NF-κB抑制剂芒果苷处理后，NF-κB和ERK1/2的磷酸化水平明显降低，血清、胸腺和脾脏中TNF-α、IL-1β、IL-6量也相应减少。进一步研究表明，NF-κB和ERK1/2信号通路的活化分别是上游IKK和Raf激酶的磷酸化实现的[9]。Li等[10]研究发现，在CIA大鼠模型中，TNF-α通过诱导IKK、IκBα、Iκβ发生磷酸化从而激活NF-κB(P50/P65)，后者活化后经转位进入细胞核促进IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性细胞因子的表达。此外还发现，用TNF-α刺激RA滑膜成维细胞(RASF)时PI3K/Akt表达也增高，相反，用PI3K抑制剂(LY294002)处理RASF后，Akt、IKK、P65的表达均降低。因此，TNF-α可能通过调控PI3K/Akt通路激活NF-κB，而介导大量炎性细胞因子产生并发挥炎性效应，导致RA滑膜增生、血管生成、软骨破坏和骨的侵蚀。

2.3RA中NF-κB对基质金属蛋白酶(MMP)的调控作用MMP是一类锌离子依赖的蛋白水解酶，主要负责组织重塑与细胞外基质(ECM)的降解，在RA软骨和骨破坏中起重要作用。基质的降解还为FLS的侵袭、病理性血管的生成、炎性反应的扩散等提供条件。其中MMP-3、MMP-9在RA患者外周血和关节滑液中均有表达，可对关节的结构和功能造成不可逆性损伤，因此备受人们的关注[11]。FLS的迁移和侵袭在RA发病中起关键作用，MMP-9能够降解细胞外基质为FLS的迁移和侵袭提供足够空间，导致关节炎性反应的扩散并累及其他关节。Li等[12]研究发现，用IL-1β、TNF-α刺激FLS后可引起NF-κB抑制蛋白IκB磷酸化后被泛素蛋白酶降解，活化的NF-κB转位进入胞核与MMP-9基因启动子序列结合促进其转录，MMP-9的大量产生可为FLS的迁移与侵袭提供了有利条件。进一步研究表明，RA的FLS中MMP-9不仅受NF-κB调控，MMP-9也可反过来激活NF-κB，用MMP-9的小干扰RNA处理FLS后，IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的表达均降低，且NF-κB的活化受抑制，同时也抑制了FLS介导的关节软骨的损伤[13]。RA患者血清中MMP-3表达水平也明显升高，是由滑膜细胞产生并释放到关节滑液中，再进入外周血液循环中。近期研究表明，血清MMP-3能够反映RA疾病的活动度及炎性反应的进展程度，是1种理想的诊断RA的非侵入型生物标志物，其活化与C反应蛋白、红细胞沉降率等指标具有相关性，并能够促进巨噬细胞和中性粒细胞的激活从而参与组织炎性反应损伤过程。研究发现，MMP-3基因的表达也可由NF-κB调控，使用TNF-α拮抗剂处理后血清中MMP-3表达水平明显降低，这一过程可能是由TNF-α拮抗剂抑制IκB的降解，进而抑制NF-κB的活化实现的[14-15]。因此，NF-κB可能通过上调MMP-3、MMP-9基因的表达，对关节滑膜、软骨和骨造成破坏。

2.4RA中NF-κB对血管生成的调控作用血管生成是RA中关节滑膜持续性炎性反应、免疫反应、血管翳形成的必要条件，不但为增生的滑膜组织提供氧气和营养物质，还能够募集炎性细胞，最终造成关节不可逆性破坏。RA患者的关节滑膜中一些血管生成因子，如VEGF、IL-8、CXCL12、MCP-1能够有效诱导血管的生成。Moon等[16]研究发现，用Toll样受体3(TLR3)的激动剂聚肌苷酸胞苷酸刺激FLS，可引起VEGF和IL-8在基因和蛋白水平上的表达均升高，而用NF-κB抑制剂处理后，即使在TLR3激动剂刺激下VEGF和IL-8的表达量却不增加。因此，NF-κB信号通路可能参与VEGF和IL-8产生过程的调控，促进血管生成。VEGF是RA中重要的促血管生成因子，通过与其受体结合诱导静息状态下的内皮细胞分化，形成新生血管。同样，IL-8作为CXC类趋化因子，通过与内皮细胞表面的CXCR1和CXCR2受体结合，调节内皮细胞的增殖和迁移，促进血管的生成。近期研究发现，CXCL12基因的启动子上也存在NF-κB的结合位点。CXCL12的产生是依赖NF-κB诱导蛋白(NIK)的NF-κB非经典激活途径实现的。CXCL12通过与CXCR4+造血细胞和CXCR4+内皮细胞相结合，促进造血细胞和内皮细胞的增殖与分化，诱导血管生成[17]。还有研究表明，在CIA大鼠模型中，活化的NF-κB还可上调单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的表达水平，而使用NF-κB抑制剂PDTC处理后，MCP-1表达水平明显降低[18]。MCP-1不仅可以趋化单核细胞和巨噬细胞，而且是1种重要的促血管生成因子，MCP-1主要通过上调缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)和VEGF的表达间接促进血管的生成[19]。因此，NF-κB可能通过调控血管生成因子的表达促进RA中血管生成。

2.5RA中NF-κB对诱导酶(COX-2、iNOS)的调控作用RA中TNF-α、IL-1β、IL-6等炎性细胞因子可刺激滑膜细胞过度表达环氧合酶-2(COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)，引起PGE2和NO大量合成和释放。PGE2作为PGs家族中重要成员，在炎性反应、细胞凋亡及血管生成方面均有重要作用。NO可影响滑膜细胞和软骨细胞的代谢，主要体现在它能促进软骨蛋白多糖降解并增强滑膜中血管的通透性，从而导致滑膜炎性反应和软骨破坏。研究表明，RA滑膜中RAW 264.7细胞受LPS的刺激可使JNK和p38 MAPK磷酸化而激活NF-κB，从而上调COX-2和iNOS基因的表达，可能引起组织炎性细胞浸润、滑膜异常增生、软骨破坏，最终导致关节疼痛、肿胀、变形[20-22]。COX-2的代谢产物PGE2也受NF-κB调控。RA中FLS在IL-1β刺激下，可激活IKK，使IκB降解并活化NF-κB，活化的NF-κB进入胞核可与PGE2基因的启动子位点结合促进其转录[23]。因此，NF-κB可能通过对COX-2、iNOS及其产物PGE2和NO的调控，加重局部炎性反应，并诱导炎性细胞因子的释放，对血管、细胞和组织造成不可逆性破坏。

3　展　　望

NF-κB能调节多种炎性基因的表达水平，与炎性反应的发生和发展密切相关。环境、遗传、感染等各种因素引起NF-κB信号传导通路的异常激活，进而诱导致炎性因子的大量转录，共同参与了RA的发病过程。以NF-κB为中心靶点，对其信号通路的各个环节实施干预，目前已成为了抗炎、抗风湿治疗的热点。但一定的NF-κB是机体生长发育所必须的，因此，找出NF-κB激活途径的抑制物而不影响其生理活性，将是今后RA治疗研究中的重要方向。

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10.3969/j.issn.1673-4130.2016.18.037

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