郭金昊，姜月華，楊傳華

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·綜述與進展·

核轉錄因子NF-κB在心血管疾病中作用的研究進展

郭金昊1，姜月華2，楊傳華2

1.山東中醫(yī)藥大學(濟南 250033)；2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院

摘要：介紹影響細胞增殖、凋亡、突變和炎癥反應等生理病理過程的重要核轉錄因子-κB(NF-κB)，及與其相關的IκB抑制蛋白和IKK復合體。就NF-κB信號通路在心血管系統(tǒng)中的最新進展進行綜述，為治療心血宇航局疾病提供新思路。

關鍵詞：心血管疾病；核轉錄因子-κB；動脈粥樣硬化；高血壓；再灌注損傷；心肌肥厚

在過去的30年中，核轉錄因子-κB(NF-κB)作為典型的可誘導型轉錄因子深刻影響了人類對于基因表達和生理學認知。自從它被發(fā)現可以調控B細胞中k輕鏈基因的表達，研究者們就逐步研究，希望闡明NF-κB作為轉錄因子在各種生理過程中的生物學意義。本文就NF-κB在心血管疾病過程中的重要生理病理作用作一綜述。

靜息狀態(tài)下，NF-κB二聚體與其抑制蛋白IκB結合以無活性狀態(tài)貯存于細胞質中。IκB激酶(即Ikk復合體)觸發(fā)誘導刺激，IκB蛋白即發(fā)生磷酸化、泛素化、降解，釋放NF-κB二聚體進入細胞核，與特定DNA序列結合，促進目標基因的轉錄。因此，NF-κB調控的研究聚焦于Ikk復合體的激活，IκB抑制蛋白，NF-κB家族成員促進選擇性目標基因激活的轉錄能力。為理解以上一系列過程，首先需要認識組成NF-κB信號通路的蛋白質家族。

1NF-κB家族

哺乳動物NF-κB家族共有5個成員，分別是RelA/p65、RelB、c-Rel、p50 (NF-κB1)和p52(NF-κB2)[1]。它們的N-末端均包含1個由約300個氨基酸殘基組成的高度同源序列，稱為Rel同源結構域(Re1-homology domain，RHD)，該區(qū)域參與DNA結合及二聚體形成。休眠狀態(tài)下，NF-κB二聚體與IκB(IκBα、IκBβ和IκBε)或前體蛋白p100和p105發(fā)生交互作用以游離狀態(tài)存在于細胞質當中。

IκB 是一種能特異性結合并抑制NF-κB的蛋白，包含IκBα、IκBβ、IκBε、IκBδ、BCL-3、IκBNS、p100和p105在內的8個家族成員，其中IκBα、Iκβ和IκBε對哺乳動物最有意義。IκB解除對NF-κB的抑制作用，是以磷酸化作用所引起的IκB降解釋放為基礎的。

另一組與NF-κB激活相關的蛋白即是IκB激酶(IκB kinase，IKK復合體)，它由三個亞基IKKα(IKK1或CHUK)、IKKβ(IKK2)和NEMO (IKKγ)構成，其中 IKK介導NF-κB的激活通常通過調節(jié)IKKα和IKKβ。IKK復合體是NF-κB激活的信號整合中心，整合的信息包括NF-κB活化刺激物，刺激產生磷酸化的多種IκB、NF-κB蛋白和基質。除了能夠調控NF-κB，IKK亞基可與其他通路發(fā)生交互，體現了其生物功能的復雜性。

2生物多效性

NF-κB被發(fā)現有著廣泛的作用，可調節(jié)多重生物功能。除了在免疫應答和炎癥反應中不可或缺[2]，NF-κB調控轉錄程序對免疫系統(tǒng)成熟[3]、骨骼系統(tǒng)[4]和上皮細胞[5]的正常發(fā)育極其重要，其異常激活可導致癌癥、自身免疫性疾病、神經退行性變、心血管疾病、糖尿病等嚴重后果。NF-κB的多效性體現在三個方面：①涉及促炎反應，NF-κB是對抗傳染性疾病的第一道防線，同時參與細胞應激、免疫應答、炎癥急性期反應；②抗細胞凋亡，NF-κB誘導了多個抗細胞凋亡蛋白質的轉錄，如Bcl-XL，腫瘤壞死因子(TNF)相關受體因子，細胞凋亡抑制蛋白1(c-IAP1)和2(c-IAP2)等。NF-κB通過控制細胞凋亡進程的核心過程即細胞凋亡蛋白酶的活性，實現抗凋亡作用；③促進細胞生長，活化的NF-κB增強了細胞周期蛋白D1的表達，從而有效控制了細胞周期進程。

3NF-κB與心血管疾病

3.1動脈粥樣硬化NF-κB參與雙向調節(jié)動脈粥樣硬化的各個病理進程。早期階段，氧化的脂蛋白滲透到血管內膜下，出現內皮趨化因子和黏附因子的表達，引起單核細胞遷移。在此階段，NF-κB調控環(huán)氧化酶、脂肪氧化酶、細胞因子、趨化因子和黏附因子的表達[6]。隨著病情發(fā)展，NF-κB調控巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)的基因表達，刺激浸潤的巨噬細胞分化并轉化為泡沫樣細胞。NF-κB還調控細胞因子白細胞介素1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、白細胞介素12(IL-12)、γ干擾素(IFNγ)的表達，間接參與動脈粥樣硬化中的低度炎癥反應。有趣的是，白細胞介素10(IL-10)作為公認的抗動脈硬化因子同樣接受NF-κB的調控[7]，因此說明NF-κB在動脈硬化中的作用并不是單向的。

NF-κB調控動脈硬化中介因素的廣譜表達。在斑塊的發(fā)展和破裂中，胞內基質降解是重要一環(huán)。NF-κB通過對基質金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9的調節(jié)，參與調控分解血管基膜和斑塊破裂過程，發(fā)揮重要作用[8]。不穩(wěn)定斑塊區(qū)域是通常能發(fā)現NF-κB的過度活化。同時，NF-κB也接受其他細胞因子、代謝產物或病原體的調節(jié)，包括IL-1β、白細胞介素18(IL-18)、TNF-α、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)、糖基化終末產物(AGE)、巨細胞病毒(CMV)抗原、衣原體、血小板衍生因子、IFNγ、CD40L等。

很多疾病過程中存在NF-κB過度活化。Li等[9]報道，不穩(wěn)定型心絞痛、穩(wěn)定型心絞痛和已接受治療的病人相比，NF-κB在不穩(wěn)定型心絞痛中過度活化程度最高，已接受治療組活化程度最低。而ox-LDL能夠誘導不穩(wěn)定型心絞痛病人NF-κB的活化。另外，NF-κB的活化與C反應蛋白(CRP)值呈正相關。Liuzzo等[10]指出NF-κB活化在急性冠脈綜合征中可能使CRP擴大炎癥范圍而影響臨床效果。

3.2高血壓近年來研究表明，高血壓病的發(fā)病機制與潛在炎癥介質入侵和免疫系統(tǒng)激活密切相關。高血壓模型動物中，TNF-α誘發(fā)的腎臟氧化應激和活性氧被認為是血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)相關高血壓類型的重要介質，并且對腎臟血流動力學和腎小管功能受損作用明顯[11]。自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的腎臟和下丘腦NF-κB處于低度活化狀態(tài)，藥物阻斷NF-κB通路可致血壓降低，而末梢血管和大腦皮層未發(fā)生改變[12]。高血壓合并系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)模型鼠阻斷TNF-α，使腎皮質中NF-κB磷酸化減少，還原酶NADPH合成的超氧化物下降[13]，從而阻止了高血壓的發(fā)生和發(fā)展。即腎臟炎癥因子、NF-κB信號通路的活化和活性氧之間協同促進高血壓的發(fā)生發(fā)展[14]。這些研究雖不能說明NF-κB是高血壓發(fā)病的直接原因，但是有助于認清血壓控制是多器官多系統(tǒng)協調整合的生理過程。

AngⅡ與其受體AT1結合后，可以激活下丘腦IKK-β/NF-κB通路[15]，使下丘腦處于低度炎癥狀態(tài)，升高血壓。動物實驗已證實，激活下丘腦內側基底部和背內側核IKK-β/NF-κB信號通路可加強小鼠促阿片黑皮素前體(POMC)神經元合成與釋放、加強黑皮素-4受體(MC4R)的表達，導致小鼠血壓快速增高[16]。尤其在老年單純收縮期高血壓中，增齡和AngⅡ在激活下丘腦IKK-β/NF-κB通路過程中具有協同作用[17]，而下丘腦IKK-β/ NF-κB通路的活化亦可加劇老年單純收縮期高血壓的發(fā)生、發(fā)展。

另外，有相當多的證據顯示血管中NF-κB激活和氧化應激在高血壓發(fā)生和發(fā)展中扮演重要角色。最近體外研究顯示：炎性因子TNF-α、IL-1β通過外向整流氯通道的潛在通道機制促進血管內皮NF-κB的活化[18]。另外一項研究顯示：NF-κB可直接損害血管舒張功能而影響血壓，其機制與基質金屬蛋白酶介導受體卵裂，使β2腎上腺素能受體作用于血管內皮而出現血管舒張功能障礙有關[19]。

3.3再灌注損傷NF-κB信號通路對心臟保護作用是毋庸置疑的。先前曾報道過Bcl-2可抑制心室肌細胞凋亡，其機制涉及Ikkβ介導的NF-κB活化。而且，體外培養(yǎng)的心肌細胞中無磷酸化的IkBα過表達可使NF-κB信號失活，從而提高對TNF-α誘導的凋亡敏感性[20]。類似IkBα突變的心肌特異性表達增加了人體心肌細胞凋亡導致急性冠脈閉塞的敏感性[21]。而敲除基因p50的大鼠增加了心功能不全導致心肌梗死的發(fā)生率[22]。最新研究證實人類p50基因多態(tài)性與心衰病人的功能性惡化有關[23-24]。

另外，有報道顯示體外培養(yǎng)的心肌細胞中，Ikkβ過表達可以逆轉低氧誘導的內在細胞凋亡和線粒體缺陷[25]。低氧誘導了細胞循環(huán)轉錄因子E2F-1的表達，活化的E2F-1綁定到Brip3近端啟動子區(qū)域，誘導Brip3的表達、促進細胞凋亡。Ikkβ可以與HDAC1發(fā)生物理交互作用，抑制促凋亡Bcl-2家族成員Brip3的表達，促進細胞在低含氧環(huán)境中存活[26-27]。p65還可以通過相鄰κB位點與E2F-1競爭在Brip3啟動子區(qū)域的綁定，抑制E2F-1誘導的心肌細胞凋亡，增強細胞的耐低氧能力。

3.4心肌肥厚在體外培養(yǎng)的心肌細胞中，肥厚性激動劑激活耦合的Gq/11受體，如AngⅡ、內皮素-1、去氧腎上腺素，它們都可以促進IkB降解及p65核易位與轉錄[28]。在新生兒出生后的心室細胞中，NF-κB參與的心房利鈉因子(ANF)過度表達是導致新生兒心肌病理重構的重要標志。動物實驗中，p50基因敲除的大鼠顯示心肌肥厚合并心肌梗死或TNF-α誘導的心肌病發(fā)生率降低[29]。但是體內研究顯示使用高梯度動脈綁定，NF-κB抑制劑也無法克服肥大或逆轉應激誘導的重構。NF-κB是否能夠自適應肥大目前研究仍有爭議[30]，在成人或胎兒啟動區(qū)的NF-κB結合位點與心臟病發(fā)展的相關性仍需進一步研究。且NF-κB誘導心肌肥厚與胎兒基因表達的機制和過程尚未完全明了。推測NF-κB誘導心臟重構的方式有兩種：一種直接作用是通過與其他肥厚性轉錄因子發(fā)生物理交互作用；另一種間接作用，即是通過激活其他有關心臟重構的基因，如PKCδ、BMP-2或FGF8等已被證明是NF-κB目標基因的表達，調控心臟病的發(fā)展[31]。

NF-κB信號通路可以被IL-6家族，如IL-6、白血病抑制因子(LIF)、心臟營養(yǎng)素-1(CT-1)等與心肌細胞生長相關的細胞因子激活[32]。IL-6家族誘導的依賴NF-κB的心臟增長機制尚未完全明了，但是通過ERK5信號活化使LIF誘發(fā)心臟肥大，RSK2介導IkBα磷酸化和降解作用激活NF-κB通路在其中起重要作用[33]。盡管NF-κB通路已被證明在新生兒出生后的心肌生長中是必需的，而其誘導心肌肥厚的具體機制仍有待進一步證實。

4小結

NF-κB信號途徑是細胞內重要的信號傳遞系統(tǒng)，NF-κB作為轉錄因子活化后進入核內廣泛調控基因轉錄，參與細胞增殖、凋亡、突變和炎癥反應等生理病理過程的調節(jié)，在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的生理病理意義。近30年來研究者對NF-κB的探索也取得了豐碩成果。當然在更具體的機制研究方面還需要進一步探求。

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(本文編輯郭懷印)

基金項目：泰山學者崗位建設資金資助(No.2012-55)；山東省科技發(fā)展計劃項目(No.2014GSF119011)

通訊作者：楊傳華，E-mail：840252363@qq.com

中圖分類號：R541R256.2

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.11.014

文章編號：1672-1349(2016)11-1227-04

(收稿日期：2016-01-16)