nf-кb与肾脏病

NF B 与肾脏病 肖建武综述 易著文审校 摘要 NF-B 是细胞内一个具有多向性调节作用的核转录因子，在细胞因子诱导的 基因表达中起关键性的调控作用，多种不同的剌激信号都可激活核转录因子参与细胞生长、 分化、粘附、凋亡及炎症反应，本篇就 NF-B 与肾脏疾病的关系作一综述。 关键词 NF-B 肾脏疾病 细胞因子 IB 系膜细胞 1986 年,Sen 和 Baltimore 首先报道 ,应用凝胶迟滞试验分析了 B 细胞核中抽提物中一种 能与免疫球蛋白 轻链基因的增强子 B 序列(GGGACTTTCC)特异结合的核蛋白因子,称 之为 NF- B(Nuclear factor of appa B),此因子与 序列特异结合 ,从而促进了 轻链基 因的表达(1)。它是一种重要的核转录因子，在细胞因子诱导的基因表达中起关键性的调控 作用。参与免疫反应、淋巴细胞分化、生长控制、细胞内信号传递，调控多种基因的表达， 它的异常激活或完全抑制与多种疾病的发生有关(25)。 一. NF- B 的构成及激活途径 NF- B 是真核细胞转录因子 Rel 家族成员之一，它是由二个亚单位 p50(分子量 50000)和 p65(分子量 65000)/Rel A 所组成的异源二聚体(6)。细胞处于未激活的静息状态时， NF- B 位于细胞质中，其 p65 亚基与 B 抑制蛋白(inhibitory appa B, IB)单体结合,覆盖 p50 蛋白核定位信号，使 NF-B 与 IB 形成三聚体以失活状态存在于细胞质中。当机体受到 外界相关因素刺激时，如 TNF- 、IL-1(7)、 病毒转录活性蛋白质 (TAX 蛋白质)(8)和蛋白 激酶的一些激活剂(PAM、PHA 和 LPS)(9)，这种激活作用无需合成新的蛋白质，导致 IB 与 NF-B 解离，NF- B 被激活而转移入细胞核内，发挥基因转录的调控作用。这些 剌激因子产生的第二信号使 IB 磷酸化、泛素化(ubiquitition)，继而被降解，I B 与 NF- B 解离， NF-B 迅速发生核转移。一般情况下，应用蛋白质合成抑制放线菌酮，还能适 度提高 NF-B 的活性。在体外，甲醛、脱氧胆酸盐等温和变性剂处理未经诱导的细胞胞 桨抽提物，也能诱导出较高的 NF- B 活性；但以同样方法处理未经诱导的细胞核抽提物， 则检测不到 NF- B 的活性。这说明 NF- B 的诱导活化包括一个从无活性的胞质前体转 变为有活性的核内复合物、从胞质向胞核内转移的过程(10) 。 细胞处于静息状态时，NF- B 位于细胞质中，其 p65 亚基与 B 抑制蛋白(inhibitory appa B，I B)单体结合，覆盖 p50 蛋白的核定位信号，使 NF- B 与 I B 三聚体以失 活状态存在细胞质中。当机体受到外界因素刺激时，在蛋白激酶和蛋白磷酸化酶的参与下， IB 发生磷酸化，并且从 NF- B 二聚体上解离，暴露 p50 蛋白的核定位信号，NF- B 得以激活，并移位进入细胞核，与 DNA 链上特异部位结合，启动基因转录(11、12)。NF- B 的抑制分子有多种，包括 IB 蛋白、NF- B1 和 NF-B2 的前体蛋白以及癌基因 BCL-3 产物，其中最主要的是 IB。IB 蛋白的主要功能是阻止 NF-B 转移入胞核与 DNA 结合，还可解离 NF- B-DNA 复合物。 NF- B 结合于 DNA 增强子参与基因转录后，细胞内 IB 的合成也随之启动，新合 成的 I B 能使与 DNA 结合的 p50-p65 二聚体失活，NF- B 返回细胞质被重新利用(13) ， 如此循环调控，维持细胞和机体内环境的稳定。 1997 年，Zandi 等(1416) 分别纯化出 IB 激酶(I )复合物，包括 I 、I ，它们能特异性磷酸化 IB 分子的 Ser32、Ser36 残基。体外实验证明， 纯化的 IB 与 p50-p65 反应可迅速形成非活性的 p50-p65-IB 复合物，且 IB 甚至能使 与 DNA 以高亲和力结合的 p50-p65 二聚体失活，从而提示:NF- B 的失活与 IB 密切相 关，I B 不仅掩盖了 NF- B 上的 DNA 结合区，而且也可能通过变构抑制 NF- B 与 DNA 结合活性(17) 。 Zabel(18)系统地研究了纯化的 NF- B 因子的理化性质发现：100mMCL 或 NaCL 以及 PH7.5 是 NF- B 与 DNA 最佳结合所需的。在无竞争 DNA 时，DNA-蛋白质复合物 的形成只需要 5 分钟就可达到平衡，而在 0.1mg/ml poly(dI-dc)的作用下，达到平衡需要 1 小时。最适的结合条件下，NF- B 与最常见的 B 序列 5-GGGACTTTCC-3(Ig B)的 解离常数在 10-12 至 10-13 之间，而其它因子的 B 样顺序的解离常数较大，即与 NF-B 的亲和力小于 Ig 的 B 顺序。 LPS、TNF- 、 IL-1、病毒感染、淋巴细胞抗原受体交联，钙离子载体、佛波酯、紫 外线辐射、游离基、内质网超载(ER-overloading) 等多种刺激信号可诱导核转移因子 NF- B 的激活，在细胞的生长、分化、粘附、凋亡、炎症反应等过程中具有十分重要的作用。 由于 NF- B 家族及其抑制蛋白 I B 家族成员种类繁多、分布广泛、功能多样，因此 NF- B 激活的具体信号途径十分复杂，不同刺激信号、不同细胞的类型、不同的细胞状 态所涉及的 NF- B 激活的具体信号通路有可能不同。尽管如此，NF- B 激活的信号途 径几个关键步骤方面大同小异。随着 I- /I-1、I - /I-2 和 I- r/IAP/NEMO 等 IB 家族的相继被克隆，人们可以初步勾画出 IB 降解依赖的 NF-B 激活的大致信号转导途径。外界刺激信号借助受体将信号传递到细胞浆，进而激活 I 信号复合体，I 信号复合体磷酸化 I B 家族成员，磷酸化的 IBs 继而被聚泛素化， 导致基于 26s 蛋白酶体依赖的 IBs 成员降解，NF- B 成员脱离 NF-B:IB 复合体，由 胞浆移位入核，最后与特定的目的基因的 B 部位结合，诱导靶基因转录。大量研究结果 己逐渐证实这条 NF-B 激活的共同信号途径。 NF- B 由胞质进入胞核必须首先与 IB 解离，暴露 p50 蛋白的核定位信号才能发挥 转录调节作用。目前认为 I Bs 的解离降解可能有下面三个途径：(1) 蛋白质的磷酸化。细 胞内 I B 与 NF-B 的解离和降解需要蛋白激酶的参与(1920)；(2) 活性氧可能通过信号 传递间接作用于胞质的 NF- B-IB 复合体(21)；(3)遍在蛋白的作用，使与 p50-p65 结合 的 IB 在蛋白化后降解，使 NF-B 活化(22)。 NF-B 与 DNA 增强子参与基因转录后可重新回到胞质内再利用，此过程需新合成 IB 。I B 能使 DNA 结合的 p50-p65 失活，所以 IB 不仅能抑制 DNA 与 NF-B 的结 合，还诱导其解离，提示 I B 可以终止 NF-B 介导的转录过程，将 NF-B 运回胞质(23)。 二、NF-B 与肾脏病 NF-B 在机体各种组织细胞中均广泛存在。无论何种病因导致的肾脏病变，其发病和 进展，必然有受组织内基因转录的改变。在肾脏的肾小球系膜细胞、肾小球上皮细胞、肾 小管上皮细胞和由血循环浸入的血液免疫细胞均存在 NF-B 的转录调一控。NF-B 参与 调控的因子如 IL-2、IL-2 、 IL-6、IL-8 、VCAM(24)、E-selection、IFN 、MCP- 1、RANTES 等与肾小球肾炎、肾毒性损害和肾脏疾病进展有关。在各种因子的相互影响 和相互作用的复杂网络中，作为转录调节的核因子，NF- B 起着中心调控作用。 目前有关 NF- B 与肾脏疾病的关系主要集中在系膜细胞。Ruiz-Ortega 等在培养的鼠 系膜细胞中发现，AII 可活化 NF-B 及促使系膜细胞 MCP-1 的 mRNA 基因的表达，用 NF-B 抑制 PDTC 可消除 NF-B 的活性及抑制 MCP-1 的 mRNA 表达。在小鼠免疫复合 物肾炎模型中，肾脏细胞内 NF-B 活性显著增加，且肾内 MCP-1 的 mRNA 表达与单核 细胞浸润一致的上调，用 ACEI 可抑制 NF-B 活性及 mRNA 的表达。表明在肾脏内 AII 可能参加了通过 NF- B 激活调控 MCP-1 的 mRNA 的表达，导致单核细胞聚集。Brdd 等 在培养的人类系膜细胞中用 IL-1 在 30 分钟内诱导 NF- B 活化。用蛋白激酶抑制剂 TPCR 可抑制 IL-1 诱导的系膜细胞 NF-B 活化及 MCP-1 的 mRNA 表达(25)提示了在系膜细胞 MCP-1 也许部分通过转录因子 NF-B 的调节，为应用抑制 NF-B 活化和抑制 MCP-1 产 第 3 页（共 5 页） 生治疗肾脏疾病提供了理论依据。F506 是一种免疫抑制剂，可抑制 T 细胞 NF-AT 和 NF-B 的活性。Murao 等实验证明了 F506 可激活肾脏系膜细胞 NF- B 的活性， 调控 IL-6 表达，且在动物实验中 F506 诱导肾脏 NF- B 活化，调控 IL-6 产生增加，并 使动物肾脏出现系膜增生性肾炎等肾脏病理改变(26)。Satriano 等用 TNF 及 IgG 分别刺 激培养的系膜细胞增加了 NF-B 的活性，用 PDIC 及 HMAP 减弱了 TNF 及 IgG 诱导的 NF-B 的活性。ROI(活性氧中间产物)为 TNF 及 IgG 刺激后活化 NF-B 的调节者(27)。 Kunzd 等研究发现，地塞米松可抑制 IL-1 刺激的小鼠系膜细胞转录 INOSmRNA 表达， 部分原因是 NF-B 活性被抑制有关(28)。体外研究表明，地塞米松不仅可阻断由 TNF- 诱导 HeLe 细胞、单核细胞系 THP-1 细胞和小鼠杂交瘤 2B4 细胞系中 NF-B 结合活性的 增高亦有抑制作用(29)，动物实验证实地塞米松可以抑制由抗 CD3 单克隆抗体诱导的小鼠 胸腺细胞与淋巴结细胞内 NF-B 的高活性表达(30)。 已知 MCP-1、 RANTES、IL-6、NO 等是肾脏的有害因子。在肾脏疾病的发病过程中， 许多因素可刺激 NF-B 活化，参与调控炎症介质及细胞因子的产生。NF-B 作为一种转 录因子在肾脏疾病状态下炎症介质和细胞因子的复杂网络中具有重要的调节作用。研究 NF-B 的作用有利于从基因转录水平理解细胞因子,炎症介质之间的关系及其在肾脏发病 机制中的作用。一种炎症介质或细胞因子可通过多种信号传递途径及转录因子的调节。而 不同的因子本身可能通过多种不同信号传递途径影响不同的转录因子。Guijarroc 等发现体 外培养的肾小球系膜细胞中 NF-B 的活化能促进系膜细胞增殖，且对系膜细胞分泌的多 种化学因子起着中心调节作用(31)。有学者将 NF-B 反义寡核苷酸经左肾动脉导入抗 Thy1.1 模型鼠中，发现可减少系膜细胞增生和 PDGF、IL-6 和 TNF- 等细胞因子的表达 (32)。近期研究证实，NF- B 能调节体外培养的系膜细胞分泌粘附分子，体内实验发现： 在脂多糖(LPS)诱导的小鼠中，抗氧化剂乙酰半脱氨酸(NAC) 在阻抑小鼠肾小球系膜细胞 NF-B 活化的同时亦抑制 VCAM 的表达(33)。单核细胞趋化因子 -1(MCP-1)是参与肾小球 炎症的重要因子，文献报道肾小球系膜细胞内 NF-B 活化与 MCP-1 表达显著相关，把 NF-B 亚基蛋白的反义寡核苷酸片段转移到培养中的人类肾小球系膜细胞可以明显降低 MCP-1 的 mRNA 的表达(34)。此外，NF- B 也参与调节 IL-1 诱导的鼠肾小球系膜细胞磷 脂酶 A2 的基因转录表达(35)。上述研究表明：NF- B 与肾小球系膜细胞关系密切，通过 调节 NF-B 的活性可调控系膜细胞的增殖及其炎症因子的分泌。 近年来，越来越多的文献资料表明：NF-B 在调节众多参与免疫和炎症反应的细胞因 子(如 IL-1、IL-6、IL-8 等) 的基因表达中起着中心的作用，提示 NF-B 可能参与肾小球肾 炎的发生和发展。ashihara 等曾将 NF-B 反义寡核苷酸通过左肾动脉注入抗 Thy1.1 模 型鼠，发现可明显减轻肾小球系膜的病理变化，并且能降低肾脏致病性炎症因子 IL- 6、PDGF 和 TNF- 的表达(36)。一些抑制剂用于 NF-B 的研究：(1)抗氧化剂。虽然活 性氧中间产物(ROI) 如何引起 IB 释放仍不清楚。PDTC 及 HMAP 等抗氧化剂，自由基清 除剂确实能阻断某些刺激诱导的 NF-B 活化(37)；(2) 蛋白激酶抑制剂。如 TPCR 可抑制 NF-B 活化(38)；(3) 肾上腺皮质激素。有学者研究发现，皮质激素通过增加 IB 蛋白 的合成而抑制 NF-B 的活性。具体过程可能是皮质激素先与皮质激素受体结合，然后进 入细胞核激活 MAP-3 基因，使 IB 合成增加，IB 与 NF-B 结合，抑制 NF-B 进入细胞核(39) 。(4) 中药制剂。许多中药如雷公藤、大黄、黄芪、当归等具有调节免疫、 抑制细胞增殖的作用。我国有人实验证明雷公藤能降低体外培养的 T 淋巴细胞 NF-B 活 性，但确切机理仍不清楚(40)。 有学者研究发现，由抗 Thy1 诱导的实验性肾小球肾炎大鼠肾脏中出现转录因子 AP- 1(activator protein-1)和 NF-B 的过度活化。其中抗 NF-B 在注入抗胸腺细胞血清后 30 分钟表达达到最高峰，但用强的松龙干扰治疗却仅能抑制 AP-1 的表达，而对 NF-B 的活 性没有影响(41)。Ruiz 等报道，在实验性免疫复合物性肾炎，血管紧张素正是通过激活 NF-B 促进 MCP-1 合成参与肾脏组织中单核细胞的募集反应，参与肾组织的炎症反应(42)。 由此可见，NF-B 确实与实验性肾小球肾炎的发生有关，但 NF-B 在人类肾小球肾炎中 的作用尚未见文献报道。 参考文献 1、 Sen R et al. cell, 1986；46：705 2、 Baeuerle PA. 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