NF-кB与肾脏病.doc

NFB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，IB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，IB)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IB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，IB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IBs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。IB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IB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；46：7052、 Baeuerle PA. 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