药用植物活性成分调控p65核转运总结与展望

1、药用植物活性成分调控 p65 核转运总结与展望Summary and prospect of medicinal plant active substances in regulation ofp65 nuclear translocationYUANDan， WANGYuqian， HUANGPing ， CUI Xiaoji ， ZHOU Xinyu ， LIANG Ying*(National Engineering Laboratory for Rice andByproduct Deep Processing ， Central South University of Forestr

2、y & Technology ， Changsha 410004 ， China ) As the most important nuclear transcription factors in the cells , NF k B is involved in many intracellular signaling pathways and transcription and regulation of genetic information. The signal transduction pathways mainly include the activation of Ik B ki

3、nase ， degradation of I k B protein and the nuclear translocation of p65. p65 transnuclear binding with DNAis the key for NFk B to play a role. Abnormal activation of NFk B is a major factor inthe induction of oxidative stress ， inflammation ， cancer and so on. Therefore ， maintaining the balance of

4、 NF k B activity and regulating the nuclear translocation of p65 have great significance for further research on relatedsubjects. In this paper ，the regulation effects of the main active substances of medicinal plants( such aspolyphenols ， saponins ， and alkaloids ) on p65 nuclear translocation and

5、the upstream pathway of NFk B werediscussed ， expecting to provide reference for the development of natural active substances for functional food.近年来，随着国际社会“回归大自然”的热潮以及天然活性 物质在食品、 医药领域的兴起， 药用植物活性成分的研究受到了 国际科研界的重视。 药用植物活性成分是指从植物体内分离提取 出来的具有一定医疗保健功效的有效成分， 主要包括多酚类化合 物13 、生物碱 46 、萜类化合物 79 及醌类化合物 1012 等。

6、 药用植物来源的活性物质可通过体内细胞信号通路介导转录因 子、生长因子等的表达而发挥特定生理作用，具有抗氧化 13 、 预防心脑血管疾病 14 、抗菌 15 、抗癌 1617 等功效，能有效 预防和控制疾病的发生。 这些活性物质发挥生理作用并不都是被 直接吸收利用的， 而是通过调控机体中某些信号途径来发挥其生 理功能。NFk b作为细胞内最重要的核转录因子，参与许多细胞 内信号通路的传导以及遗传信息的转录与调控， 当活性物质作用 于NFk B通路中的多个靶点时便能参与对机体生理病理过程的 调控。为使药用植物活性物质得到更广泛的认可及利用， 本文从NFk B信号通路中关键靶点的特点及其激活途径出

7、发，结合国内 外近年来的研究成果对从药用植物中提取的活性成分调控 p65 核转运进行了概述，总结出药用植物活性物质在一定程度上对 NFk b信号通路的干预机制，为药用植物的研究及开发提供一定 的理论依据。p65 核转运研究现状正常生理状态下，NFk B与抑制蛋白I K B结合处于失活状 态存在于细胞质中， 不影响细胞正常的生理活动， 一旦受到外界 刺激，NFk B静息状态则被打破而活化，导致下游基因的异常表 达，持续的活性状态会使这种异常加剧，从而诱发疾病；此外， NFk B活性的降低也被证实与部分免疫性疾病相关。因此，维持 NFk B活性的平衡对生理功能的稳定有重要作用。NFk B发挥作用主

8、要由其亚基所调控， 而亚基的功能作用取决于亚基结构中是 否含有N端Rel同源区（Rel homology domain, RHD和C端反 式激活结构域（transactivationdomain, TD） , RHD负责与 DNA结合、二聚体化以及核转运，TD则与转录活化相关。p65亚基结 构中同时含有 RHD和TD, p50和p52亚基只有 RHD而缺乏TD 因此p50和p52同源二聚体无法激活基因转录，相比之下，异源二聚？wp50/p65在细胞中含量高，有23个独立的活性转录区， 此外，p65可直接与NFk B抑制蛋白I k B相偶联，因此p65的 核转运对NFk B通路信号转导起到了决定

9、性的作用（图 1） 1820。NFk B分布的广泛性使之成为疾病治疗中的重要靶点， 调控 p65 核转运的研究也受到了国内外学者的广泛关注。目前国内外对于NFk B信号通路中p65核转运的研究主要集中于 以下几方面：其他信号通路与NFk B/p65核转运的交联作用，最常见的如：MAPK言号通路与NFk B/p65核转运之间存在的调 控关系2123;根据其他活性因子或效应器与p65核转运之间的协同或拮抗作用， 进一步探索这些活性因子或效应器作用机制 中尚不明确或仍未知的靶点等，从而更好地了解其分子作用模 式，如研究发现的肽基脯氨酰异构酶亲环蛋白A(peptidylprolylisomerase

10、cyclophilin A , CypA)促进 NFk B/p65 核定位，为 抑制肿瘤细胞增殖提供了新思路一一利用CypA的特异性抑制剂调控 p65 核转运活性 24 。此外，小泛素相关修饰因子 1(small ubiquit in related modifier 1, SUMO1 与 NFk B/p65 核转运的拮抗作用也使SUMO成为抑制肝癌细胞增殖和迁移的新靶点 25等；NFk B/p65核转 抑制因子的探索，除了普遍了解的 抑制蛋白I k B,还有吴歌等26发现的SIP (steriod receptor coactivatorinteracting protein ，类固醇受体协

11、同激活因子相 互作用蛋白)蛋白，Zhu J等27发现的TDP4(transactivation response element DNAbinding protein 43, TAR DNA吉合蛋白43),都是NFk B信号传导途径中存在的抑制剂；检测分析 p65核转运的技术研究，目前已见报道的有成像流式细胞术，可 同时评估 NFk B/p65 磷酸化和核定位 28 。在这些研究中， 通过 药用植物活性成分物质与 NFk B/p65 核转运的相互作用来例证 上述结果不仅使研究成果更具说服力， 也为其实际利用提供了可靠依据。p65 核转运的调控剂NFk B/p65的入核与出核是维持细胞动态稳定的

12、重要因素，作为体内蛋白降解 29 、细胞增殖 3032 、细胞凋亡 3334 的关键步骤，目前有关p65核转运的的调控因子已有一些报道。根据其来源不同，可归为以下 4 类：微生物源调控剂、化学合成物调 控剂、蛋白质及多肽类调控剂、天然来源调控剂。虽然这些调控剂对 p65 的核转运均有调节作用， 但不同的调 控剂其作用方式并不相同。 Wu S等研究表明大肠杆菌中的山型 分泌系统(T3SS效应蛋白可通过阻止 NFk B途径中I k B的降 解减少由肿瘤坏死因子 a (TNFa )和白细胞介素1 p (IL1 p ) 刺激细胞引发的NFk B亚基p65核转运。在炎症环境中，强啡肽 117 (DYN1

13、17)经过生物转化产生的阿片肽物质和非阿片肽物质 片段通过膜受体作用而抑制 NFk B/p65 核转运发挥其抗炎作用 35 。 Kastrati I 等研究表明富马酸二甲酯可通过共价修饰 NFk B转录因子p65,以阻断其核转运，降低其与DNA吉合活性， 对于乳腺癌细胞中NFk B的活性具有明显抑制作用36。其中一些调控剂的作用已得到较全面的研究， 但由于大多数 经研究证实并生产使用的调控剂都属于非天然来源， 其本身具有 的毒性或可能诱发的持久性免疫抑制作用， 使得它们的应用被限 制，找寻研发长效安全的调控核转运的物质成了新的挑战。药用植物活性物质的物理化学性质稳定， 大多是药用植物自身免疫体

14、系或防御体系的组成部分， 都是可作为膳食的生物活性物质，对于人类健康的维持以及亚健康的预防都具有重要作用。 药用植物活性成分物质的生理功能现已研究阐明的有抗氧化、 降 血压、降胆固醇、抗炎症、抗癌等 3738 ，对它们的作用机制的 探索也不断深入。 众多的体内外实验研究表明， 许多活性物质都 能通过抑制NFk B活性、调控p65的核转运来发挥其生理活性， 有效抑制炎症、肿瘤等的产生或增殖作用5，39 。药用植物活性物质对 p65 核转运的调控根据Gilmore T D等40统计的700多种NFk B调控剂，其 作用机制主要为以下3类：通过调控引起NFk B活性失衡的胞 外刺激因子或与NFk B

15、通路有交联作用的其他信号通路中的关 键因子发挥作用；通过调控 IKK复合物、I k B蛋白磷酸化调 控 NFk B/p65 转核运的数量与强度； 调控 NFk B/p65 入核后与 DNA的特异性结合活性而调控 NFk B/p65核转运的活性。3.1 通过胞外或其他信号通路因子的间接调节 细胞内NFk B的调控是一个精细而又复杂的过程，除了TNFa、炎症因子、LPS以及紫外线等外界刺激因素可直接影响NFk B的活性，其他信号通路中的关键因子对它也有一定的调节作用。 因此， 在 对 NFk B/p65 核转运的调控研究中， 部分药用植物活性物质是通 过调节胞外信号传导或与 NFk B通路相关联的

16、其他信号因子来 间接调控 NFk B/p65 核转运的。YouChang Oh等 41研究发现白藜芦醇抵抗炎症是通过抑制细胞外部刺激诱导的IL8产生、MAPK/p38和ERK1/2磷酸化，以 及NFk B活化和I k B蛋白的降解，从而减少细胞核内p65的表达而抑制促炎因子的转录表达；Dong WenPeng等42研究发现白藜芦醇预处理亚急性肠炎小鼠试验组中 NFk B/p65 从细胞质 向细胞核的转运被大大抑制了，这一过程需要激活 SIRT1(Sirtuin 1 ，依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD的组蛋白脱乙酰酶)NFk B途径；另外，Haigis MC等43提出SIRT1可以与 NFk B

17、的RelA/p65亚基相互作用并通过 RelA/p65的去乙酰化来 抑制其转录某些氨基酸； 从而推测白藜芦醇保护亚急性肠炎的作 用机制是通过激活SIRT1NFk B通路抑制p65核转运实现的。Tang F等44发现人参皂苷 Rg1 (ginsenoside Rg1 )增加了炎症小鼠 细胞质中 p65 的表达，降低了小鼠腹主动脉缩窄及中心肌细胞的 核内p65的表达，结果表明Rg1通过抑制TNFa /NFk B信号通路 减轻了患病小鼠的心脏肥大；WongV K等45发现柴胡皂苷Ssd(saikosaponind )在癌细胞中通过 NFk B增强TNFa的抗癌效力也存在相同的作用机制。Hwang Y

18、 P等46证明了抗侵入性二氢青蒿素DHA可通过抑制PKCa/Raf/ERK和JNK磷酸化与还原， 阻断NFk B/p65转移到细胞核中，发挥DHA抑制纤维肉瘤细胞的 侵袭及转移作用。 Qian Z 等47 发现桑树果实二氯甲烷提取物( mulberry fruitdichloromethane extract ， MBFD，E 成分为亚 油酸和亚麻酸乙酯) 处理炎症细胞后其中的炎症反应被抑制， 结 果表明MBFDE寸胞内NFk B/p65核转运调控是通过抑制MAPK/pER活化来阻止NFk B信号传导的。综上，药用植物活性 成分通过调节胞外信号及其他通路中关键信号因子对p65 核转运的影响是显

19、而易见的，这种从源头对NFk B的调控避免了活性 失衡传导至细胞内部后引起复杂多变的生理反应， 为寻求药物靶 点等提供了更有针对性的方向。3.2 IKK, I k B?节IKK激酶是NFk B通路活化的关键激酶，尽管上游信号途径各不相 同，但最终都汇聚在IKK激酶，IKK激酶的激活，诱导I k B蛋 白的磷酸化和泛素化，I k B蛋白被降解，使得p65亚基从二聚 体中释放出来迅速从细胞质转移到细胞核，完成 IKKI k BNFk B 通路的活化，从而发挥一系列生理作用。因此，在NFk B/p65 核转运的过程中，IKK激酶的活性强弱是决定 NFk B/p65能否进行 核转运的关键因素。病理状态

20、下，NFk B活性失调，IKK激酶的高表达导致 p65 核转运失控， 进一步加速了机体紊乱。 在众多药 用植物活性成分对 NFk B/p65 核转运的研究中， 效应物所表现出 来的调控作用很大一部分都与调节 IKK激酶活性、I k B蛋白磷 酰化及降解有关：Wan中等48发现二氢丹参酮能抑制 TNFa诱 导I k Ba的磷酸化与降解，减少 p65的磷酸化与核内p65的数 量。 Lee S G 等49 发现蓝莓、黑莓及黑醋栗的浆果花色素苷对 炎症细胞中 NFk B/p65 向细胞核的转移都有显著的减弱作用， 直 接影响肿瘤坏死因子 a 的分泌，结果表明花色素苷可以通过抑 制IKK激酶的活性及I

21、k B蛋白的降解调控 NFk B/p65的核转运 发挥其抗肿瘤作用。 Liu J 等50 研究发现来自犬瘟根的stauntoside B （甾体类化合物）通过将IKK a / B和IKK的磷酸 化表达降低至正常水平，阻止 NFk B的活化以及p65核转运， stauntoside B 对NFk B信号通路的强抑制作用证明了其在与 NFk B信号通路相关的炎症疾病中具有生物活性，这对将其研制 成抗炎药物提供了新的方向。 Jiang Q 等51 对 Lunasin （大豆 中具有 ArgGlyAsp 基序的活性肽） 抑制乳腺癌细胞迁移及侵袭的 研究、 Goto H 等5 对冬叶青小檗皮层中小檗碱抗

22、原发性淋巴瘤 的研究、Buhrmann C等52对姜黄根茎中的姜黄素抗炎的研究、 Kannaiyan R 等53 对雷公藤根茎中的雷公藤红素抑制骨髓瘤细 胞增殖的研究中都证明了这些活性物质是通过抑制IKK激酶活性、I k B磷酰化和降解来抑制 NFk B/p65核转运的活性，从而 发挥各项生理作用。3.3 NFk B/p65 DNA结合活性调节 经过激活后的NFk B/p65 亚基进入细胞核后与 DNA结合启动或抑制相关基因的转录表达， 在这一过程中，新合成的I k B会进入细胞核内与 NFk B结合并 从细胞核转出至细胞质中，抑制 p65 的核转运。所以，对 NFk B/p65与DNA结合活

23、性的调节对p65核转运的调控也具有重 要作用。药用植物活性成分对其结合活性的调节已有部分报道， Chow YuhLit 等54 证实来自山姜果实中的豆蔻明发挥抗炎作用 是通过减弱NFk B与DNA结合活性而中断NFk B/p65核转运而实 现的。Lu Yue等11研究表明虎杖根茎中的大黄素可抑制NFk B亚基p65的核转运及其转核后与同源 DNA的结合活性，且这一过 程与IKK激酶磷酸化、I k B的降解等有一定的相关性。然而， 关于这之间更精准的作用关系或是否还存在其他因子使其有联 系仍是未知。迄今，初步探索出的对 NFk B/p65 核转运有调控作用的药用 植物活性成分众多， 但对其作用机制的揭示阐述却鲜有报道。 综 上，这些活性成分对 NFk B/p65 核转运的调控是作用于“上游信 号IKK激酶I k B蛋白NFk B/p65”这一途径的不同靶点（表 1） 或不同阶段（图 2）而实现的；不仅如此，不同的作用途径之间 还存在着相互影响的关系， 正因如此，调控p65核转运研究的复 杂性与高效性推动着针对相应靶点药用植物活性成分的开发方 兴未艾。总结与展望药用植物在全世界各地都有广泛的分布， 而中国作为药用植 物种类最丰富的国家之一， 对于这一宝贵资源的开发利用也只是 冰山一角， 绝大部分