NF-κB及其肾脏疾病关系研究进展

摘要: nf-κB是参与基因转录的蛋白质分子，广泛存在于机体各种组织细胞中。当细胞受到外界因素刺激时，胞质内NF-κB与抑制蛋白（IκBs）分离并活化，进入细胞核内与DNA结合启动基因转录，调节包括细胞因子和炎症介质（如IL-2、IL-2a、IL-6、IL-8,VCAM、ICAM、E-selectin、IFN-β、MCP-1、RANTES等）在内的众多蛋白质表达，从而参与调节组织细胞的生理、病理反应。在抑制NF-κB活化的药物，NF-κB细胞因子与肾脏疾病关系方面研究也有一定的进展。

在细胞的活化增殖及分子过程中，某种特定的转录可能受控于某种特定的转录调节蛋白质因子。一种转录调节因子在不同的细胞中表现出各种不同的生物学效应。NF-κB是一种具有多向性调节作用的蛋白质因子，参与基因尤其是与机体防疫反应有关的基因表达调控。除免疫细胞外，全身许多组织细胞，包括肾脏的组织细胞在内均存在NF-κB的转录调控。近几年来，有关NF-κB的研究及其与肾脏疾病的关系有了一定的研究进展。

1 NF-κB的构成

NF-κB最早是从B细胞的核抽提物中发现的一种能与免疫球蛋白κ链基因的增强子κB序列（GGGACTTTCC）特异性结合的白因子，因而称为NF-κB[1]。此因子与κ序列的特异性结合后，促进κ轻链基因的表达。但后来越来越多的证据表明，这一因子可启动众多基因转录。人们已发现许多组织细胞及病毒增强子和启动子存在NF-κB的作用位点（κ bmotif）[2]。

研究发现，NF-κB活性只存在于细胞核的抽提物中，胞质中NF-κB以无活性状态存在。NF-κB是由多肽链P50与P65两亚基形成的二聚体，包括P50同源二聚体，P65同源二聚体及P50-P65异源二聚体，而发挥生理作用的是P50-P65异源二聚体。胞质中的的NF-κB可与一种抑制因子（IκB）结合，从而稳定地存在于细胞质中。这种形式的NF-κB为一异源多聚体，P50-01P65-IκB-α（37KD）或1kB-β(43KD)。多聚体中IκB类抑制因子的存在可阻遏P50-P65复合物的二聚体化和NF-κB的活性丧失[3，4]。P50来源于蛋白前体P105，P105经蛋白水解等加工成熟后成为P50。它产氨基酸残基与Rel原癌基因表达的蛋白同源，称Rel同源区，内含DNA结合区域，二聚体区域及核定位信号[5]。P65属Rel原癌基因表达产物，是Rel蛋白，它含有转录活化区域[6]。

2 NF-κB的活化

在静息细胞中，NF-κB的P65亚基与IκB蛋白结合，覆盖P50蛋白的核定位信号，使NF-κB与IκB形成的复合体留在细胞内。研究表明，在IκB的许多成员中，最重要的是IκB--α及IκB-β，其具有特征性的锚蛋白重复序列，可与P65结合[6，7]。IκB--α及IκB-β与NF-κB解离后被降解，但NF-κB可反馈调节迅速合成IκB-α，使短时间内又恢复到原来水平。而IκB-β则不受NF-κB反馈调节。NF-κB由胞质进入胞核必须首先与IκB解离，暴露P50蛋白的核定位信号才能发挥转录调节作用。目前对IκBs的解离降解机制有下述三方面解释：①蛋白质的磷酸化。细胞内IκB与NF-κB的解离和降解需要蛋白激酶参与[8，9]；②活性氧可能通过信号传递间接作用于胞质的NF-κB-IκB复合体[9]；③遍在蛋白的作用，使与P50-P65结合的IκB遍在蛋白化后降解，使NF-κB活化[6]。NF-κB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IκB。IκB能使DNA结合的P50-P65失活。所以IκB不仅抑制DNAGN nF-κB结合，还诱导其解离，提示IκB可以终止NF-κB介导转录过程，将NF-κB运回胞质[5]。

3 NF-κB参与调控的基因表达

外界刺激因素作用于细胞后，活化NF-κB，继而作用于靶基因，迅速诱导基因表达。NF-κB的活性可通过凝胶迁移率实验（EMSA）测定[10]。实验表明，细胞因子IL-1、IL-2、TNF-α、病毒转录活性蛋白（TAX蛋白）、蛋白酶的一些激活剂（PMA、PHA、LPS等）、过氧化氢、放射性离子和双链RNA等均可激活NF-κB。用抗氧化剂（NAC、PDTC、H MAP等）及蛋白激酶抑制可抑制NF-κB的活性[10，11]。NF-κB与DNA的亲和力很高，使其充分发挥作用。NF-κB活化后与细胞核内的κB位点结合，调控特异的基因转录。然而，NF-κB与DNA的结合力与κB位点碱基保守性有关[12]。NF-κB结合位点的碱基组成为5’-GGG(A/G)(C/A/T)T(C/T)(C/T)CC-3’（括号内为可变碱基），如GM-CSF的κB位点（5’-GAGATTCCAC-3’），第二位是A而不是保守的G，其竞争力大大下降。此GM-CSF的κB位点对基因的转录只起微弱的调节作用[13]。目前发现，NF-κB参与调控多种因子的基因表达。有κB结合位点者如细胞因子（IL-2、IL-2a、IL-6、IL-8和CSF等），细胞粘附分子（VCAM，ICAM，E-selectin），IFN-β，巨噬细胞炎症蛋白（MCP-1）等。有学者研究表明，ApoⅢ、RANTES因子及MnSOD的表达亦与NF-κB调控有关[11，14，15，22]。正是由于NF-κB参与调控众多炎症因子的基因表达，而且某些细胞因子刺激可激活NF-κB，从而使NF-κB在细胞因子网络调节中发挥重要作用。研究NF-κB与细胞因子关系对于阐明疾病的分子机制及防治具有十分重要意义。

4 NF-κB与细胞内信号传递及有关的抑制药物

细胞外刺激一般主要通过三种不同的信号传递途径激活转录因子。①外源程序信号激活转录激酶，如MAP激酶途径；②膜受体或受体结合的激酶使转录因子磷酸化，如JAK/STAT途径；③胞浆中锚定蛋白或抑制性蛋白的磷酸化可释放转录因子如NF-κB途径。NF-κB本身就是一种转录因子，在NF-κB途径中发挥作用。然而，胞外刺激如何激活NF-κB的确切机制仍不十分清楚。有研究发现，IκB的磷酸化能够使复合物NF-κB-IκB解体，NF-κB被活化，IκB迅速降解。Maran等从Hela细胞中选择性地去除双链依赖的蛋白激酶后，双链RNA失去对NF-κB的活化作用。但同时也指出TNFα引起的NF-κB活化与神经鞘磷脂途径和酰基神经鞘氨醇活化有关，而与蛋白激酶无关[27]。另外，一种观点认为，外源性信号通过一条共同途径使IκB失活及NF-κB活化，即促进活性氧中间体（ROI）的生成而激活NF-κB。另外κB样的原癌基因蛋白Bcl-3的活化可能是某些NF-κB发挥功能的先决条件。NF-κB有自身限制性，能诱导IκB形成无活性的锚定物[28]。据此，一些抑制剂用于NF-κB的研究：①抗氧化剂。虽然活性氧中间产物（ROI）如何引起IκB释放仍不清楚。PDTC及HMAP等抗氧化剂，自由基清除剂确定能阻断某些刺激诱导的NF-κB活化[16]；②蛋白激酶抑制剂。蛋白激酶激活剂如PMA及蛋白磷酸酶抑制剂均可使IκB蛋白磷酸化，抑制IκB的功能，蛋白激酶抑制剂如TPCR可抑制NF-κB活化[9]；③肾上腺皮质激素。皮质激素可抑制NF-κB的活化。有学者研究发现，皮质激素通过增加IκBα蛋白的合成而抑制NF-κB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IκBα合成增加，IκBα与NF-κB结合，抑制NF-κB进入细胞核。这为皮质激素的作用机理提供了新的认识[26]；④中药制剂。我国有人实验证明雷公藤内酯醇能降低体外培养的T淋巴细胞NF-κB活性，但确切机理仍不清楚[17]。随着对NF-κB作用机制的更深入了解，更多的药物用于NF-κB的研究，将利于阐明某些疾病的分子机制。许多中药如雷公藤、大黄、黄芪和当归等具有调节免疫、细胞增殖和凋亡的作用。研究中药对于NF-κB活性的调节作用亦将有利于从分子水平阐明中药的药理机制，开发新的药物。

5 NF-κB与肾脏疾病

最早研究NF-κB转录调控主要是在免疫细胞。特别是NF-κB参与机体免疫应答反应有关的基因转录。主要研究NF-κB在自身免疫性疾病中作用。然而，NF-κB在机体各种组织细胞中广泛存在。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-κB的转录调控。浸入肾脏的炎症细胞（中性白细胞、单核巨噬细胞），肾小球的系膜的细胞和肾小球脏层上皮细胞等可自分泌及旁分泌产生多种为症介质（细胞因子、生物活性酯、蛋白酶、活性氧和细胞粘附分子等）作用于肾脏产生病理性效应。目前研究已知，NF-κB参与调控的因子如IL-1、IL-2a、IL-6、IL-8，VCAM、ICAM、E-selectin、IFN、MCP-1、RAN TES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-κB起着中心控制作用。所以，研究肾脏细胞内NF-κB与各种炎症介质的关系有利于阐明肾脏疾病的发病机制及防治。

目前有关NF-κB与肾脏疾病的关系研究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-κB及促使系膜细胞MCP-1的mRNA基因表达，用NF-κB抑制剂PDTC可消除NF-κB的活性及抑制MCP-1m rNA表达。在小鼠免疫复合物肾炎模型中，肾脏细胞内NF-κB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-κB活性及mRNA的表达。提示，在肾脏内AⅡ可能参加了通过NF-κB激活调控MCP-1 mRNA的表达，导致单核细胞聚积。ACEI可能对肾脏疾病进展有治疗作用[11]。Brdd等在培养的人类系膜细胞中用IL-1在30分钟内诱导NF-κB活化，用蛋白激酶抑制剂TPCR可抑制IL-1诱导的系膜细胞NF-κB活化及MCP-1 mRNA表达[18]。说明了在系膜细胞MCP-1也许部分通过转录因子NF-κB的调节，为应用抑制NF-κB活化和抑制MCP-1产生治疗肾脏疾病提供了理论依据。FK506是一种免疫抑制剂，可抑制T细胞NF-AT和NF-κB的活性。Murao ka等实验证明了FK506可激活肾脏系膜细胞NF-κB的活性，调控IL-6表达，且在动物实验中FK506诱导肾脏NF-κB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[19]。Satriano等用TNFα及IgG分别刺激培养的系膜细胞增加了NF-κB的结合活性，用PDTC及HMAP减弱了TNFα及IgG诱导的NF-κB的活性。ROI（活性氧中间产物）为TNFα及IgG为刺激后活化NF-κB的调节者[21]。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INOS mRNA表达，部分原因是与NF-κB活性被抑制有关[20]。在肾小管和肾脏上皮细胞研究中，Zoja等在培养的猪肾小管上皮细胞（LLC-PK1）给予高蛋白质负荷（BSA），促进了NF-κB活性及趋化因子RANTES产生，且发现免疫球蛋白可与BSA相同的效应。RANTES的产生随BSA剂量及时间依赖增加。用PDTC可抑制蛋白负荷导致的NF-κB活性和RANTES的产生。提示蛋白负荷部分通过NF-κB活化途径刺激RANTES产生，而化学趋化活性RANTES进入小管间质可能促进了炎症细胞的聚积，促进间质炎症肾病的进展[22]。Otieno等在体外培养的LIC-PK1细胞，用DCVC可诱导细胞NF-κB活化，参与转录调控，但可被抗氧化剂及蛋白激酶抑制剂所抑制[23]。Ridardson等认为IL-1β亦可激活培养的鼠肾小球上皮细胞的NF-κB。Amoah-Apra ku等的研究也提示肾小球上皮细胞INOS（NO合成酶）的转录调控也与NF-κB有关[24，25]。Gluber等研究ApoⅢ基因转录亦通过NF-κB调控，推测NF-κB参与血脂代谢调节[14]，在肾内上皮细胞NF-κB活化亦可能参与肾脏损伤和肾病进展。

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-κB活化，参与调控炎症介质及细胞因子的产生。NF-κB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-κB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。这使NF-κB在细胞因子，炎症介质中作用更加复杂化。目前关于NF-κB与肾脏疾病的研究仅限于体外及动物实验。随着对NF-κB研究的深入，将会有利于阐明肾脏疾病的发病机制及防治。

综上所述，NF-κB作为一种转录调节因子在体内各组织细胞中广泛存在，调控众多的细胞因子和炎症介质的基因表达，调节免疫反应，参与细胞内信号传递。肾小球系膜细胞、小球上皮细胞和肾小管上皮细胞内NF-κB受刺激活化调控某些基因表达可能参与了肾脏某些病理生理过程，如肾小球炎症，肾毒性损害及肾脏疾病进展。随着对NF-κB研究的不断深入，将会对肾脏疾病发病机理有更深的认识。开展抑制NF-κB活化的有关药物研究有利于阐明某些药物作用 的分子机制及疾病的防治。

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