NFκB及其腎臟疾病關(guān)系研究進(jìn)展

1、NF-B及其腎臟疾病關(guān)系研究進(jìn)展摘要: NF-B是參與基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)分子，廣泛存在于機(jī)體各種組織細(xì)胞中。當(dāng)細(xì)胞受到外界因素刺激時(shí)，胞質(zhì)內(nèi)NF-B與抑制蛋白（IBs）分離并活化，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)包括細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)（如IL-2、IL-2a、IL-6、IL-8,VCAM、ICAM、E-selectin、IFN-、MCP-1、RANTES等）在內(nèi)的眾多蛋白質(zhì)表達(dá)，從而參與調(diào)節(jié)組織細(xì)胞的生理、病理反應(yīng)。在抑制NF-B活化的藥物，NF-B細(xì)胞因子與腎臟疾病關(guān)系方面研究也有一定的進(jìn)展。 在細(xì)胞的活化增殖及分子過(guò)程中，某種特定的轉(zhuǎn)錄可能受控于某種特定的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)因子。一種轉(zhuǎn)

2、錄調(diào)節(jié)因子在不同的細(xì)胞中表現(xiàn)出各種不同的生物學(xué)效應(yīng)。NF-B是一種具有多向性調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)因子，參與基因尤其是與機(jī)體防疫反應(yīng)有關(guān)的基因表達(dá)調(diào)控。除免疫細(xì)胞外，全身許多組織細(xì)胞，包括腎臟的組織細(xì)胞在內(nèi)均存在NF-B的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。近幾年來(lái)，有關(guān)NF-B的研究及其與腎臟疾病的關(guān)系有了一定的研究進(jìn)展。 1 NF-B的構(gòu)成 NF-B最早是從B細(xì)胞的核抽提物中發(fā)現(xiàn)的一種能與免疫球蛋白鏈基因的增強(qiáng)子B序列（GGGACTTTCC）特異性結(jié)合的核蛋白因子，因而稱(chēng)為NF-B1。此因子與序列的特異性結(jié)合后，促進(jìn)輕鏈基因的表達(dá)。但后來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，這一因子可啟動(dòng)眾多基因轉(zhuǎn)錄。人們已發(fā)現(xiàn)許多組織細(xì)胞及病毒增強(qiáng)子和

3、啟動(dòng)子存在NF-B的作用位點(diǎn)（ bmotif）2。 研究發(fā)現(xiàn)，NF-B活性只存在于細(xì)胞核的抽提物中，胞質(zhì)中NF-B以無(wú)活性狀態(tài)存在。NF-B是由多肽鏈P50與P65兩亞基形成的二聚體，包括P50同源二聚體，P65同源二聚體及P50-P65異源二聚體，而發(fā)揮生理作用的是P50-P65異源二聚體。胞質(zhì)中的的NF-B可與一種抑制因子（IB）結(jié)合，從而穩(wěn)定地存在于細(xì)胞質(zhì)中。這種形式的NF-B為一異源多聚體，P50-01P65-IB-（37KD）或1kB-(43KD)。多聚體中IB類(lèi)抑制因子的存在可阻遏P50-P65復(fù)合物的二聚體化和NF-B的活性喪失3，4。P50來(lái)源于蛋白前體P105，P105經(jīng)蛋白

4、水解等加工成熟后成為P50。它產(chǎn)氨基酸殘基與Rel原癌基因表達(dá)的蛋白同源，稱(chēng)Rel同源區(qū)，內(nèi)含DNA結(jié)合區(qū)域，二聚體區(qū)域及核定位信號(hào)5。P65屬Rel原癌基因表達(dá)產(chǎn)物，是Rel蛋白，它含有轉(zhuǎn)錄活化區(qū)域6。 2 NF-B的活化 在靜息細(xì)胞中，NF-B的P65亞基與IB蛋白結(jié)合，覆蓋P50蛋白的核定位信號(hào)，使NF-B與IB形成的復(fù)合體留在細(xì)胞內(nèi)。研究表明，在IB的許多成員中，最重要的是IB-及IB-，其具有特征性的錨蛋白重復(fù)序列，可與P65結(jié)合6，7。IB-及IB-與NF-B解離后被降解，但NF-B可反饋調(diào)節(jié)迅速合成IB-，使短時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)到原來(lái)水平。而IB-則不受NF-B反饋調(diào)節(jié)。NF-B由胞質(zhì)

5、進(jìn)入胞核必須首先與IB解離，暴露P50蛋白的核定位信號(hào)才能發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。目前對(duì)IBs的解離降解機(jī)制有下述三方面解釋?zhuān)旱鞍踪|(zhì)的磷酸化。細(xì)胞內(nèi)IB與NF-B的解離和降解需要蛋白激酶參與8，9；活性氧可能通過(guò)信號(hào)傳遞間接作用于胞質(zhì)的NF-B-IB復(fù)合體9；遍在蛋白的作用，使與P50-P65結(jié)合的IB遍在蛋白化后降解，使NF-B活化6。NF-B與DNA增強(qiáng)子參與基因轉(zhuǎn)錄后可重新回到胞質(zhì)內(nèi)再利用，此過(guò)程需新合成IB。IB能使DNA結(jié)合的P50-P65失活。所以IB不僅抑制DNAGN nF-B結(jié)合，還誘導(dǎo)其解離，提示IB可以終止NF-B介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄過(guò)程，將NF-B運(yùn)回胞質(zhì)5。 3 NF-B參與調(diào)控的基因表

6、達(dá) 外界刺激因素作用于細(xì)胞后，活化NF-B，繼而作用于靶基因，迅速誘導(dǎo)基因表達(dá)。NF-B的活性可通過(guò)凝膠遷移率實(shí)驗(yàn)（EMSA）測(cè)定10。實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞因子IL-1、IL-2、TNF-、病毒轉(zhuǎn)錄活性蛋白（TAX蛋白）、蛋白酶的一些激活劑（PMA、PHA、LPS等）、過(guò)氧化氫、放射性離子和雙鏈RNA等均可激活NF-B。用抗氧化劑（NAC、PDTC、H MAP等）及蛋白激酶抑制可抑制NF-B的活性10，11。NF-B與DNA的親和力很高，使其充分發(fā)揮作用。NF-B活化后與細(xì)胞核內(nèi)的B位點(diǎn)結(jié)合，調(diào)控特異的基因轉(zhuǎn)錄。然而，NF-B與DNA的結(jié)合力與B位點(diǎn)堿基保守性有關(guān)12。NF-B結(jié)合位點(diǎn)的堿基組成為5

7、-GGG(A/G)(C/A/T)T(C/T)(C/T)CC-3（括號(hào)內(nèi)為可變堿基），如GM-CSF的B位點(diǎn)（5-GAGATTCCAC-3），第二位是A而不是保守的G，其競(jìng)爭(zhēng)力大大下降。此GM-CSF的B位點(diǎn)對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄只起微弱的調(diào)節(jié)作用13。目前發(fā)現(xiàn)，NF-B參與調(diào)控多種因子的基因表達(dá)。有B結(jié)合位點(diǎn)者如細(xì)胞因子（IL-2、IL-2a、IL-6、IL-8和CSF等），細(xì)胞粘附分子（VCAM，ICAM，E-selectin），IFN-，巨噬細(xì)胞炎癥蛋白（MCP-1）等。有學(xué)者研究表明，Apo、RANTES因子及MnSOD的表達(dá)亦與NF-B調(diào)控有關(guān)11，14，15，22。正是由于NF-B參與調(diào)控眾多

8、炎癥因子的基因表達(dá)，而且某些細(xì)胞因子刺激可激活NF-B，從而使NF-B在細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。研究NF-B與細(xì)胞因子關(guān)系對(duì)于闡明疾病的分子機(jī)制及防治具有十分重要意義。 4 NF-B與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞及有關(guān)的抑制藥物 細(xì)胞外刺激一般主要通過(guò)三種不同的信號(hào)傳遞途徑激活轉(zhuǎn)錄因子。外源程序信號(hào)激活轉(zhuǎn)錄激酶，如MAP激酶途徑；膜受體或受體結(jié)合的激酶使轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，如JAK/STAT途徑；胞漿中錨定蛋白或抑制性蛋白的磷酸化可釋放轉(zhuǎn)錄因子如NF-B途徑。NF-B本身就是一種轉(zhuǎn)錄因子，在NF-B途徑中發(fā)揮作用。然而，胞外刺激如何激活NF-B的確切機(jī)制仍不十分清楚。有研究發(fā)現(xiàn)，IB的磷酸化能夠使復(fù)合物

9、NF-B-IB解體，NF-B被活化，IB迅速降解。Maran等從Hela細(xì)胞中選擇性地去除雙鏈依賴(lài)的蛋白激酶后，雙鏈RNA失去對(duì)NF-B的活化作用。但同時(shí)也指出TNF引起的NF-B活化與神經(jīng)鞘磷脂途徑和?；窠?jīng)鞘氨醇活化有關(guān)，而與蛋白激酶無(wú)關(guān)27。另外，一種觀點(diǎn)認(rèn)為，外源性信號(hào)通過(guò)一條共同途徑使IB失活及NF-B活化，即促進(jìn)活性氧中間體（ROI）的生成而激活NF-B。另外B樣的原癌基因蛋白Bcl-3的活化可能是某些NF-B發(fā)揮功能的先決條件。NF-B有自身限制性，能誘導(dǎo)IB形成無(wú)活性的錨定物28。據(jù)此，一些抑制劑用于NF-B的研究：抗氧化劑。雖然活性氧中間產(chǎn)物（ROI）如何引起IB釋放仍不清楚

10、。PDTC及HMAP等抗氧化劑，自由基清除劑確定能阻斷某些刺激誘導(dǎo)的NF-B活化16；蛋白激酶抑制劑。蛋白激酶激活劑如PMA及蛋白磷酸酶抑制劑均可使IB蛋白磷酸化，抑制IB的功能，蛋白激酶抑制劑如TPCR可抑制NF-B活化9；腎上腺皮質(zhì)激素。皮質(zhì)激素可抑制NF-B的活化。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)激素通過(guò)增加IB蛋白的合成而抑制NF-B的活性。具體過(guò)程可能是皮質(zhì)激素先與皮質(zhì)激素受體結(jié)合，然后進(jìn)入細(xì)胞核激活MAP-3基因，使IB合成增加，IB與NF-B結(jié)合，抑制NF-B進(jìn)入細(xì)胞核。這為皮質(zhì)激素的作用機(jī)理提供了新的認(rèn)識(shí)26；中藥制劑。我國(guó)有人實(shí)驗(yàn)證明雷公藤內(nèi)酯醇能降低體外培養(yǎng)的T淋巴細(xì)胞NF-B活性，但

11、確切機(jī)理仍不清楚17。隨著對(duì)NF-B作用機(jī)制的更深入了解，更多的藥物用于NF-B的研究，將利于闡明某些疾病的分子機(jī)制。許多中藥如雷公藤、大黃、黃芪和當(dāng)歸等具有調(diào)節(jié)免疫、細(xì)胞增殖和凋亡的作用。研究中藥對(duì)于NF-B活性的調(diào)節(jié)作用亦將有利于從分子水平闡明中藥的藥理機(jī)制，開(kāi)發(fā)新的藥物。 5 NF-B與腎臟疾病 最早研究NF-B轉(zhuǎn)錄調(diào)控主要是在免疫細(xì)胞。特別是NF-B參與機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄。主要研究NF-B在自身免疫性疾病中作用。然而，NF-B在機(jī)體各種組織細(xì)胞中廣泛存在。在腎臟的腎小球系膜細(xì)胞，腎小球上皮細(xì)胞，腎小管上皮細(xì)胞和由血循環(huán)浸入的血液免疫細(xì)胞均存在NF-B的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。浸入腎臟的炎

12、癥細(xì)胞（中性白細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞），腎小球的系膜的細(xì)胞和腎小球臟層上皮細(xì)胞等可自分泌及旁分泌產(chǎn)生多種為癥介質(zhì)（細(xì)胞因子、生物活性酯、蛋白酶、活性氧和細(xì)胞粘附分子等）作用于腎臟產(chǎn)生病理性效應(yīng)。目前研究已知，NF-B參與調(diào)控的因子如IL-1、IL-2a、IL-6、IL-8，VCAM、ICAM、E-selectin、IFN、MCP-1、RAN TES等與腎小球腎炎、腎毒性損害和腎臟疾病進(jìn)展有關(guān)。在各種因子的相互影響和相互作用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的核因子，NF-B起著中心控制作用。所以，研究腎臟細(xì)胞內(nèi)NF-B與各種炎癥介質(zhì)的關(guān)系有利于闡明腎臟疾病的發(fā)病機(jī)制及防治。 目前有關(guān)NF-B與腎臟疾病的關(guān)

13、系研究主要集中在系膜細(xì)胞。Ruiz-Ortega等在培養(yǎng)的鼠系膜細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，A可活化NF-B及促使系膜細(xì)胞MCP-1的mRNA基因表達(dá)，用NF-B抑制劑PDTC可消除NF-B的活性及抑制MCP-1m rNA表達(dá)。在小鼠免疫復(fù)合物腎炎模型中，腎臟細(xì)胞內(nèi)NF-B活性顯著增加，且腎內(nèi)MCP-1的mRNA表達(dá)與單核細(xì)胞浸潤(rùn)一致的上調(diào)，用ACEI可抑制NF-B活性及mRNA的表達(dá)。提示，在腎臟內(nèi)A可能參加了通過(guò)NF-B激活調(diào)控MCP-1 mRNA的表達(dá)，導(dǎo)致單核細(xì)胞聚積。ACEI可能對(duì)腎臟疾病進(jìn)展有治療作用11。Brdd等在培養(yǎng)的人類(lèi)系膜細(xì)胞中用IL-1在30分鐘內(nèi)誘導(dǎo)NF-B活化，用蛋白激酶抑制劑TP

14、CR可抑制IL-1誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞NF-B活化及MCP-1 mRNA表達(dá)18。說(shuō)明了在系膜細(xì)胞MCP-1也許部分通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子NF-B的調(diào)節(jié)，為應(yīng)用抑制NF-B活化和抑制MCP-1產(chǎn)生治療腎臟疾病提供了理論依據(jù)。FK506是一種免疫抑制劑，可抑制T細(xì)胞NF-AT和NF-B的活性。Murao ka等實(shí)驗(yàn)證明了FK506可激活腎臟系膜細(xì)胞NF-B的活性，調(diào)控IL-6表達(dá)，且在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中FK506誘導(dǎo)腎臟NF-B活化，調(diào)控IL-6產(chǎn)生增加，并使動(dòng)物腎臟出現(xiàn)系膜增生性腎炎等腎臟病理改變19。Satriano等用TNF及IgG分別刺激培養(yǎng)的系膜細(xì)胞增加了NF-B的結(jié)合活性，用PDTC及HMAP減弱了TNF及

15、IgG誘導(dǎo)的NF-B的活性。ROI（活性氧中間產(chǎn)物）為T(mén)NF及IgG為刺激后活化NF-B的調(diào)節(jié)者21。Kunzd等研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松可抑制IL-1刺激的小鼠系膜細(xì)胞轉(zhuǎn)錄INOS mRNA表達(dá)，部分原因是與NF-B活性被抑制有關(guān)20。在腎小管和腎臟上皮細(xì)胞研究中，Zoja等在培養(yǎng)的豬腎小管上皮細(xì)胞（LLC-PK1）給予高蛋白質(zhì)負(fù)荷（BSA），促進(jìn)了NF-B活性及趨化因子RANTES產(chǎn)生，且發(fā)現(xiàn)免疫球蛋白可與BSA相同的效應(yīng)。RANTES的產(chǎn)生隨BSA劑量及時(shí)間依賴(lài)增加。用PDTC可抑制蛋白負(fù)荷導(dǎo)致的NF-B活性和RANTES的產(chǎn)生。提示蛋白負(fù)荷部分通過(guò)NF-B活化途徑刺激RANTES產(chǎn)生，而化學(xué)

16、趨化活性RANTES進(jìn)入小管間質(zhì)可能促進(jìn)了炎癥細(xì)胞的聚積，促進(jìn)間質(zhì)炎癥腎病的進(jìn)展22。Otieno等在體外培養(yǎng)的LIC-PK1細(xì)胞，用DCVC可誘導(dǎo)細(xì)胞NF-B活化，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控，但可被抗氧化劑及蛋白激酶抑制劑所抑制23。Ridardson等認(rèn)為IL-1亦可激活培養(yǎng)的鼠腎小球上皮細(xì)胞的NF-B。Amoah-Apra ku等的研究也提示腎小球上皮細(xì)胞INOS（NO合成酶）的轉(zhuǎn)錄調(diào)控也與NF-B有關(guān)24，25。Gluber等研究Apo基因轉(zhuǎn)錄亦通過(guò)NF-B調(diào)控，推測(cè)NF-B參與血脂代謝調(diào)節(jié)14，在腎內(nèi)上皮細(xì)胞NF-B活化亦可能參與腎臟損傷和腎病進(jìn)展。 已知MCP-1、RANTES、IL-6、NO等

17、是腎臟的有害因子。在腎臟疾病的發(fā)病過(guò)程中許多因素可刺激NF-B活化，參與調(diào)控炎癥介質(zhì)及細(xì)胞因子的產(chǎn)生。NF-B作為一種轉(zhuǎn)錄因子在腎臟疾病狀態(tài)下炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中具有重要的調(diào)節(jié)作用。研究NF-B的作用有利于從基因轉(zhuǎn)錄水平理解細(xì)胞因子，炎癥介質(zhì)之間的關(guān)系及其在腎臟發(fā)病機(jī)制中的作用。一種炎癥介質(zhì)或細(xì)胞因子可通過(guò)多種信號(hào)傳遞途徑及轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)。而不同的因子本身可能通過(guò)多種不同信號(hào)傳遞途徑影響不同的轉(zhuǎn)錄因子。這使NF-B在細(xì)胞因子，炎癥介質(zhì)中作用更加復(fù)雜化。目前關(guān)于NF-B與腎臟疾病的研究?jī)H限于體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。隨著對(duì)NF-B研究的深入，將會(huì)有利于闡明腎臟疾病的發(fā)病機(jī)制及防治。 綜上所述，N

18、F-B作為一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子在體內(nèi)各組織細(xì)胞中廣泛存在，調(diào)控眾多的細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)的基因表達(dá)，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞。腎小球系膜細(xì)胞、小球上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)NF-B受刺激活化調(diào)控某些基因表達(dá)可能參與了腎臟某些病理生理過(guò)程，如腎小球炎癥，腎毒性損害及腎臟疾病進(jìn)展。隨著對(duì)NF-B研究的不斷深入，將會(huì)對(duì)腎臟疾病發(fā)病機(jī)理有更深的認(rèn)識(shí)。開(kāi)展抑制NF-B活化的有關(guān)藥物研究有利于闡明某些藥物作用 的分子機(jī)制及疾病的防治。 參考文獻(xiàn) 1 Sen R,et al.Cell,1986;46:705 2 Shakhov AN,et al.J Exp Med,1990;171:35 3 Baeuer

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