核因子-κB對哮喘炎性因子的調(diào)控

1、    核因子-B對哮喘炎性因子的調(diào)控        核因子-B對哮喘炎性因子的調(diào)控                     核因子-B( NF-B)是近年來發(fā)現(xiàn)的重要基因轉(zhuǎn)錄因子, 參與許多炎性因子的調(diào)控。哮喘氣道炎癥由多種細胞因子、粘附分子和炎性介質(zhì)參與形成，因此對哮喘患者N

2、F-B的研究具有重要意義。一、NF-B/NF-B抑制因子(IB)的種類和基本結(jié)構(gòu)NF-B最初在免疫球蛋白kappa輕鏈增強子中得以確認1。但后來的研究表明, NF-B可見于許多不同類型細胞的胞漿,為一結(jié)構(gòu)上相關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)家族，以同或異二聚體形式存在。迄今已經(jīng)確認哺乳動物細胞的NF-B 家族共有5個成員:P65、C-Rel、RelB、P50/P105和P52/P100,其中P65亦為RelA2。P65、C-Rel 和RelB通常直接作為轉(zhuǎn)錄活性蛋白而生成,而P50/P105和P52/P100則首先分別生成105×103和100×103的較長前體分子,爾后再進一步加工為較小的轉(zhuǎn)

3、錄活性蛋白形式。NF-B家族的每一個成員均含有一個稱為Rel-同源功能區(qū)(RHD)的末端區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)有與DNA結(jié)合和二聚體化( dimerization)的功能區(qū)以及核定位信號(NLS)存在3。通常NF-B的活化形式為異二聚體，由P65和P50亞單位組成。其他亞單位也可能系NF-B的其他活化形式。不同的NF-B的活化形式可能激活不同的靶基因。在未受到刺激細胞的胞漿內(nèi)，NF-B二聚體與一組稱為IB的抑制蛋白非共價結(jié)合，而使其無法進入細胞核內(nèi)發(fā)揮作用，IB亦由一些功能和結(jié)構(gòu)相關(guān)的分子家族組成。目前，有7種 IB成員被證實：IB 、IB 、IB 、IB 、REL-3、P100和P1052。所有已

4、知的 IB蛋白均有一個3033個氨基酸重復(fù)序列, IB蛋白藉此與NF-B的RHD發(fā)生作用，此即 NF-B與 IB之間相互作用的特征性事件。通過上述作用IB掩蓋NF-B的NLS，從而阻止其核移位。誘導(dǎo) NF-B活性的信號可使IB蛋白降解而與NF-B解離,從而使NF-B二聚體進入細胞核誘導(dǎo)基因表達。二、NF-B的活化具有極為重要基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的NF-B在進入細胞核調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄之前，首先要實現(xiàn)其活化，因此 NF-B的活化是NF-B信號途徑中關(guān)鍵的步驟4。對未受刺激的細胞 ,NF-B與IB相結(jié)合存在于細胞漿中。正是IB與NF-B的結(jié)合阻滯了NF-B活化進入細胞核發(fā)揮作用，所以IB與NF-B的解離是N

5、F-B活化的首要條件5。研究表明，凡是能夠激活NF-B的物質(zhì)如腫瘤壞死因子(TNF-)，白細胞介素1(IL-1)，脂多糖(LPS)，蛋白激酶C(PKC)以及某些病毒等均可使 IB降解。在IB被發(fā)現(xiàn)后不久，便證實由佛波酯(PMA)所誘導(dǎo)的 NF-B的活化與細胞漿中NF-B和IB復(fù)合物的解離有關(guān)。由于PMA是NF-B的強力活化誘導(dǎo)劑，且PMA的生物學(xué)特性主要是其具有激活某些異構(gòu)體的作用，因此，研究者自然推測磷酸化在 NF-B的激活過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。不久許多研究證實，IB便是磷酸化的靶物質(zhì)，由于IB蛋白的磷酸化使NF-B-IB復(fù)合體解離而釋放NF-B進入胞核激活基因表達。對最早IB蛋白cDNA克

6、隆-IB的研究表明：在體內(nèi)以IB特異性抗體示蹤觀察到，經(jīng)NF-B誘導(dǎo)劑處理的細胞可見IB 的快速消失（10分鐘），而在30分鐘后可重新出現(xiàn)。IB 的快速降解可使NF-B釋放入細胞核，而繼之IB 的再合成，則可終止被誘導(dǎo)細胞內(nèi)NF-B的轉(zhuǎn)錄活性6。進入細胞核的NF-B與靶基因啟動B位點結(jié)合，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄促進靶蛋白的合成。Brown等7證實IB 的磷酸化發(fā)生于N末端絲氨酸殘基的32和36位置上。由于32和36絲氨酸特異性磷酸化在IB 降解初始具有關(guān)鍵作用，因此IB激酶便成為研究的重點。許多激酶在體外可使IB 磷酸化，包括PKC 、PKA、Rafl、雙鏈RNA(dsRNA)依賴性激酶（PKR）和P90-

7、核糖體S6蛋白（P90-RSK）等8。與PKR互補的反義RNA可阻滯由dsRNA誘導(dǎo)的NF-B的激活9，但其并不能阻止TNF 誘導(dǎo)的NF-B的活性。然而上述各種激酶均不能在體內(nèi)使 IB 的2個絲氨酸殘基特異性磷酸化，并且以蘇氨酸來替代絲氨酸殘基亦可阻止誘導(dǎo) IB 磷酸化2。這表明肯定有一種新的精確的絲氨酸特異性激酶存在。另外，僅替換1個絲氨酸即足以防止許多活化信號對NF-B的激活，則提示一個完整的底物序列至關(guān)重要。引起NF-B激活的信號很多，這些誘導(dǎo)因子通過各自不同的途徑傳遞著細胞內(nèi)的信號，所以必定存在一個共同作用部位，使這些不同的NF-B誘導(dǎo)因子發(fā)揮同樣作用。推測這一部位即可能是使IB磷酸化

8、的激酶。IB激酶有兩種，即IKK 和IKK ,其分子量分別為85 ×103和87×1032。IKK 的蛋白測序結(jié)果表明其52%與IKK 同源。IKK 和IKK 的mRNA均呈廣泛分布樣表達。雖然IKK 和IKK 結(jié)構(gòu)彼此相似，但它們與任何其他已知的Ser/Thr激酶不同，IKK 和IKK 分別由745和756個氨基酸組成，其均有一N末端激酶功能區(qū)和C末端螺旋-環(huán)-螺旋(HLH)功能區(qū)，N末端激酶功能區(qū)有一亮氨酸拉鎖(LZ)結(jié)構(gòu)。免疫沉淀反應(yīng)表明IKK 和IKK 能夠形成同或異二聚體,其間的相互作用系由LZ功能區(qū)的結(jié)合所介導(dǎo)，HLH區(qū)域?qū)唵挝唬ê停╅g的相互作用并非必需，但對

9、維持激酶活性必不可少。證實IKK 和IKK 是IB激酶的最可靠的證據(jù)來自基因轉(zhuǎn)染研究，轉(zhuǎn)染研究中每種激酶的過度表達足以引起NF-B的激活，但IKK 和IKK 之間的活化存在一定的差別，僅僅轉(zhuǎn)染IKK , NF-B即被完全激活，而IKK 的活性則較低，需要TNF 的復(fù)合刺激才能充分激活NF-B。失去激酶活性的IKK可有力地抑制TNF-或IL-1誘導(dǎo)的 NF-B的活化10，而IKK 去激酶活性突變體的作用則有爭論，對其結(jié)果尚無滿意的解釋,但通過應(yīng)用反義IKK 證實了可完全抑制IL-1和TNF-誘導(dǎo)的NF-B的激活，雖然對每一種激酶亞單位的確切作用尚不完全了解，但很可能兩種激酶均參與了前炎癥細胞因子

10、誘導(dǎo)的NF-B的激活。已知 IB激酶的關(guān)鍵作用是其可使IB兩個N末端絲氨酸殘基磷酸化。 IKK 能夠使IB 32和36絲氨酸磷酸化，IKK 亦有同效。與之對照，IKK 可使IB 的19和23絲氨酸磷酸化，而IKK 則使IB 磷酸化的作用很小,且似乎只對23絲氨酸起作用。IKK 和IKK 均僅對絲氨酸有特異性，此可通過以蘇氨酸或丙氨酸替代絲氨酸不能很好使IB 磷酸化來證實。目前尚無證據(jù)表明IKK 或IKK 可使其他IB類型磷酸化。三、NF-B/IB在哮喘炎性因子調(diào)節(jié)中的作用許多刺激因子:如細胞因子IL-1和TNF-;蛋白激酶C激活物佛波酯;氧化劑;病毒如鼻病毒,流感病毒,腺病毒等均可作為活化信號

11、激活胞漿內(nèi)的IB激酶,而使IB磷酸化11。磷酸化的IB與NF-B解離，游離的NF-B則可由胞漿進入胞核與炎性因子基因啟動子區(qū)域中的B位點結(jié)合，啟動炎性因子基因轉(zhuǎn)錄為mRNA,從而促進多種哮喘炎性因子的合成12，13。由NF-B調(diào)節(jié)的與哮喘氣道炎癥有關(guān)的炎性因子見表1。表1NF-B調(diào)控的炎性因子基因基因種類NF-B依賴基因細胞因子/生長因子IL-1、IL-2，-3，-6，-8，-12TNF-TNF-G-CSF、M-CSF、GM-CSF細胞因子受體IL-2R細胞粘附分子ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素免疫調(diào)節(jié)分子免疫球蛋白鏈MHC 和類抗原T細胞受體和酶類iNOS環(huán)氧化酶25-脂氧化酶炎性介

12、質(zhì)巨噬細胞炎性蛋白1巨噬細胞趨化蛋白1糖皮質(zhì)激素的抗炎作用不同于某一種炎性因子的拮抗劑，其表現(xiàn)為廣泛的抗炎性因子作用。估計由激素所直接調(diào)節(jié)的基因數(shù)約為10100個14。間接調(diào)節(jié)將更多。此泛抗炎性作用提示，激素可能在細胞因子產(chǎn)生的某個共同環(huán)節(jié)上對許多炎性因子進行調(diào)控。近來發(fā)現(xiàn)的NF-B即可能是激素作用的關(guān)鍵部位。激素與胞漿中的激素受體(GR)結(jié)合,使原與GR結(jié)合而阻止其進入細胞核的熱休克蛋白解離。激素與GR形成的同二聚體移位于胞核內(nèi)，與靶基因的糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件(GRE)結(jié)合，此作用可改變轉(zhuǎn)錄速率而影響基因表達。激素抑制參與炎癥的細胞因子基因轉(zhuǎn)錄，且這些基因的啟動子區(qū)域常無GRE存在，提示除了G

13、R與GRE結(jié)合的作用外，激素還可通過其他機制介導(dǎo)免疫負調(diào)節(jié)。已證實GR被激素激活后可與NF-B結(jié)合，阻止其進入胞核與各種致炎因子基因的B位點結(jié)合，從而抑制炎性因子的合成15。GR與NF-B的相互作用可見于胞漿或胞核。激素也增加IB基因的轉(zhuǎn)錄，促進IB的合成16。IB于胞核內(nèi)與激活的NF-B結(jié)合，使NF-B脫離靶基因B位點回至胞漿中。炎性因子的合成因NF-B的脫離而受阻。由此可見，激素對NF-B較強的抑制作用是其廣泛抗炎作用的基礎(chǔ)。參與哮喘炎癥的細胞因子數(shù)量極多，機制極為復(fù)雜。如果能在一個較高的水平上對產(chǎn)生炎性因子的總體環(huán)節(jié)進行控制，而不是孤立地對繁雜的細胞因子一個一個分而治之，則將對哮喘的防治

14、產(chǎn)生重要影響。 作者單位：250031 濟南，濟南軍區(qū)總醫(yī)院呼吸科參考文獻1Sen R, Baltimore D. Multiple nuclear factor interact with the immununoglobulin enhancer sequence. Cell, 1986, 46:705-716.2May MJ , Ghosh S. Signal transduction through NF-B. Immunology Today, 1998,19:80-88.3Kopp EB, Ghosh S. NF-B and rel protein in innate immuni

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