核轉(zhuǎn)錄因子κB與磷脂酶A2在腦缺血再灌注損傷中的相互作用

1、核轉(zhuǎn)錄因子B與磷脂酶A2在腦缺血再灌注損傷中的相互作用         09-08-25 09:02:00     作者：丁淼 王興勇    編輯：studa20【關(guān)鍵詞】  核轉(zhuǎn)錄因子B 磷脂酶A2 腦缺血 再灌注腦缺血再灌注損傷（Cerebral ischemiareperfusion injury，CIRI）是由興奮性（氨基酸）中毒、氧化應(yīng)激、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡（AP）等多種因素參與的病理過程。以往對CIR

2、I機(jī)制的研究主要集中在前三個方面，但近年來隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)CIRI與炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡也有著密切的關(guān)系。研究表明，CIRI的發(fā)生不僅有細(xì)胞壞死，而且有一個主動的、由基因控制的、一系列酶參與的、高度有序的死亡過程，即細(xì)胞凋亡過程，50%的缺血性細(xì)胞死亡是因為凋亡。    核轉(zhuǎn)錄因子B又稱k基因結(jié)合核因子（nuclear transcription factor B，NFB），是一類能與多種基因啟動子部位的B位點發(fā)生特異性結(jié)合，并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄DNA結(jié)合蛋白的總稱，是一種多效可誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，不僅能調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)和產(chǎn)生細(xì)胞因子，還能調(diào)節(jié)多種炎癥因子的表達(dá)和細(xì)胞

3、凋亡，在缺血再灌注損傷中起重要作用。而作為炎癥介質(zhì)及活性物質(zhì)的磷脂酶A2（phospholipids A2，PLA2），則是一種能催化磷脂甘油分子上二位酰基的水解酶，亦是花生四烯酸（AA）、前列腺素及血小板活化因子（PAF）等生物活性物質(zhì)生成的限速酶，所產(chǎn)生的脂質(zhì)介質(zhì)在炎癥和組織損傷時，在膜通道的活化、信息傳遞、血流動力學(xué)及病理生理過程中，以及在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外代謝等方面起了關(guān)鍵性作用，是危重病發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)1。因此探討核轉(zhuǎn)錄因子NFB和PLA2在缺血再灌注腦損傷中的作用，以及NFB與PLA2之間的相互影響機(jī)制，將會對研究腦缺血再灌注損傷發(fā)生機(jī)制有重要的意義。  

4、0; 1  NFB的結(jié)構(gòu)特點及作用途徑    NFB屬于Rel蛋白家族，是由兩種Rel家族亞基RelA（p65）、RelB、cRel和NFcB1（p50/p105）、NFcB2（p52）中任意兩種NFB/Rel蛋白亞單位構(gòu)成的二聚體蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)均具有能與DNA結(jié)合的特性，又稱DNA結(jié)合亞單位，其中發(fā)揮主要生理功能的是p50與p65構(gòu)成的二聚體蛋白質(zhì)。在大多數(shù)細(xì)胞中，NFB二聚體與IB結(jié)合成三聚體。IB覆蓋于NFB的核定位信號區(qū)（nuclear localization sequence，NLS），使之以無活性形式存在于胞漿中。細(xì)胞受到活化信號刺激后

5、，由活化信號誘導(dǎo)激活的IB激酶（IB Kinase，IK）引起IB蛋白第32和36位絲氨酸的磷酸化，磷酸化的IB則由泛素蛋白在多個位點形成泛素化。最后，泛素化的IB被26S蛋白酶水解降解，暴露出Rel蛋白上的NLS，這樣就使NFB快速易位進(jìn)入核內(nèi)，與DNA特定序列結(jié)合，引起靶基因表達(dá)增加2。另外，在細(xì)胞核內(nèi)水平，通過p65亞單位磷酸化引起NFB結(jié)構(gòu)改變而調(diào)節(jié)NFB的轉(zhuǎn)錄活性。同時，NFB還存在著不典型的激活途徑，即IK獨立的激活途徑。    2  NFB在CIRI中的作用    NFB在腦部疾病中的作用已引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)

6、注，因為NFB是應(yīng)激和炎癥基因表達(dá)最重要的介質(zhì)之一，NFB活化在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。目前普遍認(rèn)為的是NFB對神經(jīng)細(xì)胞作用具有兩重性，既可介導(dǎo)BclXS、P53、Cmyc等凋亡蛋白引起細(xì)胞凋亡3，又可通過誘導(dǎo)抗凋亡蛋白表達(dá)（包括BelI、BelX和過氧化物岐化酶）阻止細(xì)胞凋亡4。    2.1  促凋亡作用    腦缺血再灌注時NFB的激活能調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞死亡。剔除P50亞單位鼠與野生鼠相比，梗死面積縮小，予以PDTC（抗氧化劑和特異性的NFB抑制劑）通過抑制IB降解，阻止NFB的激活，減少梗死面積的大小

7、，這進(jìn)一步提示腦缺血后NFB特別是它的P50亞單位似乎在腦缺血中起著有害作用2。James A等2在實驗中將腦內(nèi)4條血管閉塞30 min造成短暫全腦缺血，發(fā)現(xiàn)NFB在再灌注后的72 h選擇性地在海馬CA1神經(jīng)元中被激活，與該處神經(jīng)元凋亡時間近似吻合，由此推測瀕臨死亡的CAI神經(jīng)元中NFB的升高或許與細(xì)胞凋亡或壞死機(jī)制有關(guān)。Nurmi A等5發(fā)現(xiàn)在持續(xù)性局灶性腦缺血中，NFB能促進(jìn)腦梗塞的形成。Caroll等2發(fā)現(xiàn)大鼠腦缺血再灌注1530 min后，半球缺血區(qū)NFB顯著激活，較基礎(chǔ)水平增高34倍，同時應(yīng)用抗氧化劑NAC可完全取消NFB的早期激活，明顯降低缺血半球梗死區(qū)的大小。Stephenson

8、等2用有神經(jīng)保護(hù)作用的抗氧化劑LY341122可以減低NFB的激活，使再灌注后DNA片段減少，梗死面積縮?。籛ang YH等6發(fā)現(xiàn)黃衫素可通過其抗氧化作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)NFB的活化而減輕腦缺血再灌注損傷，間接證明了NFB有神經(jīng)損害作用。    2.2  抑制凋亡作用    很多實驗也證明了NFB可誘導(dǎo)抗凋亡蛋白表達(dá)，阻止細(xì)胞凋亡。Urnowey S等7證實在腦缺血1 h，聚合酶鏈反應(yīng)顯示NFB圈套寡核苷酸有效抑制腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素和細(xì)胞粘附分子mRNA表達(dá)，在缺血7 d明顯減少神經(jīng)損傷。Hirabayashi T等8在研究

9、低溫對腦缺血損傷的作用機(jī)制時，發(fā)現(xiàn)其腦保護(hù)作用部分是通過減少IK活性,抑制核轉(zhuǎn)錄因子NFB活化產(chǎn)生的。而運用免疫組化和Western印跡也可以檢測到NFB在大腦中動脈閉塞3 h后被活化，閉塞后68 h在缺血皮質(zhì)區(qū)可檢測到NFB核移位和結(jié)合活性下降，提示其活性下降可能加劇缺血誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡2。    不同研究關(guān)于NFB對細(xì)胞凋亡作用得出不同的結(jié)論，雖不能排除細(xì)胞凋亡的作用途徑及機(jī)制，如上游機(jī)制包括NFB依賴途徑、P53依賴途徑及BCL家族中促凋亡成員，而激活從線粒體釋放細(xì)胞色素C的級聯(lián)反應(yīng)則是下游機(jī)制，最后caspase3形成引起DNA斷裂及細(xì)胞死亡。但也可能因為N

10、FB在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的雙重作用。輕度至中度細(xì)胞應(yīng)激誘導(dǎo)NFB的激活或許有保護(hù)作用，但是強(qiáng)烈刺激引起的NFB激活促進(jìn)細(xì)胞死亡9。Kahschmidt等10認(rèn)為低濃度的淀粉樣13蛋白成分可激活NFB產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用，而高濃度淀粉樣13蛋白具有神經(jīng)毒性作用，提示NFB在阿爾茨海默病中可能既參與毒性作用，又參與神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)機(jī)制。因此，NFB對腦具有保護(hù)作用還是損傷作用，主要取決于NFB產(chǎn)生部位、刺激物（活化信號）、產(chǎn)生量和持續(xù)時間等11。    3  PLA2的結(jié)構(gòu)特點及作用    人類幾乎所有的細(xì)胞均含有PLA2,PLA2在人體內(nèi)的

11、分布主要為兩種亞細(xì)胞分布，一種為膜結(jié)合性PLA2 （MaPLA2），另一種為溶酶體和胞液中可溶性PLA2（SPLA2）。MaPLA2存在于各種細(xì)胞的生物膜上，尤以腦細(xì)胞、心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞及肺泡中含量豐富，生理條件下參與細(xì)胞膜磷脂轉(zhuǎn)換、花生四烯酸（arachidonic acid，AA）代謝、化學(xué)趨化作用、有絲分裂作用、細(xì)胞毒性作用及刺激釋放耦連作用12。病理狀態(tài)下，溶酶體及線粒體PLA2分泌至間質(zhì)、關(guān)節(jié)腔或血管間隙，參與炎癥及急性損傷的致病過程13，14。而SPLA2能夠分泌進(jìn)組織液、腹腔液、滑膜液及皮下組織，導(dǎo)致實驗及臨床中多種炎癥病理損傷1。  

12、0; 4  PLA2的激活及表達(dá)    PLA2的激活及異常表達(dá)與多種細(xì)胞因子（如TNFa、IL6及IL8等）的表達(dá)誘導(dǎo)相關(guān)。危重病狀態(tài)下，機(jī)體過度炎癥反應(yīng)，刺激單核巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子（cytokines，CKs），這些CKs刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞等激活PLA2，導(dǎo)致炎癥“瀑布效應(yīng)”，同時產(chǎn)生脂類介質(zhì)，如前列腺素、白三烯等，造成已受累的細(xì)胞、組織及器官發(fā)生不可逆性損傷?？梢?，PLA2前連CKs，后接破壞性極強(qiáng)的脂類介質(zhì)，其非特異性活化將會造成災(zāi)害性后果，介導(dǎo)危重病惡化發(fā)展。    5  PLA2在CIRI中的作用

13、60;   腦組織含有大量磷脂成分，而PLA2是水解細(xì)胞膜磷脂的關(guān)鍵酶。在急性組織缺血再灌注損傷時，可致PLA2激活及釋放，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞磷酯水解后，釋放大量的AA。而AA的級聯(lián)反應(yīng)生成的炎癥介質(zhì)（PGE、LT、TxA等），廣泛參與缺血再灌注腦損傷炎性反應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，加重腦組織的損傷。程清洲等15在腦I/R實驗中觀察到胞漿型PLA2（cPLA2）的活性被抑制后，TNF誘導(dǎo)的凋亡被抑制，提出cPLA2在TNF誘導(dǎo)凋亡過程中起“死亡介質(zhì)”的作用。王東吉等16在實驗中觀察到大鼠腦缺血再灌注時cPLA2蛋白表達(dá)早于TNF，提示PLA2在缺血再灌注早期便參與了細(xì)胞凋亡的表

14、達(dá)。    在缺血再灌注損傷中PLA2激活及異常表達(dá)，既參與了局部組織損傷，也參與了遠(yuǎn)離組織的臟器損傷17，提示PLA2在腦缺血再灌損傷中起重要作用，因而對PLA2的抑制可能將是抗腦細(xì)胞損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。    6  NFB與PLA2在腦缺血再灌注損傷中的相互作用機(jī)制    腦缺血再灌注損傷中各種刺激引起的NFB激活需要Ca2+完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而且鈣離子信號途徑與其它信號途徑有協(xié)同作用。NFB激活不是由單一孤立的信號途徑調(diào)控，而是由神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平控制的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。當(dāng)細(xì)胞遭遇缺血再灌注損傷

15、時，細(xì)胞外Ca2+通過谷氨酸受體離子通道及胞膜L電壓依賴性Ca2+通道等進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+也進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度升高，觸發(fā)NFB被激活。而PLA2尤其是cPLA2作為體內(nèi)重要的Ca2+依賴性水解酶，在腦缺血再灌注損傷中隨細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度升高而被激活。被激活的PLA2又能使Ca2+內(nèi)流或使細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放，形成惡性循環(huán)，使神經(jīng)細(xì)胞游離Ca2+濃度持續(xù)增加，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞嚴(yán)重?fù)p傷4，18。    在腦缺血再灌注損傷時，NFB與PLA2的激活途徑中都存在Ca2+這一調(diào)控通路，都增大炎癥信號，加重腦損傷4，19。Je Seong等

16、19研究也顯示分泌型PLA2（sPLA2）、cPLA2參與TNF、IL誘導(dǎo)的NFB激活，應(yīng)用sPLA2或cPLA2抑制劑可抑制NFB的激活。實驗觀察發(fā)現(xiàn)予以cPLA2抑制劑（AACOCF3），抑制了NFB向核內(nèi)轉(zhuǎn)位，研究同時指出PLA2基因中也含有NFB共有序列，全腦缺血后，可通過NFB基因轉(zhuǎn)錄而激活PLA2。應(yīng)用NFB抑制劑能抑制脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的IIPLA2和cPLA2激活。另一方面，有研究顯示PLA2可激活多種炎性細(xì)胞NFB的表達(dá)，予以PLA2抑制劑，炎性細(xì)胞NFB表達(dá)也受到顯著抑制。     09-08-25 09:02:00  &

17、#160;  作者：丁淼 王興勇    編輯：studa20    總之，NFB與PLA2的激活均參與了腦缺血再灌腦損傷后的病理生理過程，是創(chuàng)傷后疾病進(jìn)展的中間環(huán)節(jié)。但NFB與PLA2之間的相互影響機(jī)制，PLA2的參與決定NFB起促凋亡還是抗凋亡作用，是在什么條件下起作用以及NFB與PLA2之間的相互關(guān)系等問題仍不清楚，有待于進(jìn)一步深入研究。 【參考文獻(xiàn)】  1 王興勇, 盧仲毅, 匡鳳梧. 磷脂酶A2與創(chuàng)傷J. 中華小兒外科雜志, 1998, 8(19): 309311.2 徐 靜,

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