馮爵榮 楊幼林
潰瘍性結(jié)腸炎(UC)是一種慢性特發(fā)性反復(fù)發(fā)作的腸道炎性疾病,以腹痛、腹瀉、排膿血便為主要臨床表現(xiàn)。UC的發(fā)病機(jī)制一般認(rèn)為與遺傳因素、環(huán)境因素、微生物和免疫紊亂的共同作用相關(guān)。UC的致病因素中,免疫功能異常成為近年來研究的熱點(diǎn)之一,尤其是核因子-κB(NF-κB),其過分活躍與多種炎性疾病相關(guān),在炎性反應(yīng)中起到樞紐作用[1-3]。而對(duì)NF-κB功能的持續(xù)抑制可導(dǎo)致免疫細(xì)胞發(fā)育異?;蛏L(zhǎng)延緩,造成機(jī)體免疫功能缺陷和外周淋巴器官形成障礙。
NF-κB是一類能與免疫球蛋白κ輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列(GGGACTTTCC)特異結(jié)合的核蛋白轉(zhuǎn)錄因子。哺乳類動(dòng)物NF-κB轉(zhuǎn)錄因子家族(又稱Rel家族)包括5個(gè)成員:c-Rel、RelA/p65、RelB、NF-κB1/p50和 NF-κB2/p52。NF-κB 一般以同二聚體或異二聚體的形式存在,如p65-p50、p50-p50。NF-κB家族N末端都有一個(gè)約由300個(gè)氨基酸組成的高度保守的Rel同源性結(jié)構(gòu)域(RHD),負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合、二聚體化及與NF-κB抑制性蛋白(IκB)家族成員相互作用。
無刺激狀態(tài)下,大部分NF-κB與IκB結(jié)合,以無活性狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。IκB是一類基因家族,包括IκBα、IκBβ、IκBγ等成員,其主要功能是與NF-κB結(jié)合后使其失活。當(dāng)細(xì)胞受到生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、淋巴因子及紫外線的刺激或處于應(yīng)激狀態(tài)(如缺氧)時(shí),細(xì)胞表面的受體將這些信息傳遞給胞質(zhì)中的細(xì)胞IκB抑制蛋白激酶(IκK),IκK 可使IκB磷酸化并使之從 NF-κB復(fù)合物上解離下來,是NF-κB得以活化的前提。磷酸化的IκB被細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體降解,而活化的NF-κB復(fù)合物則從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi),與其他轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子一起啟動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá),從而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。
NF-κB通路是機(jī)體炎性反應(yīng)發(fā)生和免疫功能異常的共同通路,該通路可作為一些由免疫功能異常所致疾病的藥物治療的理想靶點(diǎn)。本文從IκB、IκK復(fù)合體、NF-κB 三個(gè)方面綜述 NF-κB通路在UC治療中的應(yīng)用。
糖皮質(zhì)激素為廣泛炎性反應(yīng)的抑制劑,通過增強(qiáng)IκB-α的基因轉(zhuǎn)錄而上調(diào)IκB家族中IκB-α的水平,使 NF-κB與更多的IκB-α結(jié)合,抑制 NF-κB的活化,最終炎性細(xì)胞因子釋放受到抑制,UC的炎性反應(yīng)得到控制[4]。此外,活化的糖皮質(zhì)激素受體能直接與活化的 NF-κB的p65亞單位結(jié)合,抑制NF-κB與靶DNA結(jié)合。
5-氨基水楊酸(5-ASA)制劑和水楊酸偶氮磺胺吡啶(SASP)制劑可抑制前列腺素合成和炎性介質(zhì)白三烯的形成,從而抑制炎性反應(yīng)。此外,還可以抑制NF-κB的活化而控制炎性反應(yīng),其作用機(jī)制是:(1)在結(jié)腸上皮細(xì)胞中,SASP可阻斷IκB-α磷酸化及其后的降解,并使NF-κB的DNA結(jié)合活性明顯降低;(2)5-ASA可直接阻斷RelA的磷酸化,使NF-κB激活受阻[5-6]。
羧基氨基咪唑(CAI)為血管生成抑制劑,用于腫瘤治療,抑制腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移,近年來的研究發(fā)現(xiàn)其還具有抗炎作用。Guo等[7]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)胃給予CAI 20 mg·kg-1·d-1,共10 d,結(jié)果UC模型組的血便情況和腸道病變獲得好轉(zhuǎn)。免疫組織化學(xué)檢測(cè)法結(jié)果顯示胞質(zhì)中NF-κB p65的表達(dá)明顯下降,并且蛋白印跡分析證實(shí)p-IκB生成增加,提示IκB的高表達(dá)可抑制NF-κB的活性從而控制炎性反應(yīng)持續(xù)。
脫氫環(huán)氧甲基醌霉素(DHMEQ)為新型NF-κB抑制劑,是醌霉素C(epoxyquinomycin C)的衍生物,由 Matsumoto等[8]從2,5-二甲氧基苯胺合成而來,包括DHM2EQ和DHM3EQ,兩者互為異構(gòu)體;與DHM3EQ相比,DHM2EQ的活性更強(qiáng)、毒性更小。DHMEQ通過復(fù)雜的機(jī)制干預(yù)NF-κB通路:早期階段,DHMEQ可與p65直接結(jié)合,阻止NF-κB移位,并且抑制NF-κB與靶DNA結(jié)合,阻斷NF-κB通路;晚期階段,DHMEQ使活性氧(ROS)生成增多,從通路的上游和下游抑制下調(diào)IκK水平,使IκB的活性減弱。同時(shí)ROS不僅干擾了TAK1/TAB的磷酸化,還經(jīng) ROS/非折疊蛋白應(yīng)答(UPR)旁路產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄因子CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β(C/EBPβ),并可與p65及 NF-κB家族其他成員交聯(lián)從而抑制NF-κB在靶基因上移位[9]。
小白菊內(nèi)酯(parthenolide)是從艾菊中提取純化的具有藥物活性的一種倍半萜內(nèi)脂化合物。Zhao等[10]的動(dòng)物結(jié)腸炎實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),小白菊內(nèi)酯能抑制IκB磷酸化,使其活性增加,繼而下調(diào)髓過氧化物酶的活性和NF-κB p65的表達(dá),結(jié)果腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)等炎性細(xì)胞因子的分泌明顯減少,可有效緩解葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型小鼠的癥狀??喽箟A和姜黃素治療UC亦有一定的效果,可能與抑制NF-κB通路有關(guān)。
反義寡核苷酸(ASON)是一段人工合成的短鏈核酸(有15~25個(gè)核苷酸),其堿基順序與特定靶mRNA或靶DNA互補(bǔ),可特異性抑制或阻止該基因的轉(zhuǎn)錄及表達(dá),故又被形象地稱為“基因封條”。已有許多研究證實(shí),UC患者腸黏膜組織中以NF-κB的亞單位p65為主,在調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[11]。因此,采用 NF-κB p65 ASON抑制或封閉NF-κB p65 mRNA的表達(dá),使p65蛋白合成減少,NF-κB的活性下降,從而使細(xì)胞因子釋放減少,阻斷炎性反應(yīng),這對(duì)UC具有重要的治療價(jià)值[12-14]。
誘騙性寡核苷酸(decoy ODN)為一長(zhǎng)約22 bp的短雙鏈DNA,如NF-κB誘騙性寡核苷酸,與靶轉(zhuǎn)錄因子序列一致,經(jīng)轉(zhuǎn)染與靶基因啟動(dòng)子相作用,影響靶基因的表達(dá)[15-17]。NF-κB誘騙性寡核苷酸僅將異常激活的NF-κB降至基礎(chǔ)水平,而非完全阻斷 NF-κB通路[18]。NF-κB誘騙性寡核苷酸治療三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎,不會(huì)抑制腸外器官的NF-κB和引起CD4+T細(xì)胞凋亡,故此療法特異性較高且可長(zhǎng)期應(yīng)用[19-21]。
針對(duì)NF-κB通路治療UC已獲得明顯效果,但容易復(fù)發(fā),可能還有其他通路參與UC的發(fā)生。未來基因診斷技術(shù)可直接定位UC的致病基因,通過靶基因的誘騙性寡核苷酸可減少或抑制靶基因的表達(dá),有效控制異常的免疫反應(yīng)。雖然許多研究已證實(shí)針對(duì)NF-κB通路治療在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有效,但應(yīng)用于患者的效果仍不清楚。鑒于NF-κB通路與炎性反應(yīng)的關(guān)系密切,為UC提供了更安全有效的治療方向,更進(jìn)一步全面研究NF-κB通路是非常必要的。
1 Karin M,Lin A.NF-kappaB at the crossroads of life and death.Nat Immunol,2002,3:221-227.
2 Hayden MS,West AP,Ghosh S.NF-kappaB and the immune response.Oncogene,2006,25:6758-6780.
3 Makarov SS.NF-kappaB as a therapeutic target in chronic inflammation:recent advances.Mol Med Today,2000,6:441-448.
4 Gambari R.New trends in the development of transcription factor decoy (TFD)pharmacotherapy.Curr Drug Targets,2004,5:419-430.
5 Rodríguez-Bores L,F(xiàn)onseca GC,Villeda MA.Novel genetic markers in inflammatory bowel disease.World J Gastroenterol,2007,13:5560-5570.
6 Fichtner-Feigl S,F(xiàn)uss IJ,Preiss JC,et al.Treatment of murine Th1-and Th2-mediatedinflammatory bowel disease with NF-κB decoy oligonucleotides.J Clin Invest,2005,115:3057-3071.
7 Guo L,Ye C,Hao X,et al.Carboxyamidotriazole ameliorates experimental colitis by inhibition of cytokine production,nuclear factor-κB activation,and colonic fibrosis.J Pharmacol Exp Ther,2012,342:356-365.
8 Matsumoto N,Ariga A,To-e S,et al.Synthesis of NF-κB activation inhibitors derived from epoxyquinomicin C.Bioorg Med Chem Lett,2000,10:865-869.
9 Nakajima S,Kato H,Gu L,et al.Pleiotropic potential of dehydroxymethylepoxyquinomicin for NF-κB suppression via reactive oxygen species and unfolded protein response.J Immunol,2013,190:6559-6569.
10 Zhao ZJ,Xiang JY,Liu L,et al.Parthenolide,an inhibitor of the nuclear factor-κB pathway,ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis in mice.Int Immunopharmacol,2012,12:169-174.
11 Neurath MF.Pathogenesis of inflammatory bowel disease:transcription factor in spotlight.Gut,1998,42:458-459.
12 Neurath MF,Pettersson S,Meyer zum Büschenfelde KH,et al.Local administration of antisense phosphorothioate oligonucleotides to the p65 subunit of NF-kappaB abrogates established experimental colitis in mice.Nat Med,1996,2:998-1004.
13 Lawrance IC,Wu F,Leite AZ,et al.A murine model of chronic inflammation-induced intestinal fibrosis down-regulated by antisense NF-kappa B.Gastroenterology,2003,125:1750-1761.
14 Li Z,Zhang de K,Yi WQ,et al.NF-kappaB p65 antisense oligonucleotides may serve as a novel molecular approach for the treatment of patients with ulcerative colitis.Arch Med Res,2008,39:729-734.
15 Morishita R,Sugimoto T,Aoki M,et al.In vivo transfection of cis element“decoy”against nuclear factor-kappaB binding site prevents myocardial infarction.Nat Med,1997,3:894-899.
16 Tomita N,Ogihara T,Morishita R.Transcription factors as molecular targets:molecular mechanisms of decoy ODN and their design.Curr Drug Targets,2003,4:603-608.
17 Gambari R.New trends in the development of transcription factor decoy (TFD)pharmacotherapy.Curr Drug Targets,2004,5:419-430.
18 Fichtner-Feigl S,F(xiàn)uss IJ,Preiss JC,et al.Treatment of murine Th1-and Th2-mediatedinflammatory bowel disease with NF-κB decoy oligonucleotides.J Clin Invest,2005,115:3057-3071.
19 Fichtner-Feigl S,F(xiàn)uss IJ,Preiss JC,et al.Treatment of murine Th1-and Th2-mediated inflammatory bowel disease with NF-κB decoy oligonucleotides.J Clin Invest,2005,115:3057-3071.
20 Xiang JY,Wu LG,Huang XL,et al.Amelioration of murine dextran sulfate sodium-induced colitis by nuclear factor-kappaB decoy oligonucleotides.Am J Surg,2009,197:797-805.
21 方年富,冷芳,張靜,等.NF-κB“誘餌”寡核苷酸對(duì)TNBS誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎的影響.實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志,2014,30:532-535.