郭金昊，姜月華，楊傳華

?

·綜述與進展·

核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB在心血管疾病中作用的研究進展

郭金昊1，姜月華2，楊傳華2

1.山東中醫(yī)藥大學(xué)(濟南 250033)；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院

摘要：介紹影響細胞增殖、凋亡、突變和炎癥反應(yīng)等生理病理過程的重要核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)，及與其相關(guān)的IκB抑制蛋白和IKK復(fù)合體。就NF-κB信號通路在心血管系統(tǒng)中的最新進展進行綜述，為治療心血宇航局疾病提供新思路。

關(guān)鍵詞：心血管疾病；核轉(zhuǎn)錄因子-κB；動脈粥樣硬化；高血壓；再灌注損傷；心肌肥厚

在過去的30年中，核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)作為典型的可誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄因子深刻影響了人類對于基因表達和生理學(xué)認知。自從它被發(fā)現(xiàn)可以調(diào)控B細胞中k輕鏈基因的表達，研究者們就逐步研究，希望闡明NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子在各種生理過程中的生物學(xué)意義。本文就NF-κB在心血管疾病過程中的重要生理病理作用作一綜述。

靜息狀態(tài)下，NF-κB二聚體與其抑制蛋白IκB結(jié)合以無活性狀態(tài)貯存于細胞質(zhì)中。IκB激酶(即Ikk復(fù)合體)觸發(fā)誘導(dǎo)刺激，IκB蛋白即發(fā)生磷酸化、泛素化、降解，釋放NF-κB二聚體進入細胞核，與特定DNA序列結(jié)合，促進目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄。因此，NF-κB調(diào)控的研究聚焦于Ikk復(fù)合體的激活，IκB抑制蛋白，NF-κB家族成員促進選擇性目標(biāo)基因激活的轉(zhuǎn)錄能力。為理解以上一系列過程，首先需要認識組成NF-κB信號通路的蛋白質(zhì)家族。

1NF-κB家族

哺乳動物NF-κB家族共有5個成員，分別是RelA/p65、RelB、c-Rel、p50 (NF-κB1)和p52(NF-κB2)[1]。它們的N-末端均包含1個由約300個氨基酸殘基組成的高度同源序列，稱為Rel同源結(jié)構(gòu)域(Re1-homology domain，RHD)，該區(qū)域參與DNA結(jié)合及二聚體形成。休眠狀態(tài)下，NF-κB二聚體與IκB(IκBα、IκBβ和IκBε)或前體蛋白p100和p105發(fā)生交互作用以游離狀態(tài)存在于細胞質(zhì)當(dāng)中。

IκB 是一種能特異性結(jié)合并抑制NF-κB的蛋白，包含IκBα、IκBβ、IκBε、IκBδ、BCL-3、IκBNS、p100和p105在內(nèi)的8個家族成員，其中IκBα、Iκβ和IκBε對哺乳動物最有意義。IκB解除對NF-κB的抑制作用，是以磷酸化作用所引起的IκB降解釋放為基礎(chǔ)的。

另一組與NF-κB激活相關(guān)的蛋白即是IκB激酶(IκB kinase，IKK復(fù)合體)，它由三個亞基IKKα(IKK1或CHUK)、IKKβ(IKK2)和NEMO (IKKγ)構(gòu)成，其中 IKK介導(dǎo)NF-κB的激活通常通過調(diào)節(jié)IKKα和IKKβ。IKK復(fù)合體是NF-κB激活的信號整合中心，整合的信息包括NF-κB活化刺激物，刺激產(chǎn)生磷酸化的多種IκB、NF-κB蛋白和基質(zhì)。除了能夠調(diào)控NF-κB，IKK亞基可與其他通路發(fā)生交互，體現(xiàn)了其生物功能的復(fù)雜性。

2生物多效性

NF-κB被發(fā)現(xiàn)有著廣泛的作用，可調(diào)節(jié)多重生物功能。除了在免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)中不可或缺[2]，NF-κB調(diào)控轉(zhuǎn)錄程序?qū)γ庖呦到y(tǒng)成熟[3]、骨骼系統(tǒng)[4]和上皮細胞[5]的正常發(fā)育極其重要，其異常激活可導(dǎo)致癌癥、自身免疫性疾病、神經(jīng)退行性變、心血管疾病、糖尿病等嚴重后果。NF-κB的多效性體現(xiàn)在三個方面：①涉及促炎反應(yīng)，NF-κB是對抗傳染性疾病的第一道防線，同時參與細胞應(yīng)激、免疫應(yīng)答、炎癥急性期反應(yīng)；②抗細胞凋亡，NF-κB誘導(dǎo)了多個抗細胞凋亡蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，如Bcl-XL，腫瘤壞死因子(TNF)相關(guān)受體因子，細胞凋亡抑制蛋白1(c-IAP1)和2(c-IAP2)等。NF-κB通過控制細胞凋亡進程的核心過程即細胞凋亡蛋白酶的活性，實現(xiàn)抗凋亡作用；③促進細胞生長，活化的NF-κB增強了細胞周期蛋白D1的表達，從而有效控制了細胞周期進程。

3NF-κB與心血管疾病

3.1動脈粥樣硬化NF-κB參與雙向調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化的各個病理進程。早期階段，氧化的脂蛋白滲透到血管內(nèi)膜下，出現(xiàn)內(nèi)皮趨化因子和黏附因子的表達，引起單核細胞遷移。在此階段，NF-κB調(diào)控環(huán)氧化酶、脂肪氧化酶、細胞因子、趨化因子和黏附因子的表達[6]。隨著病情發(fā)展，NF-κB調(diào)控巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)的基因表達，刺激浸潤的巨噬細胞分化并轉(zhuǎn)化為泡沫樣細胞。NF-κB還調(diào)控細胞因子白細胞介素1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、白細胞介素12(IL-12)、γ干擾素(IFNγ)的表達，間接參與動脈粥樣硬化中的低度炎癥反應(yīng)。有趣的是，白細胞介素10(IL-10)作為公認的抗動脈硬化因子同樣接受NF-κB的調(diào)控[7]，因此說明NF-κB在動脈硬化中的作用并不是單向的。

NF-κB調(diào)控動脈硬化中介因素的廣譜表達。在斑塊的發(fā)展和破裂中，胞內(nèi)基質(zhì)降解是重要一環(huán)。NF-κB通過對基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9的調(diào)節(jié)，參與調(diào)控分解血管基膜和斑塊破裂過程，發(fā)揮重要作用[8]。不穩(wěn)定斑塊區(qū)域是通常能發(fā)現(xiàn)NF-κB的過度活化。同時，NF-κB也接受其他細胞因子、代謝產(chǎn)物或病原體的調(diào)節(jié)，包括IL-1β、白細胞介素18(IL-18)、TNF-α、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)、糖基化終末產(chǎn)物(AGE)、巨細胞病毒(CMV)抗原、衣原體、血小板衍生因子、IFNγ、CD40L等。

很多疾病過程中存在NF-κB過度活化。Li等[9]報道，不穩(wěn)定型心絞痛、穩(wěn)定型心絞痛和已接受治療的病人相比，NF-κB在不穩(wěn)定型心絞痛中過度活化程度最高，已接受治療組活化程度最低。而ox-LDL能夠誘導(dǎo)不穩(wěn)定型心絞痛病人NF-κB的活化。另外，NF-κB的活化與C反應(yīng)蛋白(CRP)值呈正相關(guān)。Liuzzo等[10]指出NF-κB活化在急性冠脈綜合征中可能使CRP擴大炎癥范圍而影響臨床效果。

3.2高血壓近年來研究表明，高血壓病的發(fā)病機制與潛在炎癥介質(zhì)入侵和免疫系統(tǒng)激活密切相關(guān)。高血壓模型動物中，TNF-α誘發(fā)的腎臟氧化應(yīng)激和活性氧被認為是血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)相關(guān)高血壓類型的重要介質(zhì)，并且對腎臟血流動力學(xué)和腎小管功能受損作用明顯[11]。自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的腎臟和下丘腦NF-κB處于低度活化狀態(tài)，藥物阻斷NF-κB通路可致血壓降低，而末梢血管和大腦皮層未發(fā)生改變[12]。高血壓合并系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)模型鼠阻斷TNF-α，使腎皮質(zhì)中NF-κB磷酸化減少，還原酶NADPH合成的超氧化物下降[13]，從而阻止了高血壓的發(fā)生和發(fā)展。即腎臟炎癥因子、NF-κB信號通路的活化和活性氧之間協(xié)同促進高血壓的發(fā)生發(fā)展[14]。這些研究雖不能說明NF-κB是高血壓發(fā)病的直接原因，但是有助于認清血壓控制是多器官多系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合的生理過程。

AngⅡ與其受體AT1結(jié)合后，可以激活下丘腦IKK-β/NF-κB通路[15]，使下丘腦處于低度炎癥狀態(tài)，升高血壓。動物實驗已證實，激活下丘腦內(nèi)側(cè)基底部和背內(nèi)側(cè)核IKK-β/NF-κB信號通路可加強小鼠促阿片黑皮素前體(POMC)神經(jīng)元合成與釋放、加強黑皮素-4受體(MC4R)的表達，導(dǎo)致小鼠血壓快速增高[16]。尤其在老年單純收縮期高血壓中，增齡和AngⅡ在激活下丘腦IKK-β/NF-κB通路過程中具有協(xié)同作用[17]，而下丘腦IKK-β/ NF-κB通路的活化亦可加劇老年單純收縮期高血壓的發(fā)生、發(fā)展。

另外，有相當(dāng)多的證據(jù)顯示血管中NF-κB激活和氧化應(yīng)激在高血壓發(fā)生和發(fā)展中扮演重要角色。最近體外研究顯示：炎性因子TNF-α、IL-1β通過外向整流氯通道的潛在通道機制促進血管內(nèi)皮NF-κB的活化[18]。另外一項研究顯示：NF-κB可直接損害血管舒張功能而影響血壓，其機制與基質(zhì)金屬蛋白酶介導(dǎo)受體卵裂，使β2腎上腺素能受體作用于血管內(nèi)皮而出現(xiàn)血管舒張功能障礙有關(guān)[19]。

3.3再灌注損傷NF-κB信號通路對心臟保護作用是毋庸置疑的。先前曾報道過Bcl-2可抑制心室肌細胞凋亡，其機制涉及Ikkβ介導(dǎo)的NF-κB活化。而且，體外培養(yǎng)的心肌細胞中無磷酸化的IkBα過表達可使NF-κB信號失活，從而提高對TNF-α誘導(dǎo)的凋亡敏感性[20]。類似IkBα突變的心肌特異性表達增加了人體心肌細胞凋亡導(dǎo)致急性冠脈閉塞的敏感性[21]。而敲除基因p50的大鼠增加了心功能不全導(dǎo)致心肌梗死的發(fā)生率[22]。最新研究證實人類p50基因多態(tài)性與心衰病人的功能性惡化有關(guān)[23-24]。

另外，有報道顯示體外培養(yǎng)的心肌細胞中，Ikkβ過表達可以逆轉(zhuǎn)低氧誘導(dǎo)的內(nèi)在細胞凋亡和線粒體缺陷[25]。低氧誘導(dǎo)了細胞循環(huán)轉(zhuǎn)錄因子E2F-1的表達，活化的E2F-1綁定到Brip3近端啟動子區(qū)域，誘導(dǎo)Brip3的表達、促進細胞凋亡。Ikkβ可以與HDAC1發(fā)生物理交互作用，抑制促凋亡Bcl-2家族成員Brip3的表達，促進細胞在低含氧環(huán)境中存活[26-27]。p65還可以通過相鄰κB位點與E2F-1競爭在Brip3啟動子區(qū)域的綁定，抑制E2F-1誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡，增強細胞的耐低氧能力。

3.4心肌肥厚在體外培養(yǎng)的心肌細胞中，肥厚性激動劑激活耦合的Gq/11受體，如AngⅡ、內(nèi)皮素-1、去氧腎上腺素，它們都可以促進IkB降解及p65核易位與轉(zhuǎn)錄[28]。在新生兒出生后的心室細胞中，NF-κB參與的心房利鈉因子(ANF)過度表達是導(dǎo)致新生兒心肌病理重構(gòu)的重要標(biāo)志。動物實驗中，p50基因敲除的大鼠顯示心肌肥厚合并心肌梗死或TNF-α誘導(dǎo)的心肌病發(fā)生率降低[29]。但是體內(nèi)研究顯示使用高梯度動脈綁定，NF-κB抑制劑也無法克服肥大或逆轉(zhuǎn)應(yīng)激誘導(dǎo)的重構(gòu)。NF-κB是否能夠自適應(yīng)肥大目前研究仍有爭議[30]，在成人或胎兒啟動區(qū)的NF-κB結(jié)合位點與心臟病發(fā)展的相關(guān)性仍需進一步研究。且NF-κB誘導(dǎo)心肌肥厚與胎兒基因表達的機制和過程尚未完全明了。推測NF-κB誘導(dǎo)心臟重構(gòu)的方式有兩種：一種直接作用是通過與其他肥厚性轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生物理交互作用；另一種間接作用，即是通過激活其他有關(guān)心臟重構(gòu)的基因，如PKCδ、BMP-2或FGF8等已被證明是NF-κB目標(biāo)基因的表達，調(diào)控心臟病的發(fā)展[31]。

NF-κB信號通路可以被IL-6家族，如IL-6、白血病抑制因子(LIF)、心臟營養(yǎng)素-1(CT-1)等與心肌細胞生長相關(guān)的細胞因子激活[32]。IL-6家族誘導(dǎo)的依賴NF-κB的心臟增長機制尚未完全明了，但是通過ERK5信號活化使LIF誘發(fā)心臟肥大，RSK2介導(dǎo)IkBα磷酸化和降解作用激活NF-κB通路在其中起重要作用[33]。盡管NF-κB通路已被證明在新生兒出生后的心肌生長中是必需的，而其誘導(dǎo)心肌肥厚的具體機制仍有待進一步證實。

4小結(jié)

NF-κB信號途徑是細胞內(nèi)重要的信號傳遞系統(tǒng)，NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子活化后進入核內(nèi)廣泛調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，參與細胞增殖、凋亡、突變和炎癥反應(yīng)等生理病理過程的調(diào)節(jié)，在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的生理病理意義。近30年來研究者對NF-κB的探索也取得了豐碩成果。當(dāng)然在更具體的機制研究方面還需要進一步探求。

參考文獻：

[1]Ghosh S，Karin M.Missing pieces in the NF-kappa B puzzle[J].Cell，2002，109(Suppl)：S81-S96.

[2]Sun SC.Non-canonical NF-κB signaling pathway[J].Cell Res，2011，21：71-85.

[3]Hayden MS，Ghosh S.NF-κB in immunobiology[J].Cell Res，2011，21：223-244.

[4]Novack DV.Role of NF-κB in the skeleton[J].Cell Res，2011，21：169-182.

[5]Wullaert A，Bonnet MC，Pasparakis M.NF-κB in the regulation of epithelial homeostasis and inflammation[J].Cell Res，2011，21：146-158.

[6]Kutuk O，Basaga H.Inflammation meets oxidation：NF-κB as a mediator of initial lesion development in atherosclerosis[J].Trends Mol Med，2003，9：549-557.

[7]Kanters E，Pasparakis M，Gijbels MJ，et al.Inhibition of NF-κB activation in macrophages increases atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice[J].J Clin Invest，2003，112：1176-1185.

[8]Bond M，F(xiàn)abunmi RP，Baker AH，et al.Synergistic upregulation of metalloproteinase-9 by growth factors and inflammatory cytokines： an absolute requirement for transcription factor NF-κB[J].FEBS Lett，1998，435：29-34.

[9]Li JJ，F(xiàn)ang CH，Chen MZ，et al.Activation of nuclear factor-κB and correlation with elevated plasma C-reactive protein in patients with unstable angina[J].Heart Lung Circ，2004，13：173-178.

[10]Liuzzo G，Santamaria M，Biasucci LM，et al.Persistent activation of nuclear factor kappa-B signaling pathway in patients with unstable angina and elevated levels of C-reactive protein[J].J Am Coll Cardiol，2007，49：185-194.

[11]Wilcox CS.Asymmetric dimethylarginine and reactive oxygen species：unwelcome twin visitors to the cardiovascular and kidney disease tables[J].Hypertension，2012，59：375-381.

[12]Wu KI，Schmid-Schonbein GW.Nuclear factor kappa B and matrix metalloproteinase induced receptor cleavage in the spontaneously hypertensive rat[J].Hypertension，2011，57(2)：261-268.

[13]Venegas-Pont M，Manigrasso MB，Grifoni SC，et al.Tumor necrosis factor-alpha antagonist etanercept decreases blood pressure and protects the kidney in a mouse model of systemic lupus erythematosus[J].Hypertension，2010，56：643-649.

[14]Mathis KW，Venegas-Pont M，Masterson CW，et al.Oxidative stress promotes hypertension and albuminuria during the autoimmune disease systemic lupus erythematosus[J].Hypertension，2012，59：673-679.

[15]Bardgett ME，Holbein WW，Herrera-Rosales M，et al.Ang Ⅱ-salt hypertension depends on neuronal activity in the hypothalamic paraventricular nucleus but not on local actions of tumor necrosis factor-α [J].Hypertension，2014，63(3)：527-534.

[16]Purkayastha S，Zhang G，Cai D.Uncoupling the mechanisms of obesity and hypertension by targeting hypothalamic IKK-[beta]and NF-[kappa]B [J].Nat Med，2011，17(7)：883-887.

[17]Tang Y，Purkayastha S，Cai D.Hypothalamic microinflammation：a common basis of metabolic syndrome and aging [J].Trends Neurosci，2015，38(1)：36-44.

[18]Yang H，Huang LY，Zeng DY，et al.Decrease of intracellular chloride concentration promotes endothelial cell inflammation by activating nuclear factor-kappa B pathway[J].Hypertension，2012， 60：1287-1293.

[19]Wu KI，Schmid-Schonbein GW.Nuclear factor kappa B and matrix metalloproteinase induced receptor cleavage in the spontaneously hypertensive rat[J].Hypertension，2011，57(2)：261-268.

[20]Mustapha S，Kirshner A，De Moissac D，et al.A direct requirement of nuclear factor-kappa B for suppression of apoptosis in ventricular myocytes[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol， 2000，279：H939-H945.

[21]Misra A，Haudek SB，Knuefermann P，et al.Nuclear factor-kappaB protects the adult cardiac myocyte against ischemiainduced apoptosis in a murine model of acute myocardial infarction[J].Circulation，2003，108：3075-3078.

[22]Timmers L，van Keulen JK，Hoefer IE，et al.Targeted deletion of nuclear factor kappaB p50 enhances cardiac remodeling and dysfunction following myocardial infarction[J].Circ Res，2009，104：699-706.

[23]Santos DGB，Resende MF，Mill JG，et al.Nuclear Factor (NF) kappaB polymorphism is associated with heart function in patients with heart failure[J].BMC Med Genet，2010，11：89.

[24]Kratsios P，Huth M，Temmerman L，et al.Antioxidant amelioration of dilated cardiomyopathy caused by conditional deletion of NEMO/IKKgamma in cardiomyocytes[J].Circ Res，2010，106：133-144.

[25]Regula KM，Baetz D，Kirshenbaum LA.Nuclear factor-kappaB represses hypoxia-induced mitochondrial defects and cell death of ventricular myocytes[J].Circulation.2004，110：3795-3802.

[26]Shaw J，Zhang T，Rzeszutek M，et al.Transcriptional silencing of the death gene BNIP3 by cooperative action of NF-kappaB and histone deacetylase 1 in ventricular myocytes[J].Circ Res，2006，99：1347-1354.

[27]Yurkova N，Shaw J，Blackie K，et al.The cell cycle factor E2F-1 activates Bnip3 and the intrinsic death pathway in ventricular myocytes[J].Circ Res，2008，102：472-479.

[28]Shaw J，Yurkova N，Zhang T，et al.Antagonism of E2F-1 regulated Bnip3 transcription by NF-kappaB is essential for basal cell survival[J].Proc Natl Acad Sci USA，2008，105：20734 -20739.

[29]Kawano S，Kubota T，Monden Y，et al.Blockade of NF-kappaB improves cardiac function and survival after myocardial infarction[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2006，291：H1337-H1344.

[30]Zelarayan L，Renger A，Noack C，et al.NF-kappaB activation is required for adaptive cardiac hypertrophy[J].Cardiovasc Res，2009，84：416-424.

[31]Armstrong K，Robson CN，Leung HY.NF-kappaB activation upregulates fibroblast growth factor 8 expression in prostate cancer cells[J].Prostate，2006，66：1223-1234.

[32]Freund C，Schmidt-Ullrich R，Baurand A，et al.Requirement of nuclear factor-kappaB in angiotensin II- and isoproterenol-induced cardiac hypertrophy in vivo[J].Circulation，2005，111：2319-2325.

[33]Cude K，Wang Y，Choi HJ，et al.Regulation of the G2-M cell cycle progression by the ERK5-NF kappa B signaling pathway[J].J Cell Biol，2007，177：253-264.

(本文編輯郭懷印)

基金項目：泰山學(xué)者崗位建設(shè)資金資助(No.2012-55)；山東省科技發(fā)展計劃項目(No.2014GSF119011)

通訊作者：楊傳華，E-mail：840252363@qq.com

中圖分類號：R541R256.2

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.11.014

文章編號：1672-1349(2016)11-1227-04

(收稿日期：2016-01-16)