【摘要】 轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)是一類廣泛存在的、調(diào)控著多種基因轉(zhuǎn)錄的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。NF-κB的不適當(dāng)表達(dá)和激活與各種疾病的發(fā)生密切相關(guān)。因此, 以NF-κB為治療靶點的藥物研究可能為預(yù)防和治療這些疾病提供新思路。本文就NF-κB信號通路與肝纖維化發(fā)生、發(fā)展及其與肝星形細(xì)胞(HSCs)之間關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。
【關(guān)鍵詞】 轉(zhuǎn)錄因子-κB;肝纖維化;肝星形細(xì)胞
DOI:10.14163/j.cnki.11-5547/r.2016.28.194
肝纖維化(hepatic fibrosis)是多種原因引起的慢性肝損傷之后組織修復(fù)過程中的病理改變, 是慢性肝病發(fā)展到肝硬化必經(jīng)之階段, 是慢性肝炎轉(zhuǎn)變?yōu)楦斡不^程的樞紐環(huán)節(jié)。現(xiàn)認(rèn)為肝纖維化尚有逆轉(zhuǎn)至正常的可能, 故阻斷和延緩肝纖維化的發(fā)展, 是治療慢性肝病的重要策略。近年來肝纖維化的病理生理機(jī)制研究取得了較大進(jìn)展, 中醫(yī)藥抗肝纖維化研究及其在治療肝纖維化方面取得了良好的效果, 但由于中藥成分的復(fù)雜性及不穩(wěn)定性, 同時許多研究缺乏科學(xué)合理的實驗設(shè)計, 尚難對其療效、作用靶點等方面作出客觀評價[1, 2]。因此, 研究肝纖維化形成的分子機(jī)制, 研發(fā)療效明確、副作用少、靶點特異性高、可以延緩甚至逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程的藥物, 對減輕慢性肝病、提高生存質(zhì)量具有十分重要的意義。
1 NF-κB與肝纖維化
肝臟細(xì)胞外間質(zhì)纖維生成和降解失衡是肝纖維化形成的主要原因, 它的形成過程是一個極為復(fù)雜的生理病理過程, 涉及到反應(yīng)靶細(xì)胞、細(xì)胞因子、抑制因子和致病機(jī)體反應(yīng)等多種因素的作用。所有致病因子造成的肝臟損傷和炎癥, 在多種炎性因子的參與下, 都會激活HSCs、枯否細(xì)胞(KC)等而啟動肝纖維化[3]。大量的研究表明, 細(xì)胞外基質(zhì)的主要來源是HSCs, 肝纖維化形成和發(fā)展的中心環(huán)節(jié)是HSCs的活化、增殖。大多數(shù)學(xué)者基于HSCs作為干預(yù)靶點提出了兩種治療肝纖維化的設(shè)想:一種是將活化的HSCs利用藥物控制將其逆轉(zhuǎn)為靜止的;第二種是通過給藥治療使活化的HSCs加速凋亡, 減少活化細(xì)胞的總體數(shù)量。由于不連續(xù)的多階段過程是HSCs活化的特點, 故將活化的HSCs逆轉(zhuǎn)為靜止的設(shè)想目前是不可能實現(xiàn)的[4]。因此, 只有通過各種方法使HSCs細(xì)胞加速凋亡, 將HSCs的數(shù)量降低下來, 抑制細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的生成, 有可能成為肝纖維化治療的有效的方案。
近年來, 隨著對肝纖維化產(chǎn)生的分子機(jī)制研究不斷的深入, 人們發(fā)現(xiàn), 在肝纖維化發(fā)生發(fā)展的過程中, HSCs的激活、凋亡與許多細(xì)胞因子及細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)控有關(guān), 其中, 調(diào)節(jié)HSCs凋亡這一關(guān)鍵過程的細(xì)胞因子是核因子κB [5]。在肝纖維化產(chǎn)生的損傷過程中, NF-κB刺激KC產(chǎn)生各種炎性因子, 擴(kuò)大肝臟炎癥, 還同時促進(jìn)HSCs的活化, 從而參與調(diào)控肝細(xì)胞的凋亡和增殖。故NF-κB對炎癥因子產(chǎn)生、HSCs激活發(fā)生的影響, 在肝纖維化形成過程中, 積極參與肝纖維化形成的調(diào)控作用引起了人們極大關(guān)注。
2 NF-κB的激活、調(diào)控
NF-κB就是一種蛋白質(zhì), 具有轉(zhuǎn)錄激活的功能, 是屬于NF-κB/Rel一類。目前包括p50、p52、p65、c-Rel和RelB已被證實是哺乳動物的家族成員NF-κB類型。含有約300個氨基酸的Rel同源結(jié)構(gòu)域(RHD)是這些Rel家族蛋白的特征, 這類蛋白的結(jié)構(gòu)特征就是它們的結(jié)構(gòu)中有I-κB結(jié)合的位點, 也有Rel蛋白間的聚合, 同時包含DNA識別序列和核定位序列(NLS), 這些蛋白的主要功能是執(zhí)行NF-κB對DNA識別、連接、二聚化及核定位。有專家發(fā)現(xiàn), NF-κB與其抑制蛋白I-κB結(jié)合成無活性的NF-κB/I-κB三聚體復(fù)合物后存在于細(xì)胞質(zhì)中, 不管在生理條件或靜息狀態(tài)下的細(xì)胞中, 它的活性都會受到I-κB調(diào)控。只要細(xì)胞受到各種感染及細(xì)胞外信號刺激, 就可通過1個或多個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑, 激活NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)→激活I(lǐng)-κB激酶(IKK)→致I-κB氨基末端Ser32/36發(fā)生磷酸化, 26S蛋白酶體作用使I-κB降解, 迅速釋放出NF-κB, 從胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到胞核而被激活, 如果又有相應(yīng)的靶基因上游啟動子元件或增強子內(nèi)部的κB元件與之相結(jié)合, 就會啟動基因的轉(zhuǎn)錄。I-κB的磷酸化是這個信號傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵步驟, IKK復(fù)合物是這一反應(yīng)的催化劑。可見NF-κB激活在對細(xì)胞因子的反應(yīng)中是最重要的途徑, NF-κB/I-κB復(fù)合物是干擾細(xì)胞質(zhì)中的關(guān)鍵。故, 通過穩(wěn)定磷酸化的I-κBα使其仍然結(jié)合在NF-κB上, 或抑制I-κBα磷酸化和降解、誘導(dǎo)I-κB的合成, 是抑制NF-κB激活的一個理想途徑。
近些年的研究發(fā)現(xiàn), NF-κB激活過程受到兩條途徑的調(diào)控:第一條途徑是增強活化途徑:NF-κB被激活, 進(jìn)而增強各類細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄, 促使NF-κB分泌增多, NF-κB再次被細(xì)胞因子激活, 使得腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和IL-1β等細(xì)胞因子產(chǎn)生和釋放增多, 放大炎癥信號。第二條途徑:①細(xì)胞內(nèi):NF-κB被激活后, 在致炎介質(zhì)基因轉(zhuǎn)錄啟動時, 也隨之使胞漿內(nèi)I-κBα抑制因子的基因轉(zhuǎn)錄增強, 加大了I-κBα mRNA的蛋白合成及顯現(xiàn)出生物表達(dá), 新合成的I-κBα進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi), 與NF-κB結(jié)合而抑制其DNA合成, 使NF-κB的激活速度降低。②細(xì)胞外:任何因素刺激NF-κB激活也可使反向調(diào)節(jié)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-4(IL-4)、白細(xì)胞介素-10(IL-10)、白細(xì)胞介素-13(IL-13)等的產(chǎn)生, 后者可抑制NF-κB的激活。因此, 針對NF-κB的產(chǎn)生及影響因素, TNF-α、白細(xì)胞介素-1(IL-1)和IL-10等關(guān)鍵基因的表達(dá)及藥物對這些基因表達(dá)的影響, 對研究藥物對NF-κB的調(diào)節(jié)作用至關(guān)重要。
3 NF-κB與HSCs的活化
有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn), 脂多糖(LPS)誘導(dǎo)活化的HSCs表達(dá)使得NF-κB濃度升高, NF-κB的激活與促炎癥反應(yīng)基因表達(dá)兩者關(guān)系密切, 同時伴有白細(xì)胞介素-8(IL-8)濃度的增高, 進(jìn)而加速炎癥反應(yīng)使肝臟的纖維化進(jìn)一步發(fā)展。從活體新分離的和休眠狀態(tài)下的HSCs細(xì)胞核內(nèi)NF-κB數(shù)量極少, 相反, 活動性強的、呈α-SMA強陽性的HSCs中顯示了較強的NF-κB核轉(zhuǎn)位活性, 被激活的HSCs表達(dá)有大量尚未確定的NF-κB DNA結(jié)合物和典型的P65-p50異源二聚體和少量的P65同源二聚體, 而且NF-κB的基礎(chǔ)活性比休眠狀態(tài)的細(xì)胞有顯著增高, 由此可以說明HSCs細(xì)胞的活化受到了NF-κB的調(diào)控。如果將纖維化的肝內(nèi)HSCs細(xì)胞與免疫效應(yīng)細(xì)胞進(jìn)行反應(yīng), 結(jié)果是CD40-CD40L受體配體復(fù)合物可通過IKK-2活化和腫瘤壞死因子(TNF)受體結(jié)合因子-2路徑, 促使NF-κB的分泌并維持其持續(xù)活化, 促進(jìn)NF-κB與DNA的連接和核定位, 從而持續(xù)激活HSCs。研究還發(fā)現(xiàn)氧應(yīng)激也可增強NF-κB的活性, 進(jìn)一步加速HSCs的活化而致肝纖維化生成。另外, HSCs活化后以I-κBβ的超磷酸化形式表達(dá), 同I-κBα因子搶奪NF-κB, 使活化的HSCs在持續(xù)激活階段維持較高的NF-κB基礎(chǔ)活性。NF-κB的活性迅速增高會促使HSCs中的細(xì)胞粘附分子(ICAM-1)、環(huán)氧化酶-2(COX-2)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)及IL-8基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白, 激發(fā)或加劇肝臟炎癥, 通過MCP-1、自由基, 轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等炎性介質(zhì)進(jìn)又一步激活NF-κB, HSCs持續(xù)活化, 最終導(dǎo)致肝臟纖維化。所以, 通過藥物干預(yù), 下調(diào)NF-κB活性, 減少炎癥因子產(chǎn)生和抑制HSCs活化, 可能是治療肝纖維化的有效途徑之一。
4 NF-κB與HSCs的凋亡
近年來, 許多學(xué)者對NF-κB與HSCs凋亡的相關(guān)性做了大量的研究。如果將IκBα的第32、36位的絲氨酸突變成丙氨酸就會產(chǎn)生超抑制物, 使得IκBα的降解和磷酸化下降, 與NF-κB結(jié)合可抑制其核易位, HSCs細(xì)胞凋亡明顯升高。相反, 如果在突變型I-κBα細(xì)胞系中加入正常的NF-κB、P50和p60/RelA亞基, 凋亡細(xì)胞數(shù)會顯著下降。還有研究采用MDMA誘導(dǎo)HSCs凋亡, 在HSCs凋亡的過程中, 發(fā)現(xiàn)激活細(xì)胞內(nèi)NF-κB的活性, 或者使活性氧自由基 (ROS)的活性和濃度升高, 同時降低細(xì)胞間還原型谷胱甘肽水平, 當(dāng)NF-κB的活性增強到某個程度時就會阻斷MDMA誘導(dǎo)HSCs凋亡;被激活的NF-κB也會進(jìn)一步阻斷TNF-α介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡效應(yīng), 以上研究發(fā)現(xiàn)都說明了NF-κB對細(xì)胞凋亡反應(yīng)是抑制的。凡此, 均說明NF-κB在HSCs和肝細(xì)胞中均具有抗凋亡作用。
5 小結(jié)
綜上所述, 多數(shù)認(rèn)為在肝纖維化發(fā)生發(fā)展的過程中, HSCs的活化是一個很重要的環(huán)節(jié)??梢哉fHSCs是肝臟炎癥發(fā)生過程中的靶細(xì)胞, 同時也是炎癥相關(guān)過程的效應(yīng)細(xì)胞, 是一個敏感的受體;而NF-κB及其調(diào)控系統(tǒng)則是炎癥的關(guān)鍵介質(zhì), 在HSCs細(xì)胞活化和凋亡中均發(fā)揮著主導(dǎo)的作用。研究肝纖維化形成的分子機(jī)制, 開發(fā)療效明確、副作用少、靶點特異性高、可以延緩甚至逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程的藥物, 通過藥物治療來抑制NF-κB活性, 促進(jìn)HSCs的凋亡, 有可能成為逆轉(zhuǎn)肝纖維化新策略, 并將產(chǎn)生重大影響。
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[收稿日期:2016-06-09]