核轉(zhuǎn)錄因子κB與腦缺血再灌注損傷

1、核轉(zhuǎn)錄因子B與腦缺血再灌注損傷【關(guān)鍵詞】腦缺血NFkappaBanderebralisheiareperfusin腦缺血再灌注損傷IRI是由興奮性氨基酸中毒、氧化應(yīng)激、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、炎癥反響和細(xì)胞凋亡AP等多種因素參與的病理過程1。以往對IRI機(jī)制的研究主要集中在氧化應(yīng)激、興奮性氨基酸中毒、細(xì)胞內(nèi)鈣超載等方面，近年來隨著分子生物學(xué)的開展，發(fā)現(xiàn)IRI與炎癥反響和細(xì)胞凋亡也有著親密的關(guān)系。IRI中炎癥細(xì)胞和炎癥分子起了關(guān)鍵的作用，而可以調(diào)節(jié)多種炎癥分子轉(zhuǎn)錄并能引起靶基因表達(dá)增加的核轉(zhuǎn)錄因子BNFB起著重要的調(diào)控作用。同時IRI后細(xì)胞凋亡的發(fā)生又是一個由基因調(diào)節(jié)的細(xì)胞主動死亡過程，多種基因產(chǎn)物的主動

2、表達(dá)在IRI后細(xì)胞凋亡的發(fā)生過程中起保護(hù)或損傷作用；另外，NFB作為前凋亡因子或抗凋亡因子以不同的組合形式與某些凋亡相關(guān)基因結(jié)合對IRI又有著不同的影響。1NFB的生物學(xué)特性1.1NFB的構(gòu)造特點(diǎn)NFB屬于Rel蛋白家族，是由兩種Rel家族亞基：RelAp65、RelB、Rel和NFB1p50/p105、NFB2p52中任意兩種NFBRel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)。當(dāng)細(xì)胞處于靜止?fàn)顟B(tài)時，NFB與其抑制蛋白InhibitryKappaB，IB以非活性的配體結(jié)合存在于胞漿中而沒

3、有活性。1.2NFB的活化信號目前已發(fā)現(xiàn)多種因素可以誘導(dǎo)NFB的活化，主要包括：1外源性因素，包括紫外線、電離輻射、細(xì)胞毒性藥物、微生物病原體及脂多糖等。2內(nèi)源性因素，包括細(xì)胞因子腫瘤壞死因子、IL1、淋巴毒素、炎癥介質(zhì)血小板活化因子、白三烯、活性氧簇、生長因子IL2、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、血小板衍生的生長因子、免疫相關(guān)受體D3、D18、TR等及氧化應(yīng)激等。中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的NFB活化信號可分兩類：第一類與上述活化信號類似；第二類為中樞神經(jīng)系統(tǒng)特異的NFB活化信號，如去極化、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)生長因子及一些神經(jīng)毒素刺激等。1.3NFB的激活途徑NFB的激活途徑主要為：1在大多數(shù)細(xì)胞中，NFB二聚體與

4、IB結(jié)合成三聚體。IB覆蓋于NFB的核定位信號區(qū)nulearlalizatinsequene，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，由活化信號誘導(dǎo)激活的IB激酶IBKinase，IK引起IB蛋白第32和36位絲氨酸的磷酸化，磷酸化的IB那么由泛素蛋白在多個位點(diǎn)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。2在細(xì)胞核內(nèi)程度，通過p65亞單位磷酸化引起NFB構(gòu)造改變而調(diào)節(jié)NFB的轉(zhuǎn)錄活性。3NFB的不典型激活途徑，即IK獨(dú)立的激活途徑。1.4NFB的靶基因NFB誘

5、導(dǎo)表達(dá)的靶基因有：1細(xì)胞因子，包括TNFa、IL1、IL2、IL3、IL6、IL8、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、粒細(xì)胞集落刺激因子；2粘附分子，包括血管細(xì)胞粘附分子1VA1、細(xì)胞間粘附分子1IA1、內(nèi)皮細(xì)胞白細(xì)胞粘附分子1IIA1；3急性期蛋白，如反響蛋白RP、血管緊張素；4受體，包括H1、血小板激活因子受體、組織因子TF、免疫球蛋白輕鏈；5酶，如X2可誘導(dǎo)環(huán)氧化酶2、線粒體抗氧化酶；6趨化因子，如單核細(xì)胞趨化因子1、IP、P；7參與細(xì)胞循環(huán)及凋亡的蛋白，包括y、p53、Rb、TRAF1TRADDTNFRassiatedfatr1、TRAF2、凋亡抑制蛋白tAPs如IAP1IAP2、抗凋亡的Bl2蛋

6、白家族成員；8其他如可誘導(dǎo)一氧化氮合酶NS。對神經(jīng)元有保護(hù)作用的有：tAPs、錳超氧化物歧化酶nSD以及抗凋亡的Bl2蛋白家族成員、粘附分子IA1、NS等3。1.5NFB的活化反響調(diào)節(jié)NFB活化反響調(diào)節(jié)有兩種途徑：1經(jīng)細(xì)胞外的正反響途徑。NFB活化后可增強(qiáng)TNF和IL1的基因轉(zhuǎn)錄，使其產(chǎn)生和釋放增多，進(jìn)而再次激活NFB；NFB活化后還可使IL6和IL8產(chǎn)生和釋放增多，導(dǎo)致最初的炎癥信號進(jìn)一步放大。2經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外的負(fù)反響途徑。在細(xì)胞內(nèi)，NFB活化后，在啟動炎癥介質(zhì)基因轉(zhuǎn)錄的同時，IB和p105的基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)。這些抑制成分的增多有助于將NFB限制在細(xì)胞質(zhì)中，使活化的NFB活性下調(diào)，終止細(xì)胞因子基因的

7、轉(zhuǎn)錄，并限制急性炎癥反響。此外，NFB的活化，使p50同源二聚體消費(fèi)增多，此種二聚體不能被IB有效結(jié)合，并缺乏轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，易位至細(xì)胞核后，可與NFB競爭性結(jié)合B序列，抑制NFB的活性。在細(xì)胞外，LPS、腫瘤壞死因子TNF和IL1能刺激反向調(diào)節(jié)細(xì)胞因子IL10的產(chǎn)生，后者能阻斷單核細(xì)胞中內(nèi)毒素誘導(dǎo)的NFB的活化，抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生，限制急性炎癥反響。正負(fù)反響兩種調(diào)節(jié)方式往往是同時進(jìn)展的，至于NFB的活化狀態(tài)那么取決于何種調(diào)節(jié)占優(yōu)勢。2NFB和IRINFB廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)中，包括腦血管內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。許多研究證實(shí)IRI后有NFB表達(dá)的增加。Shen等4

8、應(yīng)用大鼠全腦缺血再灌注GIRI模型，缺血30in于612h后發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)NFB活性較對照組增高10倍。Stephensn等5發(fā)如今鼠大腦中動脈閉塞2h，再灌注后2h、6h和12h腦缺血灶中NFB的活性進(jìn)展性的增加，在缺血區(qū)皮質(zhì)和紋狀體中有p50和p65的表達(dá)。illias等6發(fā)如今再灌注后24h缺血區(qū)大腦半球的神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、血管上皮細(xì)胞以及浸潤的淋巴細(xì)胞中有很強(qiáng)的NFB表達(dá)。NuiA等7在人腦卒中死亡后23h、28h和38h尸檢腦梗死灶中觀察到23h神經(jīng)元胞漿中有很強(qiáng)的NFB活性表達(dá)，28h在細(xì)胞漿和細(xì)胞核中均檢測到NFB的活性，38h只有細(xì)胞核中有中等量的NFB表達(dá)，證實(shí)了人類腦卒中后

9、12dNFB被激活并轉(zhuǎn)移至神經(jīng)元細(xì)胞核中。NFB活性增高后對腦具有保護(hù)作用還是損傷作用目前仍存在異議。rakPJ8等認(rèn)為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。leens等9用四管堵塞法4vessellusin造成鼠前腦缺血30in再灌注24h后發(fā)現(xiàn)NFB在前腦神經(jīng)元中只有短時間的活性增高，而72h在海馬AI區(qū)凋亡的神經(jīng)元中仍有NFB活性表達(dá)，因此認(rèn)為再灌注24h后NFB可能誘導(dǎo)神經(jīng)元中保護(hù)因子的產(chǎn)生，而再灌注72h海馬區(qū)神經(jīng)元NFB活性持續(xù)表達(dá)可誘導(dǎo)AI神經(jīng)元死亡蛋白的產(chǎn)生。DanskajanikK等10在研究海馬不同區(qū)域神經(jīng)元時發(fā)現(xiàn)

10、，缺血3hNFB活性增高，缺血34d，海馬AI區(qū)錐形細(xì)胞可見DNA斷裂片斷。NuriA等7發(fā)如今持續(xù)性局灶性腦缺血中NFB能促進(jìn)腦堵塞的形成。Stephensn11等用有神經(jīng)保護(hù)作用的抗氧化劑LY341122減低NFB的激活，使再灌注后DNA片段減少，梗死面積縮?。籥ngYH等12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進(jìn)而間接證明了NFB有神經(jīng)損害作用。3Bl2、Bax與IRIIRI中以神經(jīng)元為主的細(xì)胞凋亡是其重要的病理生理過程。Bl2基因家族是與細(xì)胞凋亡親密相關(guān)的基因，B12和Bax分別是B12家族中最具代表性的抑制凋亡蛋白和促進(jìn)凋亡蛋白，二者的比值決定細(xì)胞

11、的存活與凋亡。Bax可與Bl2蛋白形成異源二聚體或自身形成同源二聚體。當(dāng)Bax蛋白受到凋亡刺激因素作用后，由胞質(zhì)向線粒體外膜轉(zhuǎn)位，與膜上電壓依賴性離子通道結(jié)合，使之激活，形成同源二聚體，并促使凋亡相關(guān)蛋白如細(xì)胞色素、aspase酶原等從線粒體間隙釋放入胞質(zhì)中，執(zhí)行凋亡程序。但隨著Bl2蛋白表達(dá)量的上升，Bl2可通過與Bax競爭性結(jié)合，使越來越多的Bax同源二聚體分開，與B12形成比BaxBax更穩(wěn)定的BaxB12異源二聚體，“中和了BaxBax誘導(dǎo)凋亡的作用即封閉了Bax形成孔道的活性，阻止細(xì)胞色素等穿過線粒體膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，防止凋亡啟動復(fù)合物的形成，從而抑制細(xì)胞凋亡13。通常，含少量Bax的細(xì)

12、胞只需低程度的B12即可到達(dá)形成BaxB12異源二聚體的嚴(yán)格化學(xué)劑量，從而終止凋亡的發(fā)生。因此，BaxB12異源二聚體形成的調(diào)節(jié)是細(xì)胞凋亡調(diào)控中一個非常重要的環(huán)節(jié)。然而，也有研究提示，Bl2和Bax可獨(dú)立地調(diào)節(jié)凋亡。因?yàn)椋瑹oBax存在時，B12仍可抑制凋亡；無B12存在時，Bax也可以促進(jìn)凋亡；而且，Bax缺乏與Bl2表達(dá)可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)影響凋亡。余涓等14用線栓法制備大鼠大腦中動脈閉塞A2h/再灌注24h模型，用TT染色觀察腦梗死面積，TUNEL法檢測神經(jīng)細(xì)胞凋亡，免疫組化法檢測腦組織Bl2和Bax蛋白表達(dá)，結(jié)果損傷側(cè)腦組織出現(xiàn)明顯的梗死灶，神經(jīng)細(xì)胞凋亡率與Bax蛋白表達(dá)均明顯升高，Bl2/B

13、ax比值明顯下降。王新高等15也用同樣的方法檢測到大鼠頸動脈閉塞90in/再灌注48h模型梗死灶中Bl2/Bax比值明顯下降，并設(shè)想通過上調(diào)Bl2/Bax來實(shí)現(xiàn)保護(hù)線粒體，對抗細(xì)胞凋亡，進(jìn)而對抗IRI。XiaF等16將人類組織激肽釋放酶基因于鼠A后移入鼠腦組織，經(jīng)過觀察發(fā)如今IRI中激肽釋放酶可通過調(diào)節(jié)B2激肽受體，進(jìn)步大腦N及Bl2的程度，降低過氧化物的產(chǎn)生和Bax的程度來抑制細(xì)胞凋亡和炎癥反響，促進(jìn)血管和神經(jīng)再生。AeiyaS17等在用依達(dá)拉奉自由基去除藥對抗IRI的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該藥是通過調(diào)節(jié)Bl2/Bax依賴的抗凋亡機(jī)制來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的。4NFB與Bl2、BaxBl2基因家族包括Blx

14、shrt、Bl2、Blxlng、Bad、Bak、Bax等，其中Bl2、Blxlng具有抑制凋亡的作用，Blxshrt、Bad、Bak、Bax那么有促進(jìn)凋亡的作用。Dixin等18在研究中發(fā)現(xiàn)，Blx基因5啟動子區(qū)存在NFB結(jié)合一致性序列NFB/S4，而Bl2家族其他成員在前5個調(diào)控區(qū)中也包含NFB/S4一致性序列。海馬A1區(qū)NFB于缺血72h被持續(xù)激活，致使Blx轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，因此Blxshrt增多，后者將促進(jìn)細(xì)胞的凋亡過程。QiuJ等19進(jìn)一步研究認(rèn)為，在全腦缺血后可形成Rel/p50和p50/p50兩種二聚體形式，兩者均可結(jié)合至海馬區(qū)神經(jīng)元細(xì)胞Blx基因啟動子的NFB/S4序列上，而只有p

15、50/p50可以與前腦底部神經(jīng)元細(xì)胞的Blx基因啟動子的NFB/S4序列相結(jié)合。不同組合形式的NFB二聚體對缺血有不同的反響，這是NFB在IRI缺血缺氧過程中對Blx基因表達(dá)的組織特異性調(diào)控的過程有所不同所致；同時，NFB對凋亡細(xì)胞所起的作用還與組織細(xì)胞的類型、特征、刺激持續(xù)時間、頻率及二聚體的活性度有關(guān)19，20。NFB的激活增加缺血神經(jīng)元細(xì)胞的死亡，但其作用在不同類型細(xì)胞各不一樣，小膠質(zhì)細(xì)胞的NFB的激活促進(jìn)了缺血神經(jīng)元的變性，而神經(jīng)元的NFB的激活可增加其卒中后的存活率21。目前認(rèn)為NFB既為細(xì)胞生存因子即抗凋亡因子存在，也作為前凋亡因子存在。在TNF激活引起細(xì)胞凋亡信號傳導(dǎo)機(jī)制中NFB

16、的激活起了重要的抗凋亡作用。抑制NFB活性可明顯增加神經(jīng)元細(xì)胞對TNF誘導(dǎo)凋亡的敏感性22，說明NFB具有抗凋亡作用。這一結(jié)果也被HillD等23證實(shí)，他們觀察了NFB抑制劑DDT對短暫A后DNA斷裂和腦堵塞面積的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：DDT治療組DNA斷裂較對照組明顯增多，同時腦堵塞面積也增大，間接說明NFB具有抗凋亡作用。NFB激活后引起的抗凋亡機(jī)制是由于上調(diào)了抗凋亡基因的表達(dá)，抗凋亡基因包括TRAF1、TRAF2、IAP1、IAP2等，它們是NFB轉(zhuǎn)錄活性的靶基因與抵抗TNF介導(dǎo)的凋亡有關(guān)。UrneyS等24在研究齦擬桿菌對成人口腔的感染及牙齦組織的破壞時，觀察到感染212h，NFB激活，同時

17、伴隨其誘導(dǎo)的細(xì)胞抗凋亡基因Bfl1、B、BlXL、Bl2、l1、Bl及存活素Survivin的表達(dá)，此時NFB起抗凋亡因子的作用。當(dāng)感染2436h，NFB的活性仍有強(qiáng)的表達(dá)，但上述抗凋亡基因表達(dá)減少，前凋亡基因Nip3、Hrk、Bak、Bik、Bk、Bax、Bad、Bi和ap1被激活，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，故此時NFB充當(dāng)前凋亡因子。5結(jié)語IRI病理過程機(jī)制復(fù)雜，NFB只是其中的一個方面，雖然國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)展了大量的實(shí)驗(yàn)研究和理論探究并獲得了顯著的進(jìn)步，但NFB在其中的作用機(jī)制和途徑還不是很清楚，仍有待于進(jìn)一步研究和探究。參考文獻(xiàn)：1nSJ,KiDY,GagBJ.ellularandleularpath

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