NF-kb信号通路

1NF-KB与微循环障碍核因子－KB（nuclearfactor-kappaB,NF-KB)蛋白家族是一种多效性的转录因子，可以与多种基启动子部位的KB位点发生特异性的结合从而促进其转录表达。其受氧化应激、细菌脂多糖，细胞因子等多种刺激而活化后，能调控前炎症性细胞因子、细胞表面受体、转录因子、粘附分子等的生成。而这些刺激因素及其调控的因子与微循环障碍的发生、发展均有着密切的关系。本文就NF-KB的组成结构，活化调节及与微循环障碍的关系等方面做一综述，以期从一新的角度阐述微循环障碍发生的机制及改善的途径。1.NF-KB的概述1.1NF-KB/Rel蛋白家族及结构1986年，Sen等首次从鼠B淋巴细胞核提取物中，发现一种能与免疫球蛋白K轻链基因增强子KB序列(GGGACTTTCC)特异结合，调节其基因表达的核蛋白因子，称之为NF-KB。随后大量的研究又陆续发现了NF-KB家族的其它成员，其构成亚基分别是NF-KB1(P50)、NF-KB2(P52)、P65（RelA）、c-Rel（Rel)、RelB等，因这些亚基的N-末端均崐有约300个氨基酸残基的Rel同源区（relhomologydomain,RHD)，故统称为NF-KB/Rel蛋白家族。其RHD内含DNA结合区，二聚体化区和核定位序列，分别具有与DNAKB序列结合、与同源或异源亚基二聚体化以及与NF-KB抑制蛋白（IKB）家族成员相互作用并携带核定位信号（NLS），参与活化的NF-KB由细胞质向细胞核的迅速移动等功能。又根据结构、功能和合成方式的不同，Rel蛋白分为两类。一类为P50(NF-KB1）和P52(NF-KB2），分别由含有C-末端锚蛋白重复序列（ahkrinrepeatmotif）的前体蛋白p105和p100通过ATP依赖蛋白水解过程裂解而形成。该类蛋白含有RHD，但缺乏转录活性区，无独立激活基因转录的功能。另一类为p65(RelA)，Rel（c-Rel),RelB和果蝇的dorsal、Dif和Relish,它们没有前体，除N端的RHD外，其C-端有一个或多个转录活性区，具有直接作用转录设备而激活基因转录的功能。Rel蛋白成员间可形成多种形式的同源或异源二聚体，如p50/RelA、p50/p50、RelA/Rel等，但并不是都可构成二聚体，如RelB只能与p50或p52二聚体化，而不能构成同源二聚体。Rel间的二聚化作用是其与DNA结合的特性所决定的，因为KB位点为二元对称结构，二聚体中的每一成员只与半个识别序列发生作用。而且不同的NF-KB/Rel蛋白二聚体具有不同的结合序列（KB位点），因而具有各自的特性。如NF-KB的KB序列为十聚体的5'－GGGRNNYYCC-3'，而p65/c-Rel二聚体的KB序列为十聚体的5'-HGGARNYYCC-3',(H代表A,C或T,R代表嘌呤，Y代表嘧啶）。这样保证了NF-KB/Rel家族对基因调控的特异性，这种特异性还与细胞类型、亚细胞结构定位、相互作用的IKB类型及激活的方式等有关。2通常所指的NF-KB的组成为p50/p65异源二聚体，其几乎存在于体内所有细胞，且含量常常最高。除RHD外，其组分p50有很少其它序列，而P65则有250个氨基酸残基的C－未端，内含2-3个独立的转录活性区，有增强靶基因转录激活的作用，而且p65的另一个重要功能是与IKB成员直接偶然。其他的同源或异源二聚体的核因子－KB在体内含量极少，但可能对某些特定的启动子有独特和重要的作用。Lehming等报道存在于淋巴细胞中p50同源二聚体能以结构型与DNA链KB序列结合，对转录起抑制作用。讫今为止的体内外实验发现NF-KB/Rel蛋白复合物大多以这样有二种类型存在于胞浆中：同源或异源二聚体与IKB蛋白家族构成的三聚体；Rel蛋白（如p65）与未裂解的前体（如p105）组成的二聚体。信号转导可诱导IKB和p105磷酸化而降解，从而使NF-KB活化再由胞浆转核而发挥效应。1.2IBK家族IKB蛋白家族成员有IKBα(MAD-3,pp40)、IKBβ、IKBγ/p105、IKBδ/p100、IKBε、Bcl-3以及果蝇属的Cactus等。其家族结构特点是均有多个约33个氨基酸的重复序列，称为崐SWI6/锚蛋白重复序列，主要参与与Rel蛋白的RHD相互作用。IKB蛋白主要有以下三个部分构成：1.与蛋白降解有关的N-末端区；2.能与NF-KB相互作用的内部区（区内含有锚蛋白重复序列）；3.称为PEST的C－端区，主要参与“囚禁”NF-KB在细胞浆中。1.2.1IKBα，IKBβ主要与含有p65和c-Rel的二聚体具有高亲和力，与其它Rel蛋白亲和力低，是体内NF-KB（p50-p65)的主要调控抑制蛋白。IKBα的基因启动子上有KB位点，故其合成也受到NF-KB的调控，因此形成对NF-KB的负反馈调节。IKBβ则无这种机制。这种调节差异可致NF-KB调控的靶基因的表达表现在时间上和水平上的差异。1.2.2IKBγ,IKBδ作为p50和p52蛋白前体的p105和p100，由于在结构上有能与RHD相互作用锚蛋白的重复序列，在功能上有类于NF-KB抑制剂的作用，因此将之归于IKB家族，称为p105/IKBγ,p100/IKBδ。例如：p105既含有在N-未端区的p50，又含有3-4个锚蛋白重复序列的C-未端区，因而它既能掩蔽p65、c-Rel,又可以通过蛋白水解释放出p50。1.2.3IKBε,Bcl-3IKBε主要与p65发生抑制作用，专一性地与p65和c-Rel结合，与IKBα具有多方面的共同特性。Bcl-3位于胞核，虽然表现出能抑制含有p50的二聚体，但与p52在DNA上结合后却发挥了转录共激活的功能。1.3NF-KB的活化信号转导途径非活化状态的NF-KB以与IKB聚合的三聚体形式或与前体蛋白聚合的二聚体的形式存在于细胞浆中，在多种因素的刺激作用下，通过多种信号转导途径使IKB磷酸化，再在蛋白水解酶作用下发生降解，从而使NF-KB得以活化而转核发挥其调控作用。这个过程大致分三部分：31.3.1刺激因素的信号转导：多种因素如细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-2）、病毒（流感病毒、鼻病毒）、双链ANA、氧化剂、细菌脂多糖、多种抗原及紫外线照射等均是NF-KB活化的刺激信号，能通过多种不同的信号转导途径，由胞外向胞内传递，使NIK（NF-KB-inducingkinase）或活化途径中的其它激酶激活，而致NF-KB的活化。Cao等提出IL-1的活化途径是：IL-1与胞膜上的IL-1受体（IL-1R）识别结合后，IL-1R胞浆内组份立即与IL-1R辅助蛋白（IL-1Raccessoryprotein,IL-RAcP）联结，IL-1RAcP再聚集活化一种接合体蛋白髓细胞样分化蛋白（MyeloiddifferentiationproteinMyD88）,MyD88再聚集两种丝氨酸/苏氨酸激酶：IL-1受体活化激酶（IL-1receptor-activatedkinaseIRAK）和IRAK2而共同形成受体复合体。IRAK、IRAK2又随后又跟一种接合体分子TNF受体结合因子6（TNFreceptor-associatedfactor6,TRAF6）相互作用。TRAF-6使IRKA、IRAK2与NF-KB诱导激酶（NF-KB-inducingkinaseNIK）相联结，NIK被激活。zhang等则通过实验证明，LPS与其受体结合后要通过IL-1的浆内信号介导途径激活NIK.从而活化NF-KB的。而Takeuchi等揭示TNF激活NIK是通过TNF受体、TNF受体结合死亡区（TNFreeeptorassociateddeathdomain,TRADD）、TRAF2及丝氨酸/苏氨酸激酶RIP的过程。双链DNA（double-strandedDNA,dsDNA）和佛波酯(PMA)则分别通过dsDNA依赖的蛋白激酶（dsDNA-dependentproteinkinase,PKR）和PKC、丝裂原激活蛋白激酶（MAPK-PP90rsk）来使IKB磷酸化。1.3.2IKB的磷酸化及降解NIK属于丝裂原激活蛋白激酶MAPKKK家族的。NIK活化IKB激酶复合体IKKα、IKKβ,IKKα、IKKβ催化IKB上Ser32/36磷酸化,然后IKB上Lys21/22遍在蛋白化（ubiquitination）,再遍在蛋白连接酶（ubiquitinconjugationenzymes）作用下与蛋白酶小体（proteasome）连接，在蛋白酶小体作用下IKB降解，NF-KB活化。1.3.3NF-KB核转位及调控基因表达。IKB降解后，暴露NF-KB上的核定位信号，NF-KB迅速发生转核，与调控基因启动子上的KB位点结合，启动基因转录。2.NF-KB在微循环障碍发生发展中的作用。NF-KB活化后能调控一系列基因的表达：如粘附分子家族的细胞间粘附分子－1（intercellularadhesionnolecule-1,ICAM-1）、血管细胞粘附分子－1(vascullarcelladhesionmolecule-1,VCAM-1)、E-选择素（E-selectin）、p-选择素（P-selectin）前炎症性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL－2、IL-6，化学趋化因子单核细胞趋化蛋白－1（Monocytechemoattoactantprotein-1,MCP-1）、IL-8以及一些受体分子IL-2受体、T细胞受体α、β链，等等。而这些物质都4能直接或间接地作用于微血管内皮细胞或血细胞或者介导它们之间的相互作用，从而导致微循环障碍。2.1NF-KB介导的微管内皮细胞的损伤。2.1.1炎症性浸润引发的损伤已知ICAM-1基因启动子上有１个基本的NF-KB位点，VCAM-1基因有2个NF-KB位点，E-sel基因有3个NF-KB位点。在TNF、IL-1、LPS及活性氧作用下，能在30min内使NF-KB活化升高，并且持续很长时间，然后单独或与其它因子协同作用下，使ICAM-1、VCAM-1、E-sel在2-4小时内表达增加，6-12小时内达到峰值，而且其表达升高与刺激物质呈时间、剂量依赖的方式。不同途径抑制NF-KB的活化或清除刺激来源后，均能相应地抑制这种活化和表达。ICAM-1、VCAM-1、E-sel能与白细胞表面的配体相应地结合，介导白细胞的贴壁粘附，致白细胞聚集、浸润，从而导致局部炎症的发生，微血管内皮细胞损伤，表现为微血管通透性增加、组织水肿等，微循环障碍发生。P-sel又名血小板活化依赖颗料表面膜蛋白（Plateletactivationdependentgranule-externalmembrane,PADGEM或GMP-140），参与介导内皮细胞与中性粒细胞、单核细胞的粘附。研究表明在鼠P-sel基因启动子上-218GGGGGTGACCC(-207)处有KB位点，TNF-α、LPS刺激下，NF-KB与结合cAMP反应元件的核因子协同促进P-sel基因的表达，在2h时能检测到这种增高。NF-KB通过调控IL-8及MCP等化学趋化因子的表达，从而募集大量的单核巨噬细胞、中性粒细胞，引发炎症浸润和损伤。Ping等认为在LPS、TNF-α促进MCP的表达中，p65是必需的Rel家族蛋白，而Stylianon则指出Mcp上的两个KB位点Ａ1和Ａ2中c-Rel只与A2结合，而且在IL-1刺激MCP表达过程中，出现c-Rel－p65和(p65)2选择性反式作用于A1、A2位点的现象。NF-KB还能促进IL-2受体，T细胞受体α、β链的表达，从而介导了IL-2的毒性损伤以及T细胞与内皮细胞粘附，导致内皮细胞受损。2.1.2NF-KB活化后促内皮细胞的凋亡，致微血管损伤。NF-KB的活化能