郁 博綜述,何 威審校

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院皮膚科,重慶400037;2.青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院皮膚科 266003)

核因子-κB(nuclear factor kappa binding,NF-κB)是廣泛存在于細(xì)胞中的具有多向調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)分子,可調(diào)節(jié)100多種靶基因的表達(dá),其中的大多數(shù)均參與了宿主的免疫和炎癥反應(yīng)。NF-κB抑制蛋白 (inhibitor of NF-κB,IκB)是 NF-κB的抑制因子。本文主要就 NF-κB/IκB信號(hào)通路的概況及其在某些皮膚病發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述。

1 NF-κB/IκB 信號(hào)通路的構(gòu)成

1.1 NF-κB/Rel蛋白結(jié)構(gòu)和主要功能 NF-κB是由 Rel蛋白家族成員組成的二聚體。哺乳動(dòng)物細(xì)胞中有6個(gè)NF-κB/Rel家族成員,分別為 NF-κB1(p50及其前體p105)、NF-κB2(p52及其前體 p100)、RelA(p65)、c-Rel、v-Rel和 RelB。其中 p50和p52二者分別由其蛋白前體p105和p100裂解而來,其C端不含有反式激活功能域(transactivatian domain,TAD),無轉(zhuǎn)錄激活活性,與靶DNA序列結(jié)合后表現(xiàn)為抑制基因轉(zhuǎn)錄。而RelA(p65)、RelB和c-Rel的C端均含TAD,與靶DNA序列結(jié)合后可促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。這些家族成員以一定的方式組合成同源或異源二聚體,即為不同的轉(zhuǎn)錄因子。目前發(fā)現(xiàn)的異源二聚體有 p50/RelA、p50/c-Rel、RelA/c-Rel和同源二聚體 RelA/RelA、p50/p50、p52/p52等,其中p50/RelA在多種細(xì)胞中含量豐富,即通常所說的 NF-κB。由于 NF-κB是序列特異的轉(zhuǎn)錄因子,不同的二聚體有不同的轉(zhuǎn)錄激活特性,因而對(duì)基因調(diào)控的特異性也有所不同[1]。

1.2 IκB蛋白結(jié)構(gòu)和主要功能 IκB蛋白家族的成員主要包括:IκBα、IκBβ 、IκBε、Bcl-3、IκBγ、IκBδ、p100 和 p105 等。 IκB 分子的N端和C端均有重要的功能特性。N端是信號(hào)反應(yīng)區(qū),含有磷酸化位點(diǎn)和泛素化位點(diǎn),其磷酸化位點(diǎn)中的兩個(gè)絲氨酸殘基對(duì)于調(diào)節(jié)IκB抑制 NF-κB的激活是非常重要的,其泛素化位點(diǎn)與IκB分子的泛素化及其降解有關(guān)。IκBα和 IκBβ的C端含有一個(gè)富含脯氨酸(P)、谷氨酸(E)、絲氨酸(S)和蘇氨酸(T)的區(qū)域,稱為 PEST區(qū),而 IκBε則不含有此區(qū)。PEST區(qū)是一個(gè)磷酸化的位點(diǎn),被認(rèn)為在調(diào)節(jié)IκB的穩(wěn)定性方面發(fā)揮作用,它可直接與DNA相互作用,從而抑制DNA與NF-κB/Rel二聚體的結(jié)合,并可促使已與DNA結(jié)合的NF-κB復(fù)合體從DNA上分離。此外,IκBα還可通過其C端與p53結(jié)合[2]。

1.3 IκB激酶復(fù)合物 IκB激酶(IκB kinase,IKK)復(fù)合物是外來刺激導(dǎo)致NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路改變的重要樞紐環(huán)節(jié)。IKK在外源刺激物作用下激活 IκB蛋白的磷酸化和降解途徑。IKK復(fù)合物由多個(gè)亞基組成,主要起作用的亞基有IKKα、IKKβ和IKKγ。IKKα和IKKβ稱為催化亞基,IKKγ又稱結(jié)構(gòu)亞基。IKKα和 IKKβ的基因結(jié)構(gòu)相似,但抑制 IKKα和 IKKβ活性所產(chǎn)生的病理生理學(xué)結(jié)果卻各不相同[3]。IKKα蛋白可與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)受體家族成員中的 NF-κB受體激活蛋白(recep tor activator of NF-κB,RANK)作用,影響 NF-κB蛋白的DNA結(jié)合活性。而IKKβ蛋白與炎癥反應(yīng)有關(guān),可保護(hù)多種細(xì)胞抵御炎癥引起的凋亡。IKKγ亞基自身無激酶區(qū)域,但具有參與蛋白質(zhì)相互作用的亮氨酸拉鏈膜體,影響IKK復(fù)合物和NF-κB代謝。

2 NF-κB/IκB信號(hào)通路的活化與調(diào)節(jié)

包括 TNF-α、IL-1β、LPS、氧化劑、放射線、紫外線、病毒及其代謝產(chǎn)物在內(nèi)的多種因素可以誘導(dǎo)NF-κB的活化。與細(xì)胞分裂和增殖有關(guān)的因素也可促進(jìn)NF-κB的活化。盡管上述激活物的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑不盡相同,但最終都通過IKK使IκB 降解,使后者與 NF-κB 解離,NF-κB 被激活[4]。

活化的NF-κB調(diào)控許多基因的表達(dá),以直接或間接的方式調(diào)節(jié)機(jī)體的生理或病理反應(yīng)。在細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)通路正、負(fù)反饋的精細(xì)調(diào)節(jié)下,正常細(xì)胞內(nèi)NF-κB的活化維持在適當(dāng)水平。如果刺激因素未能及時(shí)清除甚至加強(qiáng),則導(dǎo)致NF-κB過度活化,引起 TNF-α、IL-1β等前炎性細(xì)胞因子大量合成、釋放。這些前炎性細(xì)胞因子進(jìn)一步活化 NF-κB/IκB信號(hào)通路,誘發(fā)更多的致炎因子生成,產(chǎn)生正反饋放大作用,形成“瀑布效應(yīng)”[5]。這是 NF-κB迅速增加,反應(yīng)靈敏的重要機(jī)制,必然導(dǎo)致機(jī)體的病理反應(yīng)和損傷。NF-κB的主要負(fù)反饋調(diào)節(jié)取決于IκB的作用。IκBα本身是 NF-κB 作用的靶基因,NF-κB 的活化使IκBα合成增加;新合成的IκBα蛋白進(jìn)入核內(nèi),與結(jié)合在DNA上的NF-κB結(jié)合,并使其從DNA上脫落,重新形成復(fù)合物,經(jīng)核孔移出,在胞漿中以靜息狀態(tài)等待下一次的激活。此外,NF-κB活化可激活 p105的表達(dá),使 p50同源二聚體增加,由于p50缺乏TAD,競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合于DNA調(diào)控序列而抑制靶基因的表達(dá)。正、負(fù)兩種反饋調(diào)節(jié)往往同時(shí)進(jìn)行,NF-κB是否處于活化狀態(tài)取決于何種調(diào)節(jié)占優(yōu)勢(shì)。

3 NF-κB/IκB 信號(hào)通路與皮膚病

3.1 NF-κB/IκB信號(hào)通路與銀屑病 免疫介導(dǎo)是銀屑病的主要發(fā)生機(jī)制,銀屑病患者皮損區(qū)一些細(xì)胞因子及黏附分子表達(dá)異常,其中包括 IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、IL-18、TNF-α和神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)等[6],而這些因子編碼基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子上都有NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)。對(duì)銀屑病患者皮損的研究發(fā)現(xiàn) NF-κB表達(dá)量高于正常人,其中在 Munro微膿瘍處表達(dá)更強(qiáng),提示活化的NF-κB可能參與了銀屑病的病理過程。在IκBα缺陷的轉(zhuǎn)基因鼠出現(xiàn)表皮增厚現(xiàn)象以及銀屑病樣皮損,這進(jìn)一步提示NF-κB參與銀屑病的發(fā)病。但是與上述結(jié)論相反,在加入NF-κB抑制物的局部皮膚,表皮也出現(xiàn)了過度增殖。最近報(bào)道慢性銀屑病斑塊中NF-κB活化缺陷與皮損的形成有關(guān),因此NF-κB在銀屑病的發(fā)病過程中可能具有兩種不同的作用。對(duì)此的可能解釋在于 NF-κB作用的復(fù)雜性,NF-κB在疾病的不同階段可能作用不同[7]。一些對(duì)NF-κB起作用的藥物治療銀屑病有效,如糖皮質(zhì)激素、環(huán)孢素及他克莫司等,這些藥物作用的機(jī)制正是通過減少 IκB的降解而抑制 NF-κB的活性[8]。

3.2 NF-κB/IκB信號(hào)通路與結(jié)締組織病 研究報(bào)道提取的系統(tǒng)性硬皮病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)的核提取物,發(fā)現(xiàn)NF-κB的表達(dá)明顯增加。在皮肌炎和多發(fā)性肌炎的肌肉中,所有的活肌纖維及20%～40%的壞死肌纖維的細(xì)胞質(zhì)中都有NF-κB的表達(dá),而且是p65表達(dá),這可能提示NF-κB可能在調(diào)節(jié)肌病以及肌肉的修復(fù)中起作用[9]。對(duì)SLE患者外周血單一核細(xì)胞 NF-κB的檢測(cè)表明,其外周血 PBMC中NF-κB活性較正常對(duì)照顯著增高,且在活動(dòng)期高于緩解期。通過基因敲除技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn),NF-κB對(duì)B細(xì)胞產(chǎn)生抗體也具有調(diào)節(jié)作用。對(duì)自身免疫性小鼠使用含假性NF-κB誘導(dǎo)劑的寡脫氧核苷酸,可使NF-κB的p50減少,而免疫球蛋白IgM和IgG的合成減少,同時(shí)抗dsDNA抗體的產(chǎn)生也明顯減少[10]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果都說明SLE患者中存在NF-κB信號(hào)通路的異常,而且這種異常與抗dsDNA、IgG分泌密切相關(guān)。

3.3 NF-κB/IκB信號(hào)通路與特應(yīng)性皮炎 在他克莫司軟膏治療AD患者的研究發(fā)現(xiàn),角質(zhì)形成細(xì)胞NF-κB過度活化是啟動(dòng)或維持AD皮膚炎癥反應(yīng)的基礎(chǔ),他克莫司通過直接或間接作用抑制角質(zhì)形成細(xì)胞的NF-κB在細(xì)胞核的表達(dá),從而抑制與 NF-κB調(diào)控有關(guān)的免疫及炎癥反應(yīng)[11]。

在以泛發(fā)性皮炎為特征的IκBα缺陷小鼠的真皮成纖維細(xì)胞中,TNF-α可誘導(dǎo)嗜酸粒細(xì)胞活化趨化因子-1的表達(dá),隨著TNF-α減少,二者的m RNA 水平均減少;而顯性表達(dá) IκBα的小鼠則完全抑制了TNF-α介導(dǎo)的嗜酸粒細(xì)胞活化趨化因子-1的產(chǎn)生,然而即使在缺乏 TNF-α的情況下,僅僅激活I(lǐng)KKβ就足以使該因子完全表達(dá),因此 NF-κB/IκB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)于調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的嗜酸粒細(xì)胞活化趨化因子-1的表達(dá)起關(guān)鍵性的作用[12]。

近來研究發(fā)現(xiàn)在樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中,IgE高親和力受體(FcεRI)可以通過IκBα絲氨酸磷酸化及降解來激活 NF-κB[13]。NF-κB的抑制劑可以抑制 FcεRI誘導(dǎo)的 TNF-α的釋放。RelB(-/-)小鼠出現(xiàn)的皮損與 AD患者相似,皮損中有CD4+T細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)。Tanaka等[14]證實(shí),一種誘導(dǎo)NF-κB活化的寡聚脫氧核苷酸軟膏外用可改善 NC/Nga特應(yīng)性小鼠模型的皮炎癥狀,顯示 NF-κB缺陷與AD的發(fā)病有關(guān)。

3.4 NF-κB/IκB信號(hào)通路與日光性皮炎 紫外線中主要由中波紫外線引起急性皮膚曬傷、皮膚老化、皮膚腫瘤形成及免疫抑制反應(yīng)。暴露于紫外線下,可以導(dǎo)致DNA損傷,誘導(dǎo)幾種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,最終激活NF-κB和激活蛋白-1等一些核轉(zhuǎn)錄因子。將小鼠暴露于中波紫外線,然后通過系統(tǒng)和局部應(yīng)用寡脫氧核苷酸可以抑制紫外線引起的皮膚水腫、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)、表皮增生、前炎癥因子聚集等炎性變化,同時(shí)抑制IL-1、IL-6和TNF-α等細(xì)胞因子的分泌。長(zhǎng)波紫外線照射后,人角質(zhì)形成細(xì)胞中NF-κB的激活明顯減少;而且用長(zhǎng)波紫外線預(yù)處理后的角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)NF-κB的誘導(dǎo)劑無反應(yīng),這提示長(zhǎng)波紫外線可能調(diào)控 NF-κB依賴的基因表達(dá)[15]。

3.5 NF-κB/IκB 信號(hào)通路與皮膚腫瘤 NF-κB/IκB 信號(hào)通路的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致與腫瘤生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因表達(dá),并參與腫瘤細(xì)胞抵抗放療及化療的機(jī)制。NF-κB/IκB信號(hào)異?；罨蓪?dǎo)致細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失控,表現(xiàn)為細(xì)胞無限增殖和自主分裂,腫瘤形成。另一方面,NF-κB可通過上調(diào)促細(xì)胞存活基因和抗凋亡基因表達(dá),從而保護(hù)細(xì)胞使其免于凋亡[16]。

Torabian等[17]證實(shí)黑素瘤遷移與 NF-κB有關(guān),Dimas等[18]在對(duì)黑素瘤的研究中也發(fā)現(xiàn)NF-κB與腫瘤的轉(zhuǎn)移機(jī)制密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),皮膚淋巴瘤中NF-κB p65與原癌基因cmyb均呈高表達(dá),且兩者的表達(dá)呈顯著正相關(guān)。其相關(guān)機(jī)制可能在于各種刺激因子作用下NF-κB被激活,其與c-myb上的相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合而激活c-myb的表達(dá)[19]。

3.6 NF-κB/IκB信號(hào)通路與遺傳性皮膚病 色素失禁癥是一種X聯(lián)顯性遺傳病,目前確認(rèn)是由于編碼IKK的NEMO基因突變所致。A radhya等[20]確認(rèn)了357例色素失禁癥患者中277例的突變位點(diǎn),其中90%共同存在NEMO基因的缺失。外胚層發(fā)育不良至少有3個(gè)基因與NF-κB活化有關(guān),產(chǎn)生的癥狀各異[21]。

3.7 NF-κB/IκB信號(hào)通路與扁平苔蘚 扁平苔蘚的發(fā)病免疫學(xué)機(jī)制傾向于以細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)為主,激發(fā)或伴隨體液免疫反應(yīng)。Rhodus等[22]報(bào)道在口腔和皮膚扁平苔蘚皮損的角質(zhì)形成細(xì)胞中NF-κB表達(dá)升高,且與細(xì)胞毒性T細(xì)胞浸潤(rùn)密切相關(guān),提示NF-κB在扁平苔蘚發(fā)病機(jī)制中起重要作用。在口腔扁平苔蘚的滲出液中NF-κB及其介導(dǎo)的細(xì)胞因子TNF-α、IL-1α、IL-6和 IL-8表達(dá)明顯增高,且與疾病的嚴(yán)重程度成正相關(guān)[23]。任曉麗和白莉[24]也發(fā)現(xiàn)與正常人皮膚相比較,扁平苔蘚皮損表皮和真皮浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞中 NF-κB p65、ICAM-1表達(dá)增強(qiáng),由此推測(cè)NF-κB p65調(diào)控 ICAM-1產(chǎn)生炎癥和免疫反應(yīng),從而在扁平苔蘚發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

進(jìn)一步了解 NF-κB/IκB信號(hào)通路及調(diào)節(jié)機(jī)制,將可能對(duì)免疫和炎癥性皮膚病的治療提供理論依據(jù)。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展,以 NF-κB/IκB信號(hào)通路為靶點(diǎn)使用 NF-κB特異的選擇性抑制劑或IκB特異的選擇性增強(qiáng)劑進(jìn)行基因治療,有望為皮膚疾病治療開辟新的道路。

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