核因子-κB与肺疾病研究进展

核因子-κB与肺疾病研究进展1薛凤麟，张旋，王殿华昆明医学院云南省天然药物药理重点实验室，昆明（650031）E-mail：snoopykm@摘要：核因子-κB是一类广泛存在的多向转录调节作用的核蛋白因子，具有广泛的生物学作用。

核因子-κB活化是多种肺疾病病理过程的早期关键步骤，活化后参与许多基因的转录调控，在感染、炎症反应、氧化应激、凋亡等过程中发挥重要作用。

本文就核因子-κB在肺疾病中的作用作一综述。

关键词：核因子-κB；炎症反应；肺疾病中图分类号：R563文献标识码：A核因子-κB (nuclear factor kappa B，NF-κB)是一类多功能核转录因子，Sen和Baltimore 于1986年首先在B淋巴细胞中发现，因能与免疫球蛋白κ轻链基因增强子κB序列特异结合而得名[1]。

NF-κB具有广泛的生物学作用，活化后参与许多基因的转录调控，在感染、炎症反应、氧化应激、细胞凋亡等病理过程中发挥重要作用。

近年文献报道NF-κB在急性肺损伤、全身炎症反应综合征、哮喘、尘肺病、囊性纤维化、慢性阻塞性肺疾病和肺癌等诸多肺疾病中发挥重要作用[2,3]。

本文就核因子-κB在肺疾病中的作用作一综述。

1 NF-κB的分子生物学1.1 NF-κB蛋白NF-κB属于Rel蛋白家族，哺乳动物体内NF-κB有RelA（p65）、c-Rel、RelB、NF-κB1（p50/p105）和NF-κB2（p52/p100）5种亚基。

Rel蛋白N末端具有保守结构域—Rel同源结构域(Rel-homology-domain，RHD)[4]。

RHD具有与DNA结合、使同源或异源NF-κB亚单位二聚化、与κB抑制蛋白相互作用等调节功能。

Rel蛋白分为两类：一类是p105和pl00前体蛋白，其C端含锚蛋白重复序列 (ankyrin repeat domain，ARD)，经ATP依赖蛋白酶水解后可形成成熟的p50和p52。

这类蛋白虽含有RHD，但缺乏转录活化区，无独立活化基因转录的功能，而是作为一种抑制分子存在。

另一类为p65、RelB和c-Rel，它们无前体状态，除具有RHD外，其C末端有数个转录活化区 (transactivation domain，TAD)，具有独立活化基因转录的功能。

Rel蛋白成员间可形成同源或异源二聚体，以p65/p50形成的异源二聚体活性最高，几乎存在于所有细胞中。

其中p65与DNA特异性重复序列5'-GGGPUNNPYPYCC-3’具有高亲和性，可调控相应基因表达，但RelB不形成同源二聚体[5]。

1.2 κB抑制蛋白κB抑制蛋白(inhibitory κB，IκB)是NF-κB的抑制蛋白，包括IκBα，IκBβ，IκBε，p105/IκBγ，p100/IκBδ，Bcl-3，IκBζ 7种亚型，共同特征是C-末端含有数个锚蛋白重复序列 (ankyrin repeat domain ARD)，每个重复序列约33个氨基酸。

IκBs的ARD构成RHD结合位点，它能特异性识别NF-κB的氨基酸序列并与之结合。

正常情况下在细胞浆内，IκBs与NF-κB p65亚单位结合，掩盖p65的核定位信号区，从而抑制NF-κB与目的基因启动子区域的特定序列结1本课题得到云南省自然科学基金（2003C0052M）的资助。

合。

研究发现，IκBα，IκBβ，IκBε是NF-κB的主要调控抑制蛋白，Bcl-3与IκBζ7是IκBs 家族中较为特殊的两个，主要发挥转录协同活化剂的作用[5,6]。

1.3NF-κB的活化与失活静息状态时，NF-κB与IκB形成无活性的三聚体复合物，存在于细胞质中。

NF-κB活化：①激酶复合物其信号途径有三种 [5]。

第一种是NF-κB经典活化途径，包括四个过程：IκB形成。

细胞受到LPS、IL-1β、TNFа等因素刺激后，IκB激酶（IKK）复合物形成，IKK复②磷酸化。

IKK复合物使IκBa的N-端32合物由IKKа、IKKβ、IKKγ（NEMO）组成；IκB③泛素化。

IκB的N-端21和22位赖氨酸在SCFb-TrCP泛和36位丝氨酸发生磷酸化；IκB素连接酶的催化下与多个泛素分子共价结合；IκB④发生构象改变，被26S蛋白酶识别并降解，NF-κB移入核内与可诱导性基因启动子序列上的κB重复序列结合，引起靶基因转录水平增加。

第二种是NF-κB旁路活化途径：细胞受到淋巴细胞毒素（LTβ）、B细胞活化因子（BAFF）、CD40配体等刺激后，形成由IKKа同源二聚体，使p100磷酸化并水解成p52后与RelB形成二聚体移入细胞核，调控基因表达。

第三种是DNA损伤引起的NF-κB活化途径：细胞受UV照射后DNA受到损伤，p38依赖性酪蛋白激酶（CK-2）活化，直接使IκBа磷酸化并被降解掉，启动NF-κB的作用[7]。

NF-κB的失活：新合成的IκB进入细胞核中与NF-κB结合，降低其与DNA的亲和力并从结合部位解离下来，重新回到细胞质中等待活化。

NF-κB活化与失活不断循环，完成NF-κB作为一种核因子调控基因转录的功能[4,8]。

2 NF-κB在肺疾病中的作用2.1NF-κB与急性肺损伤和全身炎症反应综合征研究表明，NF-κB在急性肺损伤(acute lung injury，ALI)和全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）的病理过程中发挥重要作用[9]。

临床资料显示：15位脓毒症患者末梢血单核细胞内检测到活化的NF-κB，其中5位患者因NF-κB活化程度过强导致死亡[10]；ALI患者肺泡巨噬细胞内存在有NF-κB活化现象，而健康志愿者肺泡巨噬细胞内NF-κB的活化水平则很低，表明肺泡巨噬细胞可以介导NF-κB在肺内的活化及白细胞性炎症过程。

用转基因小鼠模型研究SIRS，发现NF-κB在多个器官如：肺、肝、肾、脾及骨髓中有活化增强现象[11]，提示NF-κB在血管内的活化程度可能是反映全身炎症程度的重要标志。

上述资料表明NF-κB活化在ALI和SIRS的发生和发展中起着重要作用，控制NF-κB的活化可能成为治疗ALI和SIRS的关键环节。

2.2NF-κB与哮喘哮喘是以支气管高反应性为特征的气道炎症性疾病。

其发病过程涉及多种NF-κB依赖性炎症蛋白的作用，如细胞因子、酶、趋化因子等。

研究表明在哮喘患者痰液中的肺泡巨噬细胞及支气管上皮细胞都存在NF-κB活化增强现象。

研究证实NF-κB介导的嗜酸性粒细胞活化趋化因子，可将嗜酸性粒细胞募集到气道壁，从而引起哮喘患者典型特征[12]。

体内实验发现，大鼠吸入卵白蛋白后，气道内NF-κB大量活化，并使iNOS表达增强[13]；大鼠接触臭氧后产生时间和剂量依赖性NF-κB活化现象，中性粒细胞内趋化因子CXC和单核细胞内趋化因子CC都表达增强，进入气道和肺泡中使哮喘加剧[14]。

体外培养的支气管上皮细胞受鼻病毒感染后，产生氧化应激使NF-κB活化，导致IL-8和ICAM-1基因的表达水平增强，大量中性粒细胞渗透到上呼吸道，产生炎症反应[15]。

实验证实吸入皮质类固醇类药物布地耐德可显著降低支气管上皮细胞中NF-κB的活化水平[16]。

皮质类固醇是NF-κB活化的强烈抑制剂，其主要抗炎机制是抑制NF-κB活化过程。

这些实验结果表明NF-κB在哮喘的发病机制中发挥重要作用。

2.3NF-κB与尘肺病研究表明NF-κB在石棉肺、硅肺及其它尘肺病中发挥重要作用。

体外实验证实，支气管上皮细胞和肺泡巨噬细胞受石棉刺激后，NF-κB与IL-8、IL-6基因启动序列的结合活性增强[17]。

体内实验证实大鼠吸入石棉后，气道上皮细胞和胸膜间皮细胞内NF-κB p65亚基的核移位及DNA结合活性都明显增强[18]。

实验证实大鼠吸入SiO2后会引发白细胞性肺泡炎，病情严重程度与NF-κB的活化程度高度相关[19]。

此外，石油飞尘、含铜颗粒、燃油排放颗粒引起的尘肺病也与NF-κB活化有关。

2.4NF-κB与囊性纤维化囊性纤维化是一种因囊性纤维化跨膜转导调节因子基因突变引起的慢性炎症性气道疾病，其肺部病理学改变由呼吸道粘液分泌过多、绿脓杆菌感染所致。

囊性纤维化跨膜转导调节因子基因突变的支气管上皮细胞（IB3细胞）内NF-κB大量活化，IL-8过度表达。

同时，绿脓杆菌可显著活化NF-κB，使MUC2粘蛋白基因表达水平增强，继而产生大量粘蛋白。

抑制NF-κB可减少囊性纤维化患者痰液中的粘液成份，从而有效减轻气道炎症过程[20]。

2.5 NF-κB与慢性阻塞性肺疾病吸烟是肺气肿和慢性支气管炎发病的主要危险因素。

香烟中含有高浓度活性氧，尤其是过氧化物。

体内外实验均证实，活性氧引起的氧化应激与NF-κB活化有密切联系。

研究发现香烟可使整个肺组织中NF-κB的DNA结合活性增强。

在豚鼠模型上证实：超氧阴离子介导中性粒细胞在气道内浸润，这与NF-κB的 DNA 结合活性增加有关；给动物预先使用重组人超氧化物岐化酶可以降低NF-κB的结合活性和IL-8 mRNA的表达[21]。

有文献报道，腺病毒感染可引起NF-κB介导的IL-8和ICAM-1的表达增强，从而引起慢性气道炎症[22]。

以上证据表明NF-κB在慢性阻塞性肺疾病的发生发展中发挥重要作用。

2.6 NF-κB与肺癌NF-κB可调节多种促癌转移基因、促血管生成基因、多药耐药基因和抗凋亡基因的表达，从而影响癌症的发生及产生化疗耐药效应。

NF-κB在肺癌中发挥的具体作用与细胞类型有关。

研究发现，许多化疗药物如铂金属化合物可诱导非小细胞肺癌细胞中NF-κB核移位并且与DNA结合，而IκBα的过度表达则可增加肺癌细胞凋亡数量[23]。

用TNFα处理小细胞肺癌细胞系NCI-H82和NCI-H526，发现存在有NF-κB核移位；抑制NF-κB的活化则可增强癌细胞对化疗药物的敏感性[24]。

TNF治疗结合对NF-κB的抑制可以诱导癌症细胞凋亡，是治疗鳞状细胞肺癌和肺腺癌的有效方法[25]。

上述资料表明NF-κB活化参与癌细胞凋亡与抗凋亡的动态平衡。

3 结语NF-κB活化在肺疾病的发生与发展中起到重要作用。

ALI、SIRS和哮喘患者肺泡巨噬细胞、气道上皮细胞和其它细胞内一旦发生NF-κB活化，将导致白细胞性肺泡炎、肺部损伤和气道高反应性状态，因而引起一系列特殊的症状和体征。

另外，NF-κB活化也可能与尘肺病、囊性纤维化及肺癌等密切相关，但尚需要进一步研究和证实。

值得注意的是，由于NF-κB 对下游基因的调控存在差异，NF-κB在不同肺部疾病中发挥着不同作用。

今后可利用特异性更高的NF-κB抑制剂开展深入研究，进一步证实NF-κB活化导致各种肺疾病的发生发展的作用和机制。