核转录因子-κB 在重症急性胰腺炎相关肺损伤中的作用及治疗研究进展

陈秋星，吕德超

重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis，SAP)是临床常见急腹症之一，主要特征是以胰腺自身消化和自身坏死为基础的一类全身性疾病，其具有发病急骤，病情凶险，进展迅速，并发症多，死亡率高等特点，CT 上常表现为胰腺的出血坏死。SAP 易引发全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，甚至导致多脏器功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome ，MODS)［1-2］。SAP 病死率可高达50%［3］。肺脏是在SAP 早期最易受累的脏器［4］称作为SAP 并发急性肺损伤(severe acute pancreatitis-associated lung injury，APALI)。APALI 发生机制繁琐，机体变化复杂，众多胰酶、细胞因子、炎症介质、中性粒细胞、氧自由基等［5］参与APALI 的发生。而APALI 发病过程中NF-κB 在复杂的炎症反应网络系统内是一个中心环节，激活后可参与可促进多种细胞因子的转录，参与感染、炎症反应、细胞增生和凋亡。现以NF-κB 为中心对APALI 发生的相关研究进展作一综述。

1 NF-κB 及抑制因子IκB 的结构组成

核转录因子-κB (nuclear factor kappa B NF-κB)最早是在鼠成熟B 细胞核提取物中发现，目前已证实NF-κB 是一类关键的核转录因子，以同源或异源二聚体非活性形式存在于几乎所有类型细胞的胞汁中，是Rel 转录调节蛋白家族的重要多功能转录因子之一，它是一种能与免疫球蛋白能κ 轻链基因增强子κB 序列(5＇-GGGACTTTCC-3＇)特异性结合的核蛋白因子，可与多种基因启动子发生特异性结合，促进DNA 转录蛋白。

NF-κB 家族［6］包括5 个成员:p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50(NF-κB1)和p52(NF-κB2)，他们共同拥有约300 个氨基酸残基的同源结构域(Re1-homology domain，RHD)，结构内含有核定位信号((Nuclear localization signal，NLS)，其参与活化的NF-κB 二聚体形成、核定向、易位和kappaB 抑制分子的结合。目前发现的具有转录活性的二聚体很多，但通常所说的NF-κB 质的是p50/p65 异源二聚体［7］。其在生物细胞中分布广，含量多，活性高。

IκB 是一种特异性结合NF-κB 的蛋白，其在细胞胞浆中与p60/p65 异源二聚体结合形成三聚体抑制NF-κB 活性。IκB 同样也是一个蛋白家族，主要成员包括IκBα、IκBβ、p105/IκBγ、p100/IκBδ、IκBε 等，该家族拥有一个保守的结构域，内有5-8 个与Rel 蛋白相互作用的锚蛋白重复序列和与降解有关的C-端PEST 序列［8-9］。

2 NF-κB 激活因子

SAP 发生时大量的胰酶(包括胰蛋白酶、磷脂酶A2 、弹力蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶等)释放，其中胰蛋白酶、磷脂酶A2 及弹力蛋白酶在APALI 发生过程中起重要作用，有研究［10］表明在试验动物体内注射以上部分酶使得NF-κB 活化，说明早起胰酶释放是NF-κB 表达的诱因。

巨噬细胞移动抑制因子(MIF)具有重要致炎功能［11］，可以抑制巨噬细胞游走，促进巨噬细胞的粘附和在炎症局部浸润的作用。有研究［12］认为MIF 在APALI 发生中可能活化NF-κB，进而进入细胞核内NF-κB 增多，诱导下游炎症介质释放。并且SAP 炎症程度越重NF-κB 的表达越强。

3 NF-κB 活化途径

正常机体情况下，IκB 与NF-κB 形成无活性的三聚体形式，SAP 发生后其激活依靠两种途径，即经典途径和替代途径。经典途径依赖于IκB 激酶(IκB kinases IKK)的激活，非经典途径不涉及IKK 的激活。

3.1 经典途径 炎前细胞因子作用与其特异性的跨膜受体结合形成复合物后引起NF-κB 诱导激酶(NF-κB inducing kinases NIK)活化，NIK 磷酸化IKK，激活的IKK 催化IκBα，IκBα 泛素化后被蛋白酶小体水解从NF-κB 上脱离暴露核定位序列［13］。NF-κB 以不同形式的二聚体进入细胞核内，结合下游炎症因子特异性的DNA 位点，启动基因转录。

3.2 替代途径 IκB 之外的一些因素如酪氨酸蛋白激酶Ⅱ、第二信使蛋白激酶A、p38 分裂原活性蛋白激酶、活性氧和TNF 受体相关因子［14-15］，这些信号可促进NF-κB 进行磷酸化修饰，并有助于下游细胞信号转导。

3.3 NF-κB 调节 NF-κB 活化的调节主要有正反馈和负反馈两种形式。正反馈是TNF-a 和IL-Iβ等炎前因子可以激活NF-KB，又因NF-KB 活化进一步增加它们的释放，结果导致NF-KB 持续活化及炎症瀑布式持续存在。负反馈调节是IκBα 和IL-10 基因的在NF-KB 活化后上调炎前细胞因子等表达的同时发达。

NF-κB 活化调控TNF-α 表达，而TNF-α 的释放可促进P65 从细胞浆向细胞核转移与活化，有研究［16］证明P65 达到高峰值延后于TNF-α 高峰。在NF-κB 活化后，抑制蛋白IκBα和P105 的基因转录也被上调，随着这些抑制蛋白的增加，将下调细胞核中NF-κB 的活性。另外IL-10 能抑制NF-κB 蛋白的合成并加速IL-lβ、IL-6、IL-8 和GM-CSF 的tuRNA 降解，如上NF-κB 活化的调节的负反馈作用实质是限制炎症反应程度，对机体具有保护作用［17］。

4 NF-κB 活化后对肺组织的影响

4.1 肺脏病理变化 实验动物模型［18-19］反复证实APALI 动物肺脏镜下结构紊乱，肺泡及肺间质水肿、充血，肺泡壁增厚明显，局部出血、血栓形成，部分肺泡萎缩、肺泡积液，肺脏组织中大量炎性细胞浸润。并且肺脏组织中NF-κB p65 蛋白主要分布在肺泡巨噬细胞、中性粒细胞、血管内皮细胞中。

4.2 肺内炎症介质表达 NF-κB 引起APALI 主要机制为:(1)肺组织NF-κB 活化并通过促进TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、ICAM-1 等基因表达的转录参与APALI 的发生。(2)NF-κB通过调节iNOS 的表达促进NO 的生成，NO 大量生成可导致肺脏损伤［20］。特别的是NO，其为炎症反应中瀑布连锁反应的最终共同介质，也是导致各脏器功能障碍及感染性休克的关键介质。一氧化氮(NO)是左旋精氨酸和分子氧在iNOS的催化下生成的产物，伴随iNOS 基因表达过程释放大量。高水平的NO 导致自由基及过氧化亚硝酸盐生成，造成肺脏组织细胞膜脂质化、DNA 损伤、肺血管通透性增加，加重肺脏损害。同时SAP 时NF-κB 的过度激活可导致内皮细胞粘附分子在肺组织内高表达［21］，诱导中性粒细胞在肺内积聚，亦可促进其他细胞因子在肺内大量释放。有研究［22］提示NF-κB活化激活P53 正向凋亡调节因子(PUMA)与肺泡上皮细胞凋亡有关。如前所述肺内活化的炎症因子在SAP 肺损伤中均起到重要的作用。

5 针对NF-κB 活化的抑制治疗

随着APALI 研究的深入，发现NF-κB 是多种免疫调节中众多信号途径的共同汇聚点，所以针对NF-κB 的多种新型抗炎靶点药物的研制阻断NF-κB 下游炎症因子激活，减轻因NF-κB 过度激活造成的炎症反应，对治愈SAP 及APALI 有着积极作用，也是目前研究集中的方向和研究热点［23］。

5.1 基因圈套技术治疗 圈套技术具有特异性、高效性、时效性等特点，其原理是:体外合成与靶基因的顺式调控元件相一致(含有NF-KB 结合元件)的圈套双链寡聚脱氧核糖核苷酸(decoy oligodeoxyfibo-nucleotides)或圈套单链寡聚核苷酸(decoy oligonucle-otides)，通过载体转入机体细胞核，与NFKB 紧密结合，阻断与靶基因启动子顺式调控元件的结合，便可抑制靶基因的转录激活。张泓等［24］应用圈套技术治疗雨蛙索联合脂多糖改良法诱导的SAP 小鼠，证明应用圈套技术抑制NF-KB 的活性及减少下游炎症介质(TNF-a、ICAM-1、IL-1)的表达，可减轻SAP 并发的肺组织损伤。同样，De Stefano等［25］用多聚左旋丙交酯酰基乙交酯微球体包裹双链的圈套寡核苷酸使之缓慢释放，发现其可以有效降低NF-KB 的活性和其诱导的TNF-α 和一氧化氮合酶的表达，抑制NF-KB 的p50 及065 亚基活性效果显著。

在基因治疗方面还有针对抑制NF-KB 信号转导途径的治疗方法，如转染含有抑制性因子IKBα 突变体的腺病毒载体可抑制NF-KB 的激活［26］。以NF-KB 为靶点的基因治疗在APALI 治疗研究中效果良好，特别是圈套技术在未来研究中研究出具备良好穿膜和定向功能的圈套分子是一项重要任务。

5.2 腹腔灌洗术 SAP 发生的腹水含有胰酶等大量的毒性物质、细胞因子、炎症介质，这些物质通过腹膜不断吸收后过度激活炎性细胞，应用腹腔灌洗术早期清除上述物质，减轻炎症反应。有研究也证实腹腔灌洗下调NF-κB mRN 表达后肺损伤的程度显著减轻［27］，具有较好的治疗作用。

5.3 药物治疗 目前多种药物已被发现具有抑制NF-κB 及其下游炎症介质的活性，减轻肺脏损伤。动物实验中应用广泛的非特异性的NF-κB 抑制剂如糖皮质激素、PDTC、N-乙酰半胱氨酸(NAC)、超氧岐化酶等可抑制NF-κB 活化［28-31］。Mittal 等用肺表面活性剂防止IκBα 磷酸化降解，亦可以阻断NFκB 移位到细胞核中［32］。有研究［33］指出盐酸戊乙奎醚(PHC)可有效保护内毒素引起的肺脏损伤，并在研究中指出其对NF-κB 的抑制作用可能是由于对p38MAPK 和ERK 的抑制，同样针对抑制p38MAPK 作用可减少中性粒细胞在肺内聚集以及蛋白渗漏，减少肺脏损害［34］。中医研究药物也显示出优越性，雷公藤、生物碱、多糖类、葛根素等中药可显著抑制NF-κB 的活性，发挥中药抗炎作用，减轻SAP 诱导的ALI/ARDS。

5.4 蛋白酶抑制剂 抑制NF-κB 活化实质是IκBα 的降解，阻碍NF-κBP65 亚基与DNA 结合，蛋白酶抑制剂如甲苯磺酰赖氨酸氯甲酮、甲基乙二醛等可阻止NF-κB 活化，减轻中性粒细胞引起的炎症反应。NF-κB 激活上调内皮细胞及上皮细胞ICAM-1 基因表达，其可直接调控ICAM-1 的转录与合成，亦可通过调控IL-6 间接诱导ICAM-1 合成，从而引起肺组织中性粒细胞聚集浸润，加重肺脏损伤［35-36］。Lentoch 等［37］研究证实分泌性白细胞蛋白酶抑制剂可显著抑制NF-κB 活化使得ICAM-1 表达下调，肺损伤减轻。

5.5 其他治疗方案 高压氧可显著降低实验大鼠血中的NF-κB 及IL-2，IL-6 的浓度。

6 小结

NF-κB 是SAP 疾病发展过程中的炎症介质网络的中心桥梁，深入研究在多脏器功能衰竭中的机制，以及抑制核因子-κB 信号途径是十分必要的，可有效控制和改善炎症反应。但在一些研究［38］中显示完全阻断NF-κB 活化会加重组织的损伤，而在部分抑制时才会对机体组织有保护作用，故而治疗时把握适宜的抑制作用是又必要的，那么如何对特定靶向基因的表达控制显得尤为重要。

［1］ Chan YC. Leung PS. Acute pancreatitis:animal models and recent advances in basic research［J］.Pancreas，2007，34(1):1-14.

［2］ DiMagno MJ.DiMagno EP.New advances in acute pancreatitis［J］.Curr Opin Gastroenterol，2007，23(5):494-501.

［3］ Wig JD，Bharathy KG，Kochhar R，et al.Correlates of organ failure in severe acute pancreatitis［J］.JOP，2009，10(3):271-275.

［4］ Marsboom G，Janssens S. Endothelial progenitor cells:new perspectives and applications in cardiovascular therapies［J］. Expert Rev Cardiovasc Ther，2008，6(5):687-701.

［5］ 张喜平，吴承钧，李志军. 重症胰腺炎并发肺损伤的研究进展［J］.世界华人消化杂志，2008，16(3):299-306.

［6］ Wan F，Lenardo MJ. The nuclear signaling of NF-kappaB:current knowledge，new insights，and future perspectives ［J］. Cell Res，2010，20(1):24-33.

［7］ Vallabhapurapu S，Karin M. Regulation and function of NF-kappaB transcription factors in the immune system［J］.Annu Rev Immunol，2009，27:693-733.

［8］ Sue SC.Dyson HJ.Interaction of the IkappaBalpha C-terminal PEST sequence with NF-kappaB:insights into the inhibition of NF-kappaB DNA binding by lkappaBalpha［J］.J Mol Biol，2009，388(4):824-838.

［9］ 朱含章，谢 敏.NF-κB 在急性胰腺炎治疗研究中的进展及前景［J］.国际外科学杂志，2010，37(9):621-624.

［10］ Jaffray C，Yang J，Carter G，et al. Pancreatic elastase activates pulmonary nuclear factor kappa B and inhibitory kappa B，mimicking pancreatitis-associated adult respiratory distress syndrome［J］. Surgery，2000，128(2):225-231.

［11］ Berhagen J，Calandra T，Mitchell RA，et a1. MIF is a pituitary-deviced cytokines that potentiates lethal endotoxaemia［J］. Nature，2003，365(6448):756-759.

［12］ 毛承刚，陈纪伟，刘权焰，等.急性胰腺炎肺组织中巨噬细胞移动抑制因子的表达及意义［J］. 武汉大学学报，2008，29(2):222-226.

［13］ 吴春婷，朱光发.核因子-κB 信号通路与急性肺损伤关系的研究进展［J］.国际呼吸杂志，2008，28(20):1259-1263.

［14］ Fan J，Ye RD，Malik AB. Transcriptional mechanisms of acute lung injury［J］. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2001，281(5):1037-1050.

［15］ Hacker H，Vabulas RM，Takeuchi O，et a1. Immune cell activation by bacterial CpG-DNA through myeloid differentiation marker 88 and tumor necrosis factor receptor associated factor(TRAF)6［J］.J Exp Med，2000，192(4):595-600.

［16］ 王建春，姜 鹏，谢艳萍，等. 急性肺损伤大鼠肺组织NF-κB 表达的研究［J］.中国现代医学杂志，2006，16(16):2448-2452.

［17］ Yoshimura A，Mori H，Ohishi M，et a1. Negative regulation of cytokine signaling influences inflammation［J］. Curr Opin Immunol，2003，15(6):704-708.

［18］ 阚氏海，余崇林，黄 飞.核因子-KB 激活与一氧化氮合酶mRNA 表达在重症急性胰腺炎肺损伤中的作用［J］. 解剖学杂志，2008，31(6):771-774.

［19］ 沈美华，霍正禄，梅 冰，等.核因子-KB 在兔急性肺损伤中的作用［J］.武警医学，2008，19(11):969-972.

［20］ 陈海龙，李海龙，李树英，等.核因子-κB 在大鼠重症急性胰腺炎肺损伤中的作用及不同药物的影响［J］. 中华急诊医学杂志，2011，7(16):373-377.

［21］ 吴 鑫，赵国海.炎症介质与重症急性胰腺炎肺损伤［J］. 医学综述，2010，16(17):2607-2611.

［22］ 张克君，宋彩霞，焦学龙，等. NF-κB 和PUMA 与重症胰腺炎致急性肺损伤的关系以及PDTC 的干预作用［J］.中华急诊医学杂志，2010，19(9):921-926.

［23］ 魏海东，张甲翠，万毅新.核因子κB 在急性肺损伤/成人呼吸窘迫综合症中的作用及研究进展［J］. 医学综述，2011，1(24):3691-3693.

［24］ 张 泓，李 磊，毛恩强，等. NF-KB 圈套技术在小鼠重症急性胰腺炎并发肺损伤中的实验研究［J］. 中华肝胆外科杂志，2009，15(1):49-53.

［25］ De Stefano D，De Rosa G，Maiuri MC，et a1.Oligonucleotide decoy to NF-kappaB slowly released from PLGA microspheres reduces chronic inflammation in rat［J］.Pharmacol Res，2009，60(1):33-40.

［26］ Zhou LF，Yin KS，Zhu ZL，et a1. Adenovirus-mediated overexpression of novel mutated IkappaBalpha inhibits nuclear factor kappaB activation in endothelial cells［J］. Chin Med J(Engl)，2005，118(17):1422-1428.

［27］ 赫 曼，柴 琛，曹 农，等.细胞因子在腹腔灌洗治疗重症急性胰腺炎相关急性肺损伤中的作用［J］. 卫生职业教育，2010，28(14):136-139.

［28］ 刘志宏，张新日，胡晓芸，等. 糖皮质激素对大潮气量机械通气大鼠肺组织巨噬细胞炎症蛋白-1 α 和核因子-κB 表达的影响［J］.中华急诊医学杂志，2010，19(8):853-846.

［29］ Zhang XP，Zhang L，Xu HM，et al.Application of Tissue Microarrays to Study the Influence of Dexamethasone on NF-kappaB Expression of Pancreas in Rat with Severe Acute Pancreatitis［J］. Dig Dis Sci，2007，53(2):571-580.

［30］ Kan SH，Huang F，Tang J，et al.Role of intrapulmonary expression of inducible nitric oxide synthase gene and nuclear factor kappaB activation in severe pancreatitis-associated lung injury［J］. Inflammation，2010，33(5):287-94.

［31］ Sailai Y，Yu X，Baiheti P，et al. Influence of nuclear factor kappaB activation on inflammatory mediators of alveolar macrophages in rats with acute necrotizing pancreatitis［J］. J Investig Med，2010，58(1):38-42.

［32］ Mittal N，Sanyal SN. Surfactant blocks lipopolysaccharide signaling by inhibiting both NFκB and PARP activation in experimental ARDS［J］.Mol Cell Biochem，2011，354(1-2):113-227.

［33］ Shen W，Gan J，Xu S，et al. Penehyclidine hydrochloride attenuates LPS-induced acute lung injury involvement of NF-kappaB pathway［J］.Pharmacological Research，2009，60(4):269-302.

［34］ Kim HJ，Lee HS，Chong YH，et al.p38 Mitogen-activated protein kinase up-regulates LPS-induced NF-kappaB activation in the development of lung injury and RAW 2647 macrophages［J］. Toxicology，2006，225(1):36-47.

［35］ Slavin J，Ghaneh P，Sutton R，et a1.Management of necrotizing pancreatitis［J］.World J Gastroenterol，2001，7(4):476-481.

［36］ 李奇智，吴新民，郭亚民.相关细胞因子在重症急性胰腺炎相关肺损伤中的作用［J］. 中国普外基础与临床杂志，2011，18(3):258-260.

［37］ Ward PA，Lentsch AB.Endogenous regulation of the acute inflammatory response［J］.Mol Cell Biochem，2002，234-235(1-2):225-8.

［38］ Bohrer H，Nawroth PP. Nuclear factor kappaB － a new therapeutic approach［J］.Intensive Care Med，1998，24(11):1129-1130.