核转录因子-κB通路与妊娠期糖尿病的关系



核转录因子-κB通路与妊娠期糖尿病的关系

周培丛林

[关键词]核转录因子-κB；妊娠期糖尿病

作者单位： 230001合肥安徽医科大学第一附属医院妇产科

核转录因子-κB(nuclear factor Kappa B,NF-κB)是一类普遍存在的、控制着各种基因转录的重要转录调节因子,在细胞的信号传递和基因的诱导表达过程中起重要作用，NF-κB的不适当表达和激活与各种疾病的发生密切相关[1]。妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠期间首次发生或发现的任何程度的糖耐量异常，包含了一部分妊娠前已患有糖尿病但孕期首次被诊断的患者，其发生率为1%～14%[2]，且呈逐渐增高的趋势。GDM以其严重的母婴并发症[3]，而一直广受关注，近年越来越多的研究显示NF-κB与GDM的发生、发展有关，现综述如下。

1NF-κB信号通路

1.1NF-κB通路的组成NF-κB通路包含两个部分，分别是NF-κB家族及IκB家族。其中NF-κB家族是由NF-κB1(p50及其前体p105)、NF-κB2(p52及其前体p100)、RelA(p65,或NF-κB3)、RelB和Rel(c-Rel)蛋白组成[4,5]，它们分别是由NF-κB1、NF-κB2、RelA、RELB和REL基因编码，家族成员之间可自由组成同源/异源二聚体。每个家族成员在N-端都拥有一个高度保守的Rel同源结构域，该区域是其与DNA结合以及形成二聚体的关键部位。此外，在RelA、RelB和cRel中存在着转录激活区域，它对基因的表达有着促进作用。而在P50和P52中则不存在转录激活区域，且它们的同源二聚体可抑制转录的进行[6]。

NF-κB通路中另一个重要组成部分是IκB，它是一个分子量为 36 kDa的NF-κB特异性阻遏蛋白。IκB可与NF-κB上的Rel同源结构域紧密结合,通过在空间上对NF-κB的核定位序列的覆盖作用,阻止核定位序列与核转运信号间的相互识别,进而阻断胞质中的NF-κB进入细胞核内,及其后的调控转录功能的发挥,使NF-κB只能以无活性的形式存在于胞浆中，进而起到对NF-κB的抑制作用[7]。

1.2NF-κB通路的激活多种胞外信号都可以引起NF-κB通路的激活，主要包括脂多糖、致炎因子(如IL-1、TNF-α)、免疫受体(如CD40、FasL)、生长因子(如NGF、GM-CSF)等，细胞在接受这些胞外刺激后,可引起一系列连锁酶促反应[4,5]。不同的信号通路间存在一些共同的信号分子的激活或抑制。

NF-κB的激活机制，经典途径：首先NF-κB与IκB结合形成三聚体，以无形式稳定存在于胞质中[8]。在受到胞外的NF-κB激活剂的刺激后，胞质中的IKB-NF-κB三聚体中IκB的N端的Ser32和Ser36残基在酶促反应下发生磷酸化，磷酸化的IκB分子构象发生改变,与NF-κB的Rel同源结构域发生分离, 暴露出核定位序列,NF-κB活化,进入细胞核内与DNA上相应的基因位点结合，调控基因的转录表达[9]。经典途径的一个分支(旁路途径)，B细胞中NF-κB的激活主要是通过此途径。细胞接受相应的外界刺激后，活化NF-κB诱导激酶，使P100发生磷酸化后水解为P52，暴露其核定位序列和DNA 结合结构域，并与RelB形成复合体进入核内结合在相应位点上发挥调控作用[10]。此外,NF-κB通路的激活还有一条非典型途径：氧化应激就是通过此途径激活NF-κB的。外界刺激可引起细胞内活性氧类增加,活化酪氨酸激酶，再通过一系列的酶促反应使核糖体S6激酶活化,因S6激酶具有与IκB激酶相似的功能,故能使IκB发生磷酸化,后IκB与NF-κB分离,NF-κB转为活化状态,从而进入核内,与相应的DNA序列发生结合,调控基因的转录和表达[10]。

2NF-κB与GDM的关系

GDM作为妊娠期特有的疾病，其发病机制较为复杂，包括遗传易感性、胰岛素抵抗与胰岛B细胞功能缺陷及炎性细胞因子的异常表达等。

2.1NF-κB与胰岛素抵抗的关系

2.1.1NF-κB信号通路对胰岛素信号传导的影响胰岛素信号的传导主要是通过两条通路进行传递，分别是磷脂酰肌醇-3-激酶途径和Ras复合体途径[11]。而这其中磷脂酰肌醇-3-激酶途径是胰岛素信号传递的主要途径，磷脂酰肌醇-3-激酶是介导葡萄糖进入靶细胞内的关键性激酶[12]。NF-κB活化后能够反过来通过氧化应激或激活IκB激酶上游的激酶来进一步促进IκB激酶的活化，活化的IκB激酶能够促使胰岛素受体和胰岛素受体底物的丝氨酸磷酸化增加，从而抑制磷脂酰肌醇-3-激酶的蛋白酪氨酸发生磷酸化，进而阻断胰岛素的信号传导，引起胰岛素抵抗。此外，活化状态的NF-κB能够启动或调节炎症因子如IL-1、IL-10等的转录，后者又可以作为NF-κB的激活剂反向进一步活化NF-κB，如此就形成了一种NF-κB不断活化的低度炎症信号环境，会进一步加剧胰岛素抵抗的发生[13,14]。NF-κB还能够通过活化胞嘧啶介导的细胞凋亡途径来调节胰岛B细胞因子的凋亡，该调节过程可能导致胰岛的完整性和功能遭到破坏,从而导致胰岛素的分泌不足[15]。

2.1.2NF-κB 信号通路对葡萄糖转运的影响在周围组织利用葡萄糖的过程中葡萄糖转运是其主要限速步骤，而由胰岛素引起的葡萄糖转运能力的下降在胰岛素抵抗的发生、发展中起着重要作用[16]。葡萄糖转运蛋白(glucose transporter，GLUT) 是调节基础葡萄糖转运的主要葡萄糖转运蛋白，有研究表明在3T3-L1脂肪细胞中使用吡咯烷硫代硫酸钠抑制NF-κB的活化后， GLUT1的转录和翻译水平以及基础葡萄糖转运能力均有升高[17]。此外，还发现GLUT4上具有κB的结合位点，TNF-α激活的NF-κB结合到位点上能够增强 GLUT4的表达[18], 故推测NF-κB 可能是通过参与GLUT4的转录和翻译、跨膜运输以及内部活性的调节等多个环节来机体调控葡萄糖的转运能力。

2.2NF-κB与炎症细胞因子异常表达的关系女性在妊娠期间,体内炎性介质的表达水平异常,如肿瘤坏死因子、IL-1、IL-10等的表达水平明显升高。NF-κB信号转导途径广泛存在于真核细胞, 是炎症信号通路的关键因子，参与多种炎症因子的转录及表达,调控炎症反应,免疫反应的发生过程[1]。

丛林等[19]研究发现GDM患者的血清中炎症因子CRP、TNF-α、IL-6、IL-8和NF-κB水平明显升高，其中CRP,TNF-α、IL-6、IL-8的身高水平与NF-κB之间存在着一定程度的正相关，从而提示胞外刺激可能通过激活NF-κB通路，从而引起下游炎症因子的大量表达。例如IL-1的启动子中含有NF-κB的结合位点，NF-κB与之结合后可促进 IL-1的表达，而IL-1又可诱导NF-κB蛋白表达及活化增加，同时IL-1作为趋化因子的一种，可诱导内皮细胞表达一系列黏附分子及趋化因子，从而释放CRP、IL-8、IL-10、TNF-a等炎症因子[19-21]。

GDM患者体内处于高血糖状态，高血糖可直接或间接活化多元醇代谢途径，通过蛋白激酶 C 及氧化应激介导胞质中NF-κB的活化，促使单核细胞增殖并分泌大量人单核细胞趋化蛋白-1等炎症因子， 参与炎症反应的发生。同时高血糖还可通过增强细胞内的氧化应激，激活蛋白激酶C途径，使活性氧的生成增加, 过多的活性氧又可通过MAPK 途径刺激对氧化应激敏感的NF-κB的活化,并引起一系列相应的炎症因子的产生，故NF-κB在细胞炎症反应的信号转导上也有着重要作用。此外，高糖及代谢产物也可促进NF-κB 的活化， 活化后的NF-κB进入细胞核内，与多种基因启动子中的特异性序列发生结合，可诱发前炎症反应的发生，引起炎症因子的释放[10], 血清炎症因子的升高,又可以引起NF-κB激活,而活化的NF-κB又导致炎症状态的放大, 如此形成恶性循环[22,23]。

NF-κB是将GDM的发病机制中的两个主要因素即胰岛素抵抗和慢性炎症联系起来的一个重要的枢纽。虽然目前对这一重要的NF-κB的研究已经涉及到许多方面，如肿瘤细胞的增殖与凋亡，高血压、Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的发生发展，同时对它的研究深度已经从细胞水平发展到分子水平，但是NF-κB在GDM方面的研究还很空缺，没有进行过深层次的探究。作为一个参与GDM发生发展的多个方面蛋白质，NF-κB在GDM中是否有一个关键性的性的作用还需要进一步的研究。

参考文献

[1]耿东升.NF-κB及其致炎作用和化学抑制剂[J].解放军药学学报, 2009,25(3):250-253.

[2]乐杰. 妇产科学 [M].7版，北京:人民卫生出版社,2008:150-154.

[3]尤子善. 妊娠期糖尿病对母婴的影响[J].安徽医学,2007,28(2):122-123.

[4]史艳晖,卢圣栋.转录因子 NF-κB 的研究现状及其应用前景[J].中国生物工程杂志,2007,27 (4):110.

[5]闫慧慧,张波.核因子-κB 结构及其研究进展[J].国际检验医学杂志,2007,28 (5):445.

[6]DiDonato JA，Mercurio F，Karin M.NF-κB and the link between inflammation and cancer[J]．Immunol Rev,2012,246(1): 379-400．

[7]Abu-Amer Y．NF-κB signaling and bone resorption[J].Osteopor Int，2013,24(9):2377-2386．

[8]Lawrence T.The nuclear factor NF-kappaB pathway in inflammation[J]．Cold Spring Harb Perspect Biol,2009,1(6):a001651．

[9]宋祖军,王少波,王琦,等.NF-κB 的研究进展[J].世界急危重病医学杂志.2007,4(1):1693-1695．

[10] 申卫红,彭鑫,茹松伟,等.核转录因子-κB信号通路的激活与阻断[J].生命的化学,2007,27 (3):210.

[11] 王水秀,马云清.NF-κB在2型糖尿病中的发病机制[J].赤峰学院学报，2012,28(1): 49-51．

[12] Romazova M，Hohenadel D，Kolostiva K，et al．NF-κB and its inhibitor IκB in relation to type 2 diabetes and its microvascular and atherosclerotic complications[J]．Human Immunol，2006,67(9):706-713．

[13] Baker RG，Hayden MS，Ghosh S，et al.NF-κB，inflammation，and metabolic disease[J]. Cell Metab,2011,13(1): 11-22．

[14] Sinha S，Perdomo G，Brown NF，et al．Fatty acid-induced insulin resistance in L6 myotubes is prevented by inhibition of activation and nuclear localization of nuclear factor-κB[J].J Biol Chem,2004,279(40): 41294-41301．

[15] Sarkar SA，Kutlu B，Velmurugan K，et al．Cytokine-mediated induction of anti-apoptotic genes that are linked to nuclear factor kappa-B (NF-κB) signaling in human islets and in a mouse beta cell line[J].Diabetologia,2009, 52(6): 1092-1101.

[16] Sánchez-Chávez G，Pena-Rangel MT，Riesgo-Escovar JR，et al. Insulin stimulated-glucose transporter glut 4 is expressed in the retina[J].PLoS One,2012, 7(12): e52959．

[17] 林晓仪，郭颖．核因子-κB对TNF-α诱导的脂肪细胞葡萄糖转运蛋白4表达的影响[J]．中山大学学报(医学科学版),2009,30(1): 21-25．

[18] 马毅超，陈敏利.NF-κB信号通路与胰岛素抵抗.[J].中国比较医学杂志,2013,5(8):61-66.

[19] 丛林，李从青，姚洁，等. LPS-TLR4-NF-κB通路在妊娠期糖尿病、正常孕妇及育龄妇女外周血单核细胞中的表达[J].现代妇产科进展,2011,11(8):20-22.

[20] Antonysunil A,Mohan R,Mohan V,et al.Oxidative DNA damage and augmentationof poly (ADP-ribose) polymerase/nuclear factor-kappa B signaling in patients with Type 2 diabetes and microangiopathy[J].Int J Biochem Cell Biol,2007,39(9):1673-1684.

[21] Stefan Norlin，Helena Edlund.Nuclear factor-κB activity in β-cells is required for glucose-stimulated insulin secretion[J].Diabetes,2004,34(5):475-481.

[22] 楼大钧，朱麒钱.2型糖尿病初发患者外周血单核细胞中核因子-kB 表达及超敏C反应蛋白水平研究[J].心脑血管病防治,2009,9(1):15-17.

[23] 石秀林，李芳萍．新诊断2型糖尿病患者血清炎症因子及外周血单个核细胞中核因子-KB活性变化[J].中山大学学报(医学科学版),2006,27(3): 266-270.

(2015-05-26 收稿2015-07-15修回)

通信作者：丛林，conglin1957@163.com

基金项目：安徽省自然科学基金(项目编号：1208085MH172)

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.11.034