核因子-κB信号通路与缺血性心脏病关系的研究进展

李　辉　康品方　宣　玲　张　恒　王洪巨

(蚌埠医学院第一附属医院心血管科，安徽　蚌埠　233004)



核因子-κB信号通路与缺血性心脏病关系的研究进展

李辉康品方宣玲张恒王洪巨

(蚌埠医学院第一附属医院心血管科，安徽蚌埠233004)

〔关键词〕核因子-κB信号通路;缺血性心脏病；炎症反应

缺血性心脏病(IHD)早已被证实有多重炎性反应的有效参与，而核因子(NF)-κB信号通路又是免疫应答、炎症反应、细胞增殖、细胞凋亡和肿瘤发生的核心。因此认识NF-κB与IHD的关系，对预防、诊断和治疗IHD至关重要，而NF-κB在其中的调控作用又十分复杂，随着对NF-κB的深入研究，如何利用调控其信号通路从而达到降低IHD危害的目的是一个亟待解决的问题，同时也成为防治IHD的重要靶点。

1NF-κB的结构与功能

NF- κB是1986年Sen等〔1〕通过运用凝胶电泳迁移率的检测方法在B细胞核抽提物中首次发现的一种核蛋白因子。NF- κB 蛋白是由一系列结构上相关的转录因子构成，能够在细胞质与细胞核中穿梭，通过调节相关基因的表达发挥生理作用。哺乳动物NF- κB/Rel家族共包含五种蛋白质分子：p65/RelA，RelB，C-Rel，p50/NF- κB1 ，p 52/NF-κB2。p65、cRel 和RelB 分别含有N端Rel同源区(RHD)及C端反式激活结构域(TD)，其中核定位序列(NLS)位于RHD的C末端，具有与 DNA 结合、促进亚基聚集及发挥核易位的作用；而TD则与转录活化相关。NF-κB以二聚体形式存在，其最常见的形式是 p50/p65 异源二聚体，控制着大多数NF-κB上调基因的表达，也是最初的炎性反应介质〔2〕。NF- κB调控着大约200个目标基因，其中，大多数参与调控炎症的相关因子以及在激活炎症递质反应中起重要作用〔3〕。NF- κB 在细胞质中以无活性的状态存在，其抑制单位IκB与NF-κB结合，覆盖NLS从而阻滞NF-κB向细胞核内转运，使NF-κB失活。当细胞受炎性因子、细胞脂多糖、I/R损伤等因素的作用时，IkB快速发生泛素化，进而从失活的NF-κB中解离下来，暴露出p50亚基及p65亚基的活性位点，使其重新表现出活性，发挥调控转录的作用。

2NF- κB 的相关分子机制

NF-κB为一个转录因子蛋白家族，可以被不同的激活因子激活，根据其作用机制可以分为3种，包括有经典途径、旁道途径及前体蛋白p105相关的活化途径〔4〕：① 经典途径指由肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β等这类细胞因子触发，刺激因子产生的特异性物质与其跨膜受体结合〔5〕，引起这些细胞因子的空间构象发生了改变，最终将外源性信号传递至 IκB 激酶复合体。IκB激酶复合物由此被激活，发生磷酸、泛素化，经此导致分子结构改变后被 26S 蛋白酶依次裂解，然后NF- κB二聚体解离活化，释放后由胞质转移入核中，在核内同多种致活基因的启动子部位紧密结合，进而启动或调控这些基因的表达〔6〕。②旁路途径是指由少数刺激因子诱导激活，受体和配体结合激活NIK，然后IKK1直接被激活的NIK激活并磷酸化，NF-κB又被激活的IKK1磷酸化并进一步裂解，形成P50，并和RelB以二聚体形式转移到核中对相关基因的转录进行调控。③前体蛋白P105相关的活化途径是指该途径信号转导主要由p50的前体蛋白 p105介导，无关IkBα、IkBβ、IkBγ。该通路p105的活化主要依赖IKK复合体的诱导，在此过程中p105通过泛素化成功降解释放具有活性的P50二聚体，然后移位至核内对这些基因的转录进行调控。在IHD中，众多的刺激因素，如缺氧、活性氧(ROS)、前炎性因子、细胞因子等共同作用于这三种活化途径，从而诱发病变区域内的炎症反应。

3NF- κB与血管粥样斑块的形成

3.1NF- κB与血管内皮细胞的损伤受到各种刺激因子作用的血管内皮细胞(VECs)在动脉粥样硬化形成的早期，以急性渗出性炎症为主，血管产生了局部炎症反应。导致其细胞内NF-κB通路的激活，调节多种基因的转录，使细胞黏附因子(ICAM)-1、血管细胞黏附分子(VCAM)-1，趋化因子〔单核细胞趋化蛋白(MCP)-1、IL-8、干扰素γ诱导蛋白(IP)-10〕，生长因子及凋亡相关蛋白等表达增强，诱发并放大了炎性反应〔7，8〕；其中ICAM-1在白细胞对管壁内皮细胞的黏附过程中起到关键作用，随后造成血管壁的损伤和功能障碍；同型半胱氨酸在循环血液中升高，通过激活NF-κB促进C反应蛋白、IL等炎性细胞因子的分泌，加重了单核细胞在早期粥样斑块内浸润，有助于斑块的形成〔9〕；循环血液中的低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)及其氧化物ox-LDL具有致炎作用，Yurdagul等〔10〕证实ox-LDL可以诱发NF-κB活性、促炎基因的表达和单核细胞在早期斑块内的积聚，加速斑块的形成，同时参与动脉斑块下一步的炎性反应；成小凤等〔11〕通过用阿托伐他汀钙抑制巨噬细胞吞噬ox-LDL减少了泡沫细胞的形成，而其作用机制被证实是通过调节NF-κB通路的活性程度实现的。

血管粥样斑块的形成又是一个慢性增生性炎性反应过程，NF-κB信号通路的大量激活，加速了斑块内炎性反应的进程，致使血管中层平滑肌细胞(VSMCs)大量增生及细胞外基质的过度合成，导致血管壁上粥样斑块突向管腔，造成血流的降低。

3.2NF- κB与粥样斑块的稳定性急性冠脉综合征(ACS)的危险因素主要取决于粥样斑块的稳定程度；斑块内的炎症级联反应是粥样斑块不稳定的显著因素，功能紊乱的冠状动脉内皮细胞所释放的趋化因子(MCP-1、IL-8、IP-10)，使包括单核细胞及淋巴细胞等炎性细胞被召集，并且促进巨噬细胞分泌基质金属蛋白酶类，这些因素都导致了粥样斑块的不稳定性，既往的研究证实基质金属蛋白酶(MMP)是导致粥样斑块破裂的关键因素，其主要机制是裂解粥样斑块表面的基质纤维帽，导致不稳定斑块的形成〔12，13〕。近期有研究发现，溶血磷脂酸(LPA)可以通过ERK1/2信号通路促进转录因子NF-κB的活性，进而上调MMP-9的表达，加重了粥样斑块的不稳定性。高灵利等〔14〕研究发现不稳定软斑组血清中 NF-κB 比稳定性硬斑组明显增高，且随着人体颈动脉斑块的从无到有，从硬斑到软斑，NF-κB含量逐渐递增。而这一作用可能与 NF-κB 能与靶基因的启动子或增强子 κB 位点结合、诱发靶基因的转录有关，活化的 NF-κB 诱导大量炎症因子过度表达，促进斑块纤维帽中平滑肌细胞大量凋亡。Liu等〔15〕研究证实在 NF-κB信号通路基因表达活动中，CARM-1在急性冠脉综合征病理过程中起到关键的作用，并可以诱发粥样斑块的不稳定性；CARM-1作为一个辅助激活蛋白促进 NF-κB从属性基因的表达，诱发一些趋化因子，如IP-10、MCP-1、IL-8等使粥样斑块的不稳定性增加；而在其随后的研究中还发现，橄榄油中的抗氧化剂多酚类物质羟基酪醇(HT)可以通过抑制 NF-κB信号的转录，减少MMP-9的释放及单核细胞在斑块内的侵袭，从而起到稳定斑块、保护心肌的作用〔16〕。

4NF-κB与ACS的形成

炎性过程在ACS形成过程中起关键性的作用，斑块内炎性细胞、炎性物质可能会导致斑块破裂或糜烂,成为诱发闭塞性血栓形成的促发因素〔17〕。VCAM-1 诱导的炎症细胞可以作用于已成形的粥样硬化斑块中除泡沫细胞外的其他细胞及间质成分，增加了斑块的不稳定性而诱发斑块破裂〔18〕。 同时血浆中sVCAM-1可能通过促进NF-κB的活化而导致各种促粥样硬化的细胞因子和趋化因子的生成,最终促进了ACS的发生。研究发现，与正常人相比，ACS患者的血管内皮细胞中TLR2,NF-κB 及 IL-6这些与炎症活动调节有关的信号通路或细胞因子的mRNA水平明显偏高〔19〕；值得注意的是NF-κB通路的活化可以促进 TNF-α，ICAM-1、VCAM-1、MCP-1、IL-8、IP-10、ICAM等的产生，同时TNF-α、IL-1等又通过刺激NF-κB通路活化，形成联级放大效应，加重了斑块区域的炎性反应，诱发ACS的形成。Zeng等〔20〕在复制家兔心肌缺血/复氧模型的实验中观测到在缺血再灌注损伤心肌区域，产生大量活性氧ROS，从而激活NF-κB信号通路，通过增强自噬基因介导心肌细胞自噬作用，加重心肌损伤。Cirillo等〔21〕研究证实血管活性因子Apelin-13可能通过激活G蛋白转录因子NF-κB轴，从而提高组织因子的mRNA转录水平，增加组织因子对ACS的效应；既往研究表明，组织因子可以通过促进受损冠脉内皮细胞的血栓形成参与ACS一系列的反应过程，但其分子机制尚未完全清楚。当心脏微血管内皮细胞收到缺血、缺氧时，通过激活NF-κB通路，促进趋化因子CXCL10基因转录，诱导炎症、参与心肌梗死的病理过程〔22〕。

众所周知，NF-κB 参与促炎、抗凋亡过程，同时NF-κB还具有抗坏死的作用，最近研究证实胰岛素正是通过降低IκB的水平、促进P65亚基的磷酸化、增加P65的转录等一系列调控NF-κB通路的方式，在缺血性心肌细胞中发挥抗心肌坏死作用，而当加入NF-κB抑制剂BAY 11-7082 后，上述效应消失〔23〕。在复制大鼠持续性冠脉阻滞模型中，研究者检测到共有656个基因发生变异性调节，其中由NF-κB依赖基因有254个，134个基因表现为上调、120个基因表现为下调。而NF-κB的调节水平在2 h后开始，3～4 h达峰。NF-κB通过上调热休克蛋白70.1在最初的冠脉阻滞模型中，起到保护心肌细胞、抗细胞凋亡的作用〔24〕。编码P50亚基的NF-κB1基因调控着体内重要的抗炎蛋白P50，P50蛋白通过抑制前炎性趋化因子TNF-α、IL-12,刺激抗感染趋化因子IL10的转录发挥抗感染作用，在对1140汉族患有冠心病的成年人研究中，发现当NF-κB基因起始区域发生突变时(NFKB1-94 ins/del ATTG)，不仅影响P50蛋白的合成，同时会增加人体发生冠心病的风险〔25〕。

当对IHD恢复血流灌注或心脏移植后，仍然不能避免心肌细胞的损伤，此过程称之为缺血再灌注损伤。心肌缺血再灌注损伤的分子机制是由于缺血的心肌细胞恢复血流后发生的氧化应激通过一系列信号途径激活NF-κB,使心肌细胞的过度炎性反应，导致循环血液中中性粒细胞及吞噬细胞等炎性细胞在受损的心肌细胞内募集，促进炎性细胞因子的大量分泌。有研究者也证实运用内源性PPAR-γ配体及环格列酮干预缺血再灌注损伤模型，可以降低心肌炎性面积、减轻心肌损伤程度，该过程是抑制NF-κB活性，减少了中性粒细胞的渗出及炎性因子IL-6、IL-1β的产生，从而减轻了相应心肌的炎性反应〔26〕。近期的研究还发现，在缺乏TLR-3的大鼠模型体内，缺血再灌注损伤并未诱导使NF-κB活性增加。TLR-3在急性心肌梗死及缺血再灌注损伤中扮演重要角色，其分子机制可能与激活了NF-κB信号通路及细胞凋亡信号有关，而调整TLR-3可能成为改善心脏病人心肌损伤的有效途径〔27〕。三七皂甙R1同样可以通过抑制P65蛋白及其前提蛋白的水平，起到抗心肌缺血再灌注损伤的效果〔28〕。

5NF-κB对IHD治疗的影响

近年来关于阻断 NF-κB通路保护心肌细胞的研究得到关注；目前对 IκB 的蛋白酶体降解的特异性抑制剂治疗已显示了良好的效果，可以有效阻止NF-κB的激活。此外，如吡咯烷二硫代氨基甲酸抗氧化剂、维生素C、E或阿司匹林已广泛用于心脏损伤的研究。

在缺血后药物处理，发挥保护心肌细胞的作用中肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)抑制剂与他汀类药物成为近期研究的热点之一，其主要机制可能通过NF-κB的减少在心脏疾病中表现出有益的效果。替米沙坦可以通过NF-κB和TGFβ信号通路调控急性心肌缺血的炎性反应和后期预防梗死后心肌的纤维化〔29，30〕；Cao等〔31〕运用AGEs抑制剂吡哆胺干预的MI组可以显著降低大鼠心肌梗死边界区域心肌细胞的NF-κB活性，降低其炎性因子的分泌水平，进而减少心肌梗死面积；心肌梗死中，心肌细胞的自噬作用是重要的抑制心肌重塑的机制，其通过自噬作用增强剂抑制NF-κB的活动、减轻了心肌梗死区域的炎性反应〔32〕。这些结果均提示NF-κB信号通路在ACS的治疗中起到重要作用。

在中药抗心肌缺血治疗中，植物人参提取物人参皂甙Rb3具有保护心肌细胞，抗IHD的作用。其具体机制可能是通过阻滞p65亚单位转录及IκB的磷酸化，抑制NF-κB信号途径，从而减低炎性因子IL-6,TNF-α,MCP-1,MMP-2 和 MMP-9等的表达有关〔33〕。有研究者复制冠心病大鼠模型时，运用丹芪滴丸干预的冠心病组比单纯冠心病组，NF-κB活性明显降低，前炎性反应因子及游离的活性脂质物质含量也下调，最终达到改善冠心病远期预后的目的〔34〕。在异丙肾上腺素诱导大鼠心肌缺血的模型中，运用蒽贝素及鼠尾草酸预先处理后，可以下调NF-κB活性水平，抑制细胞凋亡，发挥心肌保护作用〔35〕。

目前，IHD的药物治疗，存在着联合用药、药物副反应等众多问题，有鉴于此，基因治疗IHD在心肌血运重建、抗心肌纤维化、抗心肌凋亡方面，提供一种更好的选择。NO是扩张血管、保护心肌细胞的信号分子，其有效作用机制是内皮一氧化氮合酶(eNOS)的产生，有研究发现通过增强eNOS基因的转录水平，可以降低TGF-β1,p27 及NF-κB蛋白，抑制细胞凋亡、缩小心肌细胞纤维化的范围〔36〕。

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〔2015-10-20修回〕

(编辑滕欣航)

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81550036)；蚌埠医学院科技发展基金(Bykf 13A16)；蚌埠医学院研究生创新课题(Byycxz1503)

通讯作者：王洪巨(1966-)，男，博士，硕士生导师，主要从事心血管疾病临床研究。

〔中图分类号〕R363.2

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)12-3051-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.12.107

第一作者：李辉(1989-)，男，在读硕士，主要从事心血管疾病的临床及基础研究。