核因子-κB在脑出血后继发性脑损伤中作用的研究进展

廖远生，吴成翰



核因子-κB在脑出血后继发性脑损伤中作用的研究进展

廖远生，吴成翰

福建中医药大学附属第二人民医院(福州 350003)，E-mail：294882985@qq.com

摘要：核因子-κB(NF-κB)是一种广泛存在于真核细胞内，能将信息从胞浆传至胞核引起相应基因表达的重要转录因子，在机体免疫和炎症反应、细胞凋亡等有关基因转录过程中具有重要的调控作用。脑出血诱导了NF-κB的激活，活化的NF-κB参与炎性反应、诱导细胞凋亡、介导自由基损伤等机制加重了脑出血后继发性脑损伤。NF-κB将为脑出血后继发性脑损伤的病理生理机制及治疗开辟新途径。

关键词：脑出血；核因子-κB；炎症反应；细胞凋亡；自由基损伤

脑出血(intracerebral hemmorhage，ICH)是指原发性非外伤性脑实质内的出血，是发病率、致残率和死亡率都很高的一种常见病，严重威胁着人类的生命和生活质量[1]。ICH引起脑组织的损伤除了脑血肿的占位效应影响外，另一个重要因素就是出血后的继发性损伤：如出血后的局部血流改变、炎症反应、凝血酶以及自由基的级联反应等都可能是继发性损伤的原因[2-4]。而脑出血后细胞因子的表达也被认为是继发性损伤的主要原因之一，这一点较缺血性脑损伤更为明显[5]。核因子-κB(NF-κB)是近年来发现的一种重要的多向性转录因子，活化后能进入细胞核内并与DNA结合，从而促进多种靶基因的转录[6]，参与炎症反应、免疫反应、细胞凋亡和自由基损伤等病理生理过程[7]。国内外研究已经表明，NF-κB存在于脑血管内皮细胞、神经元和胶质细胞中，当中枢神经系统遭受破坏如脑出血或脑缺血时，可被特异性激活，与脑组织再灌注损伤的炎症机制密切相关。

1NF-κB的生物学特性

NF-κB最初是由Sen等[8]研究发现并命名的。它是普遍存在于真核细胞中的多基因调节因子，因其能够与B细胞免疫球蛋白的k轻链基因增强子κB序列特异性结合而得名。NF-κB通常以无活性状态存在于细胞质中，在多种炎性细胞因子及其他刺激因素作用下被激活，并向细胞核内富集，具有调控细胞因子、黏附分子等基因的表达，进而影响机体的免疫反应、炎性反应、细胞凋亡等生物学功能。

1.1NF-κB的结构NF-κB是一个基因转录因子家族，包括NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB和C-Rel 5个家族成员。成员单体分子互相结合后，再与其抑制因子IκB结合，形成无活性的三聚体而储存于细胞浆中。在各种因素刺激作用下被激活，以同源或异源二聚体的形式形成NF-κB活性分子[9]。每一个蛋白分子成员均有约300个氨基酸残基的Rel同源区(Rel homology region，RHR)，RHR是NF-κB蛋白的功能结构域，主要包括了与DNA结合、二聚体化及与抑制蛋白IkB结合的区域。

1.2NF-κB的生理功能NF-κB是一种多功能转录因子，可被诱导产生，并对很多基因均可发挥中心性转录调节作用，从而参与诸多生理病理过程，如免疫、组织稳态、炎症等。从而在分子、细胞水平，调节细胞的生存、增殖分化和凋亡，尤其是参与免疫反应和炎症反应的基因转录。NF-κB是通过免疫细胞因子、炎性细胞因子、趋化细胞因子、黏附分子等生物活性蛋白来表达调控的。NF-κB直接诱导或与其他转录因子协同作用而调节各种蛋白基因的转录。

1.3NF-κB的激活机制在真核细胞中，NF-κB是以无活性状态的三聚体滞留于细胞质内[10]。当细胞受到细胞因子、炎症介质及氧化应激等刺激时，引起抑制蛋白IκB磷酸化后，再与泛素结合，通过蛋白酶小体被降解而从NF-κB -IκB三聚体复合物中脱除，导致NF-κB二聚体去抑制而激活，并从胞浆中移入胞核，启动相应基因的转录，发挥转录激活功能[11]。NF-κB可能的激活通路[12]见图1。

图1　NF-κB可能的激活通路

2NF-κB在脑出血后继发性脑损伤中的作用

NF-κB是一种在机体受到应激性刺激后活化并参与调控一系列基因转录的关键性核转录因子。在神经系统中，NF-κB广泛存在于神经细胞、星型胶质细胞和小胶细胞质中[13]。近年来NF-κB在神经系统疾病中的作用越来越受到重视，脑出血后周围组织继发性损伤与NF-κB的持续活化与表达明显相关，NF-κB参与了这种损伤的病理生理过程。NF-κB被激活，活化后的NF-κB可通过促进炎症反应、诱导细胞凋亡、介导自由基损伤等机制加重脑损伤。

2.1促进炎症反应NF-κB是炎性反应调节过程中的重要转录因子，在脑出血(ICH)后短时间内即会出现NF-κB的活化[14]，并通过编码肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1(IL-1)等促炎因子的表达参与ICH后的炎性反应过程。然而TNF-α和IL-1又是NF-κB的激活物，因此它们与NF-κB共同形成了一个正反馈系统，进一步造成恶性循环加重对血肿灶周脑组织造成损害[15]。研究表明脑损伤后炎性介质的大量表达与脑组织继发损伤程度关系密切[16]。NF-κB通过级联扩大的炎性反应加重了ICH后脑组织的继发性损伤，在此过程中扮演了重要的角色。杨文海等[17]在脑出血大鼠的模型研究中，发现ICH后6 h血肿周围组织NF-κB开始表达，3 d达到高峰，并可见到有炎性细胞特别是中性粒细胞在脑出血后6 h～12 h开始浸润，48 h～72 h达高峰，进一步证明了NF-κB的表达可促进炎症反应，加重ICH后继发性脑损伤。Hickenbottom等[6]研究发现ICH时，在数分钟内即达到血肿高峰，1 h即开始出现继发性炎症反应，在出血后2 h就可见到局部的NF-κB激活，于8 h出现广泛性激活。在出血后几天，NF-κB的激活进一步增强，加重了脑损伤。石秋艳等[18]在研究大鼠ICH时，发现出血后3 h就有NF-κB活化，大量NF-κB阳性细胞出现在血肿周围，72 h就已经达到高峰，此后逐渐衰减，在7 d时下降迅速，从而显示在ICH后NF-κB亦被激活，这种持续性的活化可能参与ICH后炎症反应所致脑损伤的病理生理过程，从而导致脑损伤进一步加重。

2.2诱导细胞凋亡细胞凋亡又称为细胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)，是机体细胞生理性死亡和病理性损害的一种特殊的死亡形式。其发生过程主要包含了细胞皱缩、染色质浓缩、核裂解成碎片最终形成凋亡小体。细胞凋亡过程是可以由基因调控从而实现细胞自我消亡。机体许多的生理活动的分子基础，均可见到NF-κB参与调控基因的转录，尤其是炎性因子[19]。众多研究表明，细胞凋亡机制参与了ICH继发性脑损伤，且作用时间长，损伤范围也较广[20-22]。刘宗超等[14]研究指出在ICH后那些变性濒死的细胞(包括凋亡细胞)均有很大程度上的NF-κB活化，NF-κB活化在6 h时明显增加并开始进入核内发挥作用，12 h时就有大量凋亡细胞出现，从而揭露了脑出血后NF-κB的活化与细胞凋亡密切相关。Baldwin[23]在研究大鼠实验时，发现12 h后有神经细胞凋亡出现，12 h～24 h凋亡达高峰；NF-κB的DNA结合活性在2 h～12 h提高了好几倍，往后逐渐减少；给予药物阻断NF-κB的核移位后，发现细胞凋亡显著减少，进而证明了NF-κB的活化能加重由细胞兴奋毒性所引发的凋亡。Hickenbottom等[6]在ICH模型制作时，采用了自体血二次注射法诱导脑出血模型，在术后的4 d时，发现血肿区周围可检测到NF-κB水平较术前升高，时术前的1.8倍～2.5倍，NF-κB的激活是在包含碎裂DNA的TUNEL阳性细胞，从而揭示了脑出血后细胞凋亡机制与NF-κB有相关性。

2.3介导自由基损伤在炎性因子的作用下，脑出血灶周组织会产生大量的活性氧和自由基，进而加重损伤区的脑组织损害[24]。研究表明脑出血可能诱导诱导型一氧化氮合酶过度表达，而诱导型一氧化氮合酶基因启动子中含有NF-κB结合位点。NF-κB的激活又可进一步促使诱导型一氧化氮合酶产生自由基，使炎症反应不断扩大。Kim等[25]在研究中，采用脂多糖刺激体外培养的神经细胞和小胶质细胞，NF-κB被激活后进一步诱导神经细胞表达COX-2、小胶质细胞表达诱导型一氧化氮合酶从而导致细胞死亡。

3小结

NF-κB作为一种重要的核转录因子，在脑出血后通过促进炎症反应、诱导细胞凋亡及介导自由基损伤等机制参与了ICH继发性损伤。因此有理由相信，随着对NF-κB的深入研究，有望为脑出血后继发性脑损伤的病理生理机制及治疗开辟新途径。

参考文献：

[1]张苏明，闵喆，熊永洁.中国脑出血的防治：挑战与策略[J].中国神经免疫学和神经病学杂志，2012，19(3)：155-157.

[2]Wu CH，Yang RL，Huang SY，et al.Analysis of thrombin-antithrombin complex contents in plasma and hematoma fluid of hypertensive intracerebral hemorrhage patients after clot removal[J].European Journal of Neurology，2011，18(8)：1060-1066.

[3]Xue M，Del Bigio MR．Intracortical hemorrhage injury in rats：relationship between blood fractions and brain cell death[J].Stroke，2000，31：1721-1727．

[4]杨瑞玲，吴成翰，王开宇.脑出血中风闭、脱证患者血浆及血肿引流液凝血酶-抗凝血酶复合物表达临床观察[J].中国中西医结合杂志，2012，32(3)：339-343.

[5]Zheng Z，Lee JE，Yenari MA．Stroke：molecular mechanisms and potential targets for treatment[J]．Curr Mol Med，2003，3：362-372．

[6]Hickenbottom S，Gotta J，Strong R，et al.Nuclear factor-κB and cell death after experimental intracerebral hemorrhage in rats[J].Stroke，1999，30(11)：2472-2477.

[7]Sun Z，Andersson R.NF-kappa B activation and inhibition：a review[J].Shock，2002，18(2)：99-106.

[8]Sen B，Baltimore D.Inducibility of kappa immunoglobulin enhancer-binding protein NF-kappa B by a posttranslational mechanism[J].Cell，1986，47(6)：921-928.

[9]Rothwarf DM，Karin M.The NF-kappa B activation pathway：a paradigmin information transfer from membrane to nucleus[J]．Sci STKE，1999，4(5)：201-206．

[10]Hacker H，Karin M.Regulation and function of IKK and IKK-related kinases[J].Sci STKE，2006，13(357)：34-42．

[11]Huang B，Yang XD，Lang A，et al.Posttranslational modifications of NF-κB：another layer of regulation for NF-κB signaling pathway[J].Cell Signal，2010，22(9)：1282-1290．

[12]Thanos D，Maniatis T.NF -κB：a lesson in family values[J].Cell，1995，80：529.

[13]O’Neill LA，Kaltschmidt C.NF-Kappa B：a crucial transcription factor for glial and neuronal cell function [J].Trends Neurosci，1997，20(6)：252-258.

[14]刘宗超，饶明俐，周官恩.实验性脑出血中NF-κB的动态表达及其与凋亡的关系[J].中风与神经疾病杂志，2007，24：288-290.

[15]肖国华，危静.急性脑损伤大鼠脑组织核转录因子-κB活性与肿瘤坏死因子α蛋白表达的变化[J].中国危重病急救医学，2005，17：307-308.

[16]Stover JF，Schoning B，Sakowitz OW，et al.Effects of tacrolimus on hemispheric water content and cerebrosp inal fluid levels of glutamate，hypoxanthine，interleukin-6，and tumor necrosis actor-alpha following controlled cortical impact injury in rats[J].J Neurosurg，2001，94：782-787.

[17]杨文海，宁显忠，王媛媛，等.核转录因子κB在大鼠脑出血后血肿周围组织中的表达及水蛭素的保护作用[J].中西医结合心脑血管病杂志，2008，6(12)：1436-1437.

[18]石秋艳，李倩，姜进克，等.促红细胞生成素对大鼠脑出血炎症反应的抑制作用及机制[J].中国康复医学杂志，2009，24(8)：727-730.

[19]Yun KJ，Koh DJ，Kim SH，et al.Anti-inflammatory effects of sinapic acid through the suppression of inducible nitric oxide synthase，cycloxygase-2，and proinflammatory cytokiners expressions via nuclear factor-kappa B inactivation[J].Agric Food Chem，2008，56(21)：10265-10272.

[20]Nakashima K，Ysmashitas K，Uesgi S，et al.Temporal and spatial profile of apoptotic cell death in transient intracerebral masslesion of the rat[J].J Neurotrauma，1999，16(2)：143-151.

[21]Matsushita K，Meng W，Wang X，et al.Evidence for apoptosis after intercerebral hemorrhage in rat striatum[J].J Cereb Blood Flow Metab，2000，20(2)：396-404.

[22]Xue M，Del Bigio MR.Intracerebral injection of autologous whole blood in rats：time course of inflsmmstion and cell death[J].Neurosci Lett，2000，283(3)：230-232.

[23]Baldwin AS Jr.The NF-kappa B and I kappa B proteins;new discoveries and insights[J].Annu Rev Immunol，1996，14：649-683.

[24]Neumar RW.Molecular mechanisma of ischemic neuronal injury[J].Ann Emerg Med，2000，36(5)：483-506.

[25]Kim EJ，Kwon KJ，Park JY，et al.Effects of peroxisome proliferators-activated receptor agonists on LPS-induced neuronal death in mixed cortical neurons：associated with iNOS and COX-2[J].Brain Res，2002，941(1-2)：1-10.

(本文编辑郭怀印)

中图分类号：R743.3R255.2

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.11.020

文章编号：1672-1349(2016)11-1246-03

(收稿日期：2015-12-26)