核转录因子-κB及其调控因子在多囊卵巢综合征中的研究进展

严思思，丁锦丽，杨菁

(武汉大学人民医院生殖医学中心 湖北省辅助生殖与胚胎发育医学临床研究中心，武汉 430060)

多囊卵巢综合征(PCOS)是一种复杂且常见的多因素内分泌疾病，影响了6%～10%的育龄期女性[1]。PCOS的临床表现多样，通常包括月经稀发、无排卵或闭经、窦卵泡增多、黄体生成素(LH)分泌过多或卵泡刺激素(FSH)水平相对较低、多毛、痤疮及胰岛素抵抗等[2]。此外，PCOS的病理生理包括了下丘脑-垂体-性腺轴异常，卵巢颗粒细胞功能障碍，以及各种代谢紊乱包括雄激素过多、低度慢性炎症和胰岛素抵抗(IR)等[3-5]。研究表明，核转录因子-κB(NF-κB)在炎症调节中发挥关键作用，并与IR、卵巢颗粒细胞的凋亡有密切关联[6]。目前，PCOS机制中涉及到的IR、慢性炎症、卵巢颗粒细胞凋亡与NF-κB之间的关系缺乏系统性整理，现就这方面的研究综述如下，旨在为PCOS的临床用药提供分子生物学参考。

一、NF-κB的生物学特征

NF-κB属于同源二聚体或异源二聚体转录因子家族中的一类核转录因子，NF-κB家族主要由5个成员组成(c-Rel、RelB、p50、p52和p65)，它们共有一个N端负责与DNA结合的同源二聚和异源二聚化的Rel同源域(RHD)。NF-κB二聚体能和多种基因的启动子和增强子中的κB位点结合，并通过募集激活或抑制因子进而调节转录过程[7]。调控基因表达所必需的转录激活域(TAD)仅存在于p65、c-Rel和RelB中，p50和p52由于缺乏TAD则负向调控转录过程。

NF-κB的抑制单位IκB主要由8个成员组成：3种典型的IκB蛋白(IκBα、IκBβ和IκBɛ)、两种前体蛋白(p100和p105)以及非典型的IκB蛋白(Bcl-3、IκBγ和IκB-R)。它们在大多数细胞中以无活性复合物存在于胞浆中，并通过其C末端特定锚定蛋白的重复序列和NF-κB进行结合。IκB是NF-κB诱导的基因表达的主要控制因子，且能立即和已形成的NF-κB转录复合物发生作用，从而快速为病原体或炎症刺激反应提供分子转换。

IκB上游的IκB激酶(IKK)是激活NF-κB系统的重要激酶。IKK属于丝氨酸/苏氨酸激酶，包含两个高度同源的亚基(IKK-α和IKK-β)以及调节亚基 IKK-γ(亦称为NEMO，是NF-κB的基本调节序列)。IκB的磷酸化，主要受到IKK-α和IKK-β的调节，此两种激酶的序列具有高度同源性(约50%)。IKK-β包含一个保守的泛素样结构域(ULD)，这对于其催化激活IκB至关重要。IKK-α对于NF-κB的激活是必不可少的，并且还可以减弱IKK-β诱发的NF-κB激活。

NF-κB信号转导由一系列正调控元素和负调控元素组成。在正常的细胞中，NF-κB与抑制性IκB蛋白结合以无活性的形式存在于胞浆中。当细胞受到外界信号(如致炎细胞因子、细菌、病毒及某些理化因素等)刺激时，NF-κB被快速激活后导致IκB蛋白磷酸化，随后IκB蛋白降解并释放NF-κB，降解后的NF-κB易位至细胞核从而诱导靶基因表达，进一步调节机体的免疫应答、炎症反应和细胞凋亡等过程。

二、NF-κB参与PCOS患者的IR

IR是指各种因素导致的胰岛素促进器官、组织和细胞摄取利用葡萄糖的能力缺损的状态。研究表明，IR在PCOS的病理生理中发挥了重要作用[8]。PCOS的IR主要由胰岛素和胰岛素受体结合后信号传导过程发生障碍引起，发生机制较为复杂，可能涉及了胰岛素调节葡萄糖代谢的全过程，其中任何环节受损均可能导致IR[9]。

研究表明，NF-κB和IKK-β是参与IR的主要调节因子[10]。IKK-β可使胰岛素受体底物(IRS-1)第307位的苏氨酸磷酸化，从而使酪氨酸磷酸化受损，使胰岛素信号由胰岛素受体通过IRS-1向下游的磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)传递异常，进而导致了IR[11]。Arkan等[12]认为肝脏特异性IKK-β缺失的小鼠肝脏中保持相对胰岛素敏感性，但肌肉和脂肪组织中出现IR。Yuan等[13]研究发现肿瘤坏死因子α(TNF-α)与其受体TNFR结合可以诱导IRS-1丝氨酸残基的磷酸化，并激活IKK-β/NF-κB途径，这是IR主要的细胞内调节方式。另有研究表明，患有PCOS的女性NF-κB p65和核内NF-κB表达升高，而IκB表达降低，这是由于血糖升高所致[14]。同时，张燕等[15]也认为NF-κB作为重要的转录因子在PCOS糖脂代谢紊乱的发生发展中发挥了重要作用。

三、NF-κB调节PCOS患者的低度慢性炎症

众所周知，NF-κB在炎症反应中发挥了至关重要的作用。而越来越多证据表明，炎症现在已成为PCOS发病机理的重要因素，PCOS患者血清中炎症因子显著升高[16-17]。NF-κB介导的炎症信号通路是调控炎症的经典信号通路，在细胞受到内外源性刺激后，IκBα发生降解，释放NF-κB p65进入细胞核，通过与转录调控元件结合激活下游多个炎症基因的转录及蛋白合成，进而促进PCOS患者炎症进展[18]。研究发现，NF-κB信号通路通过炎症反应介导PCOS患者血管内皮损伤[19]。另外，激活NF-κB信号还可以导致PCOS患者血清和卵巢颗粒细胞中炎症因子增加[20-21]。在PCOS女性中，葡萄糖的摄入可以激活氧化应激并诱导TNF-α、IL-6和CRP释放，另外活性氧(ROS)产生增多，ROS诱导的氧化应激是已知的NF-κB激活剂，也可刺激炎症反应[22]。然而，白藜芦醇[23]、二甲双胍[18]和槲皮素[24]等可以通过抑制NF-κB及其调控的基因产物而具有抗炎作用，进而对PCOS显示出良好的治疗作用。

四、PCOS患者中IR和低度慢性炎症

目前认为，多种炎症因子参与了IR的发生发展过程，IR和低度慢性炎症有密切联系。有文献报道，PCOS患者血清中多种炎症因子增高，且IR患者升高更显著[16]。TNF-α主要在脂肪细胞中合成，是引起IR最重要的促炎介质之一。通过不同途径(JNK和ERK-1/2)增加IRS-1的磷酸化，活化的NF-κB在细胞质中与IκB分离后核易位，进一步影响了胰岛素信号的传导过程[25]。急性期反应蛋白又称CRP，由单核细胞和脂肪组织产生。Simon等[26]研究表明CRP可以通过激活NF-κB、激活蛋白-1(AP-1)等途径抑制酪氨酸磷酸化，导致IR的发生。白介素-6(IL-6)是一种多效性细胞因子，主要由脂肪组织产生，并与IL-6受体相结合发挥作用。IL-6可作用于PI3K和MAPK信号传导途径，通过促进MAPK途径各个组分(P38、JNK、MEK和ERK)的表达进一步降低IRS-1的活性，从而导致IR[27]。改善IR的药物如二甲双胍[19]和吡格列酮[28]可以降低PCOS患者血清中TNF-α、CRP和IL-6的水平。Shorakae等[29]和Repaci等[30]研究认为炎症因子可能与NF-κB相互作用共同参与了PCOS患者糖脂代谢紊乱，干扰NF-κB驱动的炎症可以减轻2型糖尿病并降低血糖以及IR[31]。以上研究表明IR与NF-κB的炎症调控密切相关，NF-κB的激活使炎症因子的表达增多，IKK复合物的活性增强后，进一步加重了IR。

五、NF-κB对PCOS患者中细胞凋亡的影响

PCOS亦是以排卵障碍为特点的疾病，且PCOS与细胞凋亡有着密切联系。NF-κB广泛参与细胞凋亡的信号传导过程，对细胞凋亡存在双向调节作用，既可以促进也可以抑制细胞凋亡。刘秀兰等[5]和Chi等[32]研究证实，PCOS大鼠卵巢IκBα表达下降，促使NF-κB过度活化，促进凋亡蛋白表达增加，进而诱导细胞凋亡。同时活化的NF-κB可以激活其下游的抗凋亡基因BCL-2，过度表达的BCL-2及BCL-2与NF-κB形成的BCL-2-NF-κB复合物可以抑制细胞凋亡，这可能在PCOS发病机制中发挥重要作用。同时，亦有研究表明高迁移率族蛋白1(HMGB1)可能通过激活NF-κB，促进大鼠卵巢颗粒细胞凋亡，进而导致PCOS[33]。

六、NF-κB在PCOS治疗中的作用机制

NF-κB在PCOS患者IR、低度慢性炎症及细胞凋亡中均发挥了重要作用，因此通过抑制NF-κB的活性来改善PCOS患者的预后成为治疗PCOS的新靶点。目前，治疗PCOS的NF-κB抑制剂主要包括以下几种：(1)胰岛素增敏剂(如二甲双胍和PPARγ激动剂)：Ciaraldi等[18]认为二甲双胍可以通过抑制PI3K依赖的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路来抑制IκB的磷酸化，使NF-κB的活性得到抑制，最终减少炎症因子的产生。此外，吡格列酮能抑制NF-κB的活性，从而抑制炎症因子的表达[27]。(2)他汀类药物(阿托伐他汀等)：可以使NF-κB失活，促进PPARγ表达上调，进而抑制炎症因子和炎症介质的释放[34]。(3)血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素受体1拮抗剂(氯沙坦和卡托普利等)：可以通过抑制IκB的降解，进一步抑制NF-κB的活性。(4)IκBα磷酸化位点的显性突变体(重组突变型IκBα逆转录病毒)可以保护胰岛β细胞免受细胞因子的损害，其磷酸化位点的丧失致使与其结合的NF-κB无法解离而激活[35]。(5)其他：抗氧化治疗，可以抑制IKK复合物的激活。另外还可以使用IKK-β的抑制剂(如阿司匹林等)。

综上所述，NF-κB及其对PCOS调控机制方面的研究已经取得了颇为满意的进展，NF-κB与PCOS中的IR、低度慢性炎症之间的联系已经较为明确，但其与卵巢颗粒细胞凋亡之间的关系仍有待深入研究。因此，进一步探究NF-κB及其在PCOS中的作用机制，有利于我们研发特异性的NF-κB抑制剂，为寻找治疗PCOS的新靶点，为PCOS的临床治疗奠定基础。