NF-κB与中性粒细胞凋亡的研究进展*

章婧婧 邵丽萍 童婷婷 刘丽莎 尹瑞瑞 姜丽娜 赵云霞

蚌埠医学院，安徽省蚌埠市 233030

中性粒细胞(Polymorphonuclear neutrophil，PMN)是在人体免疫机制中发挥重要作用的炎性细胞，但其释放的炎性因子也有可能对人体造成损害。目前有研究认为，NF-κB可能与中性粒细胞的凋亡机制有着莫大的联系。NF-κB是一种广泛存在于多种细胞中的核转录因子，NF-κB参与炎性和免疫反应，调节多种与炎症相关的细胞因子、趋化作用因子、黏附蛋白因子、免疫受体蛋白、氧化应激相关酶以及急性蛋白等表达，也是PMN激活核内信号传导最后共同通路之一，它能对中性粒细胞的凋亡起到抑制作用，同时其抑制剂也能促进PMN凋亡。因此，通过研究NF-κB在细胞内参与凋亡的机制，可能为临床治疗中性粒细胞造成的炎症性疾病提供新的看法和理论依据。为分析NF-κB与中细粒细胞凋亡的机制，本文对NF-κB激活机制、中性粒细胞凋亡及NF-κB与中性粒细胞凋亡的研究进展进行综述。

1 NF-κB生物学特性与其相关激活机制

1.1 NF-κB生物学特性 NF-κB是一种具有调节转录作用的核转录因子，广泛存在于各种细胞。作为信号传导通道的枢纽，在人体的细胞增殖、细胞分化以及细胞凋亡、炎症反应、肿瘤相关疾病发生及其发展等方面都发挥了十分显著的作用[1-2]。NF-κB系统主要是由NF-κB家族及其抑制物IκB家族共同组成的。在哺乳动物中NF-κB家族中有五位成员分别是：NF-κB1(p105/p50)、NF-κB2(p100/p52)、Rel-A(p65)、Rel-B和c-Rel。这些成员都具有高度保守的RHD，位于 NF-κB分子的 N端，大约由三百多个氨基酸残基构成，包括二聚体化功能域、DNA结合功能域以及部分核定位信号，可与家族其他成员以及IκB亚单位结合[3]。NF-κB有很多种的组合形式，每种组合所具备的转录激活特性也大不相同，它们关于调节基因的特异性也不一样。其中，最广泛的是由p65和p50亚基异源二聚体组成，是发挥其生物学功能的最主要的组合形式。其次P50的前体蛋白的 C末端包含了锚定蛋白的重复序列，此序列经限制性蛋白水解这组蛋白可成为较短的具有DNA结合活性的蛋白，变为成熟的p50[2]。而p65在其蛋白C末端有可以转录激活的区域，这使得其能直接作用于转录原件从而激活转录过程[4]促进p50和DNA之间的结合。IκB是NF-κB的强抑制物，与其相关的蛋白家族成员包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBδ、Bcl-3和 NF-κB2(p100)和 NF-κB(p105)的羟基末端区域[2]。这些家族成员分子含有5～7个约30个氨基酸的ankyrin重复序列，这些重复序列是与NF-κB蛋白RHD区域相互作用的必要部位，IκB通过非共价覆盖NF-κB上的核定位信号从而阻止NF-κB的核转位[4]。

1.2 NF-κB激活机制 近十年来有关于NF-κB激活机制及其抑制剂的研究取得了一些突出的进展， NF-κB通路的激活主要受经典通路及非经典通路(又称替代通路)的控制与调节——这是两条关键途径，它们相互独立又彼此协调[5]。

在经典途径中，NF-κB的激活受其胞浆中抑制蛋白IκB的调控，其与IκB结合形成无活性的三聚体，即NF-κB-IκBs，从而滞留于静止期细胞浆中。目前认为NF-κB信号通路的激活因子有TNF、IL-1、病毒、放射线、氧自由基、细菌脂多糖(LPS)、神经生长因子、紫外光、氧化剂、细菌、发育性改变、神经毒性肽、神经递质、神经营养因子免疫刺激剂等。当受到激活因子刺激时，NF-κB-IκBs复合物被激活，从而使IκB迅速磷酸化， 磷酸化的IκB泛素化，最后泛素化的IκB在蛋白酶作用下发生降解，降解后的IκB丧失了对NF-κB的抑制作用，NF-κB解离出来，NF-κB的主要存在形式为p50和p65(ReIA)组成的二聚体，从细胞质转移至细胞核，活化的NF-κB能与DNA链上的特定序列特异性结合促进相应基因的转录，可促进其下游靶基因[6]，如TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、GM-CSF、G-CSF[7]。非经典途径是通过受体信号和IKKa激活，使蛋白激酶IKKa被磷酸化，NF-κBp100被磷酸化降解，最终形成NF-eB的p52/RelB异源二聚体。同时又可以使NF-eBp105被磷酸化降解，形成NF-κBp50/RelB异源二聚体，生成的p52和p50都进入细胞核从而调节其中下游靶基因。

NF-κB信号通路参与多种生物学过程，其中经典途径在细胞增殖、凋亡、突变和炎症反应等生理病理过程中，以及在心血管疾病和肿瘤发生发展过程中都有着重要的生理病理意义。而非经典型通路参与了机体抗炎并且可以调控淋巴结的生长和发育。因此，关于NF-κB的抑制剂的研究被认为是现阶段临床新型药物开发的一个重要靶点。

2 NF-κB与中性粒细胞凋亡相关关系

2.1 中性粒细胞凋亡机制 PMN来源于骨髓的造血干细胞，在骨髓中分化发育后，进入血液或组织中，是血细胞中寿命最短的终末分化细胞，也是机体中运动频繁、吞噬迅速、胞质内富含丰富的毒性颗粒的炎性细胞。并且在机体非特异性免疫防御中发挥着重要的保护作用，当机体受到病原体的感染后，中性粒细胞会对免疫细胞产生募集作用，迅速到达感染部位，进而活化大量的炎性趋化因子，如IL-8/CXCL8、ITAC/CXCL11、干扰素等，然后对多种免疫细胞产生定向趋化作用，然后PMN在感染部位通过直接或者间接与Fcγ、补体受体识别病原体后，吞噬病原体菌，发挥了对细菌的杀灭作用。除外，PMN还可以通过形成肉芽肿、胞外陷阱(NET)等帮助宿主来对抗病原体菌的感染。在适应性免疫反应中，PMN是通过自身转化和调节T细胞增殖、分化、死亡[8]。所以，中性粒细胞在免疫防御中可以有效帮助机体抵抗外界病原体的危害。

PMN吞噬病原体菌后发生迅速凋亡，PMN的凋亡是一个受多基因、多因子共同调控的过程，对于炎症的发生、发展和转归有着重大的影响。正常生理情况下，PMN分化成熟后24h内就会启动自发性凋亡[9]。除此之外，PMN可能受到其他一些如LPS、TNF-α、Fas/Fasl途径、凋亡基因、白介素类、干扰素、Caspase蛋白等多种因素的影响，促进或者抑制PMN的凋亡。PMN的凋亡途径包括了外源性途径(死亡因子受体途径)和内源性途径(线粒体途径)，其中有胞外、胞内信号刺激以及核因子-κB的转录活化等过程的发生，与抑制或促进因子相互协调，共同调控着PMN的凋亡。

凋亡后的PMN会被巨噬细胞吞噬，巨噬细胞吞噬凋亡的中性粒细胞可以分为4个阶段：(1)识别黏附阶段，巨噬细胞识别并最终黏附在凋亡的PMN上；(2)内吞阶段，巨噬细胞伸出伪足捕捉凋亡的PMN，导致两细胞膜的相互融合；(3)消化阶段，被吞噬的PMN进一步移向巨噬细胞的内部，然后被降解；(4)残体外排阶段，不能被巨噬细胞消化的PMN成分形成残体，排出巨噬细胞外[10]。但是，在这一吞噬过程中，巨噬细胞还会释放各种抑炎因子，迅速消除炎症并减轻凋亡的PMN对机体的毒害作用，有利于免疫细胞新陈代谢。所以，PMN凋亡是对机体最小的损伤方式，但是如果凋亡延迟的PMN不能够及时被巨噬细胞吞噬消除，PMN就可能会发生继发性坏死，释放出各种毒性内容物，进一步对宿主细胞产生持续性以及更严重的损伤，加重了炎性反应的发生。

2.2 NF-κB对中性粒细胞凋亡的作用 抑制PMN凋亡的机制现今尚不能明确，可能与多种表达失调的炎症因子有关，PMN凋亡机制与NF-κB的关系受到较高关注。NF-κB是一种在调控PMN自发性凋亡和炎症反应过程中基因表达的关键因子。NF-κB的活化对细胞主要起到抑制作用，其次起到促进作用。它是广泛存在于多种细胞内的核转录因子，在静息状态下，NF-κB存在于细胞的细胞质中，不呈现活性的状态，因此不具有基因转录的作用。但当其受到炎症或其他的免疫因子刺激后，存在于细胞质内的NF-κB被激活活化，成为游离的因子，进入到细胞核内。陶善东等人[11]指出NF-κB的游离活化与IκB蛋白因子有着一定的联系。IκB蛋白在细胞未受到刺激的状态下时结合在NF-κB的核定位序列中，IκB蛋白与NF-κB结合形成同源或异源二聚体等复合物，使得NF-κB滞留在细胞质中。当细胞受到刺激后IκB蛋白因子与NF-κB解离，NF-κB进入细胞核，在细胞核内的靶基因上与启动子或增强子上的特异性序列相结合，参与调控靶基因有关的转录和表达。在其实验研究中，NF-κB通过参与调控趋化因子、细胞激酶以及细胞黏附分子的转录等来调控各种细胞的凋亡。由此我们可以知道，NF-κB与核内细胞死亡信号基因结合，抑制其转录，在细胞受到刺激的情况下保护细胞免受刺激因子的诱导而凋亡，同时也产生对凋亡信息的抗性，从而实现了NF-κB抑制PMN凋亡的作用。此外，也有相关学者认为NF-ΚB抑制细胞凋亡是一个复杂的过程，其方式主要表现为上调或诱导凋亡基因的表达，各种因子如TNFR、 IAPs (细胞凋亡抑制蛋白)、Bcl-2家族等都与NF-κB的核内抑制凋亡过程有关。然而，PMN凋亡途径不管如何，最后都会进入一个步骤，也就是Caspase-3的活化。发挥效应性的Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7 激活细胞核内的限制性核酸内切酶，从而使DNA链断裂，最终使细胞结构全面解体。而各种因子参与NF-KB抑制细胞凋亡，关键在于阻止最后一个途径的发生，如细胞凋亡抑制蛋白(IAPs)， 就是通过与Caspase-3，Caspase-7 结合，阻止Caspase-9活化，从而起到抗细胞凋亡的作用。除此之外，TRAF家族中的TRAF2也同样在NF-κB激活信号转导过程中扮演着重要的角色。

3 展望

本文的内容主要阐述了NF-κB与PMN凋亡的机制有关，研究其参与PMN凋亡可能为治疗和预防多种与其相关疾病提供新方向。在多种疾病中，部分发病机制与PMN凋亡有关。目前，NF-κB抑制PMN凋亡的机制以及促进其凋亡机制目前尚未完全明了，因此NF-κB与PMN凋亡的研究具有广阔的前景；是否可通过以NF-κB为靶点来调节PMN的寿命，促进PMN凋亡而达到治疗炎症相关疾病的目的，为疾病治疗提供新的思路和依据。