核转录因子κB及其抑制因子研究

石勤业 郭剑 徐建红

摘要：核转录因子κB（NFκB）是一类具有多向调节作用的转录调控因子，且在多个基因的转录及表达过程中发挥重要作用，与炎性相关疾病、肿瘤、疼痛等相关疾病相关。核转录因子抑制蛋白（IκB）主要由核转录因子κB抑制因子（NFκBIA）基因编码，参与调节NFκB信号通路，抑制NFκB功能，其同样与多种炎症性疾病、自身免疫性疾病及肿瘤的易感性有关。近年来，NFκB及其抑制因子在炎症、免疫及肿瘤等方面的影响一直广受关注。此外，NFκB信号通路与疼痛的调节也关系密切，但具体作用机制尚需进一步研究证实。本文主要对NFκB和IκB的结构、分布及表达情况，以及NFκB及NFκBIA基因在炎性疾病、肿瘤和慢性疼痛等多种疾病中的研究进展进行综述，旨在提高临床对其的认识。

关键词：核转录因子κB;核转录因子κB抑制因子;炎性;肿瘤

中图分类号：R363                                   文献标识码：A                                 DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.22.014

文章编号：1006-1959（2020）22-0045-04

Nuclear Transcription Factor κB and Its Inhibitory Factors

SHI Qin-ye，GUO Jian，XU Jian-hong

（Department of Anesthesiology，the Fourth Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine，

Yiwu 322000，Zhejiang，China）

Abstract：Nuclear factor kappa-B （NFκB） is a multifaceted transcriptional regulator that plays an important role in the transcription and expression of multiple genes and is associated with inflammatory diseases， tumors， pain and other diseases.Nuclear transcription factor inhibitor protein （IκB）， which is encoded by the Nuclear factor kappa-b inhibitor alpha （NFκBIA） gene， is involved in the regulation of the NFκB signaling pathway and the inhibition of NFκB function. It is also associated with a variety of inflammatory， autoimmune， and tumor susceptibility.The role of NFκB and its suppressor （NFκBIA） in inflammation， immunity， and tumor formation has received considerable attention in recent years.The NFκB signaling pathway is also closely related to pain regulation， but further studies are needed to confirm the specific mechanism.The structure， distribution and expression of NFκB and IκB were introduced  and the research progress of NFκB and NFκBIA genes in inflammatory diseases， tumors and chronic pain are reviewed， aiming to improve clinical understanding of them.

Key words：Nuclear factor κappa-B;Nuclear transcription factor κappa B inhibitor;Inflammation; Tumor

核轉录因子κB（nuclear factor κappa-B，NFκB）由NFκB基因编码，是一类具有多向调节作用的转录调控因子家族，在多个基因的转录及表达过程中发挥重要作用。1986年，NFκB首次被Sen R和Baltimore D从B细胞核中提取出来，因其能结合免疫球蛋白κ增强子的轻链基因，与细菌脂多糖（bacterial lipopolysaccharide，LPS）和放线菌酮联合作用导致超诱导，而被命名为核转录因子κB。近年来，NFκB作为最受关注的真核生物转录因子之一，被发现与免疫应答、炎症反应、细胞钙稳态、细胞分化和增殖、细胞凋亡、血管发生、肿瘤侵袭和转移等多个病理生理过程相关[1，2]。核转录因子抑制蛋白（IκB），主要由核转录因子κB抑制因子（nuclear factor kappa-B inhibitor alpha，NFκBIA）基因编码，参与调节NFκB信号通路，抑制NFκB功能。研究证实，IκB同样与多种炎症性疾病、自身免疫性疾病及肿瘤的易感性有关[1，3，4]。本文介绍NFκB和IκB的结构、分布及表达情况，并结合相关文献分析NFκB及NFκBIA基因与炎性疾病、肿瘤和慢性疼痛等多种疾病相关，可为临床诊断、治疗提供基因水平的辅助和治疗方向。

1 NFκB和IκB的结构与分布

人类NFκB家族成员包括5个：p50/p105、p52/p100、p65/RelA、RelB和c-Rel，分别由NFκBl、NFκB2、RELA、RELB和REL基因编码。NFκB转录因子家族的分布各不相同，p65/RelA含量最高，在各种细胞中都有发现;RelB存在于胸腺、淋巴结等淋巴组织中;而c-Rel仅分布于淋巴细胞及造血细胞中。每一个家族成员都拥有与Rel同源域相似的结构区域，大约由300个氨基酸组成，包括DNA结合区、二聚体的结构区和核定位信号区，其复合物可以在细胞内形成同二聚体或异二聚体。

IκB家族含8种蛋白，包括IκBα、IκBβ、IκBε、Bcl-3、IκBζ、IκBNS、IκBγ（p105）、和IκBδ（p100），主要参与调控NFκB的活性。经典IκBs（IκBα、IκBβ及IκBε）的N端结构为信号反应区，区域内含丝氨酸磷酸化和泛素化特异性作用位点，在诱导降解IκB方面具有重要作用。BCL3具有相似的修饰残基，但没有IκBζ和IκBNS。p105和p100的C末端区域甚至在加工前与Rel蛋白形成大型复合物（包括p50和p52）时，也都为它们连接的同源域发挥了IκB的作用。IκBα和IκBβ与含有RelA或c-Rel的NFκB特异性相互作用[5]。相反，BCL-3与NFκB1、NFκB2的同型二聚体特异性相互作用。

2 NFκB活化和失活机制

生理情况下，NFκB只有受到各种细胞外刺激，才可诱导进入细胞核，否则它将作为惰性复合物与IκB家族蛋白相互作用而保留在细胞质中。其活化机制主要分为两大通路：NFκB1、RelA及c-Rel，均由经典通路激活。NFκB2和RelB，主要由非经典通路激活。

2.1经典通路  即经典的IκB激酶复合物（IκB kinase complex，IKK）激酶活化促使IκB磷酸化降解通路。IκBα作为主要的IκB蛋白，在调控NFκB激活的经典途径中非常重要[5]。细胞外信号经过膜受体（肿瘤坏死因子受体超家族，T细胞受体，Toll样受体等）传导到细胞膜内，信号经一些蛋白激酶C-θ、受体相互作用蛋白激酶、转化生长因子、活化激酶1等接头蛋白激活后，可以激活下游的IKK激酶，诱导IκB磷酸化。磷酸化的IκB可以与泛素结合从而实现泛素化，经26S蛋白酶体降解后，可以使NFκB二聚体核易位并解离，从细胞质进入细胞核，与靶基因特异性位点结合，从而启动炎性细胞因子转录与表达，诱发炎症反应[6]。这两条途径都依赖于IKK激酶活性和26S蛋白酶体降解。

2.2非经典通路  又称B细胞受体通路，核心媒介是p52/RelB，即p100加工裂解为p52后导致RelB/p52复合体入核，由某些TNF家族成员引发，激活IKKα磷酸化NFκB2基因产物p100，然后蛋白水解产生p52，导致p52/RelB二聚体入核，此过程不依赖于IKKβ和IKKγ[7]。以上两条途径皆致使NFκB复合物被解离，其二聚体发生核易位，进入细胞核，与靶基因特异性位点结合并肩动转录

3 NFκB与疾病

3.1 NFκB与炎症性疾病  NFκB的活化被认为是应激反应的一部分，在目前已知的各种刺激中，对IL-1/6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）诱导的NFκB激活研究最为详细[6]。一般来说，TNF/NFκB途径涉及配体与特异性跨膜TNF受体（TNFR）的相互作用，后者随后招募一种称为TNF受體相关死亡结构域（TRADD）的蛋白质。该蛋白与肿瘤坏死因子受体相关因子-2（TRAF2）结合，后者反过来激活受体相互作用蛋白（RIP）。RIP直接激活NFκB诱导激酶（NIK）和有丝分裂原激活蛋白激酶激酶（MEKKs），从而诱导IKK的快速磷酸化，启动NFκB活化经典通路。从长远来看，“无束缚”NFκB/Rel复合物转移到细胞核中，单独或与其他转录因子家族（包括AP-1、Ets或STAT）结合，在细胞核中诱导促炎基因表达，如细胞因子IL-1/6、TNF-α和LPS，进而重新刺激和维持炎症。

近年来，NFκB在炎症性疾病中的研究亦取得了一系列进展。有研究发现[8]，NF-κB信号通路与缺氧的炎症基因表达相关。Liu Z等[9]报道了先天性免疫分子表面活性蛋白D通过抑制细胞凋亡和调节NFκB介导的炎症反应在盲肠结扎穿孔诱导的急性胰腺损伤中发挥保护作用。Ota M等[10]提出NFκB和STAT3可在类风湿关节炎患者和类风湿关节炎模型标本的软骨细胞中共激活，TMEM147分子包括断点簇区和酪蛋白激酶2，是NFκB复合物的支架蛋白，可增强其活性。Zhang LM等[11]的研究表明，CYLD基因通过调节NFκB的活化，可能参与关节炎中滑膜炎症的发病机制以及类风湿关节炎类成纤维细胞样滑膜细胞的促炎作用和增殖，且CYLD可能成为类风湿关节炎治疗的潜在靶点。Miyake T等[12]也通过嵌合诱饵策略证明了哮喘炎症和免疫介质的反式激活受NFκB和转录激活因子STAT6的密切调控，抑制NFκB和STAT6激活对哮喘发作有预防作用。

3.2 NFκB与肿瘤  作为一个转录因子家族，NFκB参与调控多种生物反应，在免疫反应和炎症调节中起重要的作用，但越来越多的研究证实NFκB在肿瘤的发生、进展及转移中的同样具有重要作用。一般而言，NFκB在肿瘤中具有双重作用。一方面，NFκB的激活是免疫防御的一部分，可以杀灭肿瘤细胞。另一方面，NFκB在许多类型的肿瘤疾病中均可以发挥多种促癌作用[13]。NFκB的激活受精密调控，正常生理状态下，NFκB只有受到适当的刺激才会被激活，参与上调其靶基因的转录表达。随后，调控机制使NFκB恢复到非活性状态。因此，正常生理状态下，NFκB的活化是一个诱导和短暂的过程。然而，在肿瘤等病理状态下，NFκB活化调节机制功能可能会受损。在这种情况下，NFκB可以发生异常组成性激活，导致参与细胞凋亡、细胞周期调控、粘附或迁移等调控基因表达被解除，与肿瘤的发生、进展及转移密切相关。

在細胞凋亡调控中，NFκB可能通过内源性途径（即线粒体途径）及外源性途径（即细胞死亡受体途径）激活，从而参与一些抑制细胞死亡的基因的转录与表达。研究表明，NFκB可能上调FLICE样抑制蛋白（FLIP）等干扰细胞死亡受体凋亡途径的蛋白表达[14]。与caspase-8相比，FLIP缺乏蛋白酶活性，但能与caspase-8竞争性结合死亡诱导信号复合物（DISC）。因此，FLIP的异常表达阻止了caspase-8向DISC的募集。FLIP的上调机制在许多肿瘤相关研究中都有报道，FLIP的表达可能解释了某些类型肿瘤对死亡受体凋亡的抵抗[14]。其他TNF-α信号级联蛋白如TRAF2和TRAF6也可能是NFκB的靶点。这些蛋白可能导致TNF激活促生存信号。NFκB还可以诱导凋亡抑制因子（IAPs）和具有凋亡抑制作用的Bcl-2家族的一些成员的表达。此外，IAPs（c-IAP1、c-IAP2和XIAP）可以通过直接抑制caspases-3、caspases-6、caspases-7和caspases-9，从而抑制外源性和内源性途径诱导的细胞凋亡。同时，上述机制也是Bcl-2家族抗凋亡成员对抗促凋亡成员A1/BFL1和Bcl-L的分子生物学途径。

研究显示，NFκB也通过调节细胞周期蛋白D1、D2、D3、E（cyclins D1、D2、D3、E）和c-myc、c-mycb等参与细胞周期相关调控基因的表达，促进异常细胞周期的进展。另一方面，在某些情况下NFκB可能具有生长抑制作用。例如，NFκB的激活可以抑制角质形成细胞的增殖[15]。NFκB可诱导细胞粘附分子（ICAM-1，E-selectin）和参与侵袭的蛋白质（基质金属蛋白酶）的表达。NFκB对包括血管内皮生长因子（VEGF）在内的多种血管生成因子具有促进作用，并且还可诱导环氧合酶-2的表达，在结肠癌等许多肿瘤疾病中具有重要意义。国内学者研究发现：NF-κB与膀胱癌的恶性程度有关，可作为判断复发的分子标志物[16]。

4 NFκBIA与疾病

NFκBIA由NFκBIA基因编码，可通过使NFκB核质动力学偏向并阻断NFκB DNA结合等不同的生理途径抑制NFκB信号通路，影响NFκB功能，发挥各种生物学效应[1]。NFκBIA的表达受基因控制和环境因素等多方面诱导。因此，NFκBIA同样也与多种炎症性疾病、自身免疫疾病及肿瘤等发病相关[1，3]。Zhao Q等[17]研究发现，NFκBIA rs12883343基因多态性与中国人群中银屑病关节炎的发病率相关。Lin Y等[18]发现，NFκBIA rs2233406和rs2233409 TT基因型携带者的慢性HBV感染进展风险均增高，可能与突变引起NFκBIA功能下降，导致NFκB通路的激活，从而使在慢性HBV感染患者中引起炎症反应和肝损害增加有关。

5 NFκB信号通路与疼痛

NFκB及其抑制因子与肿瘤的发生及进展密切相关。许多促进肿瘤生长的炎症因子，同样在疼痛调节方面起重要作用。研究证实，NFκB信号通路的抑制可有效降低炎性细胞因子的水平，并减轻疼痛的严重程度[1，19，20]。动物研究证实，NFκB信号也参与神经性病理性疼痛的调节，其信号通路的抑制可有效降低神经性病理性疼痛的严重程度[21]。研究发现，NFκBIA rs8904基因多态性与肺癌患者严重癌性疼痛的发生相关。NFκBIA基因多态性可能导致其编码的IκB蛋白功能的差异性，影响NFκB信号通路调节作用，产生免疫反应及炎症反应的差异，从而对疼痛及阿片类药物的镇痛效应产生差异。国内学则研究发现针刺四关穴能改善NF-κB信号通路，改善大脑动脉血流速度，从而改善偏头痛症状[22]。

6总结

近年来，NFκB及其抑制因子在炎症、免疫及肿瘤等方面的影响一直广受关注。NFκB调控着许多在肿瘤增殖、侵袭和迁移、凋亡等过程中关键基因的表达，也被研究证实与多种炎症性、自身免疫性、肿瘤性疾病的易感性有关。NFκB已成为治疗肿瘤的一个靶点。与此同时，NFκB信号通路与疼痛的调节也关系密切，其信号通路的抑制可有效改善疼痛的严重程度。然而，NFκB信号通路与对疼痛影响的具体作用机制尚需进一步系统的研究证实。

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收稿日期：2020-08-22;修回日期：2020-09-29

编辑/成森

基金项目：1.金华市科技局项目（编号：2018-4-144）;2.义乌市科技局项目（编号：18-3-38）

作者简介：石勤业（1989.8-），男，江西九江人，本科，住院医师，主要从事临床麻醉及疼痛医学研究

通讯作者：徐建红（1968.3-），女，浙江杭州人，硕士，主任医师，主要从事临床麻醉及疼痛医学研究