在细胞的活化增殖及分子过程中,某种特定的转录可能受控于某种特定的转录调节蛋白质因子。一种转录调节因子在不同的细胞中表现出各种不同的生物学效应。NF-κB是一种具有多向性调节作用的蛋白质因子,参与基因尤其是与机体防疫反应有关的基因表达调控。除免疫细胞外,全身许多组织细胞,包括肾脏的组织细胞在内均存在NF-κB的转录调控。近几年来,有关NF-κB的研究及其与肾脏疾病的关系有了一定的研究进展。
1 NF-κB的构成
NF-κB最早是从B细胞的核抽提物中发现的一种能与免疫球蛋白κ链基因的增强子κB序列(GGGACTTTCC)特异性结合的核蛋白因子,因而称为NF-κB[1]。此因子与κ序列的特异性结合后,促进κ轻链基因的表达。但后来越来越多的证据表明,这一因子可启动众多基因转录。人们已发现许多组织细胞及病毒增强子和启动子存在NF-κB的作用位点(κ bmotif)[2]。
研究发现,NF-κB活性只存在于细胞核的抽提物中,胞质中NF-κB以无活性状态存在。NF-κB是由多肽链P50与P65两亚基形成的二聚体,包括P50同源二聚体,P65同源二聚体及P50-P65异源二聚体,而发挥生理作用的是P50-P65异源二聚体。胞质中的的NF-κB可与一种抑制因子(IκB)结合,从而稳定地存在于细胞质中。这种形式的NF-κB为一异源多聚体,P50-01P65-IκB-α(37KD)或1kB-β(43KD)。多聚体中IκB类抑制因子的存在可阻遏P50-P65复合物的二聚体化和NF-κB的活性丧失[3,4]。P50来源于蛋白前体P105,P105经蛋白水解等加工成熟后成为P50。它产氨基酸残基与Rel原癌基因表达的蛋白同源,称Rel同源区,内含DNA结合区域,二聚体区域及核定位信号[5]。P65属Rel原癌基因表达产物,是Rel蛋白,它含有转录活化区域[6]。
2 NF-κB的活化
在静息细胞中,NF-κB的P65亚基与IκB蛋白结合,覆盖P50蛋白的核定位信号,使NF-κB与IκB形成的复合体留在细胞内。研究表明,在IκB的许多成员中,最重要的是IκB--α及IκB-β,其具有特征性的锚蛋白重复序列,可与P65结合[6,7]。IκB--α及IκB-β与NF-κB解离后被降解,但NF-κB可反馈调节迅速合成IκB-α,使短时间内又恢复到原来水平。而IκB-β则不受NF-κB反馈调节。NF-κB由胞质进入胞核必须首先与IκB解离,暴露P50蛋白的核定位信号才能发挥转录调节作用。目前对IκBs的解离降解机制有下述三方面解释:①蛋白质的磷酸化。细胞内IκB与NF-κB的解离和降解需要蛋白激酶参与[8,9];②活性氧可能通过信号传递间接作用于胞质的NF-κB-IκB复合体[9];③遍在蛋白的作用,使与P50-P65结合的IκB遍在蛋白化后降解,使NF-κB活化[6]。NF-κB与DNA增强子参与基因转录后可重新回到胞质内再利用,此过程需新合成IκB。IκB能使DNA结合的P50-P65失活。所以IκB不仅抑制DNAGN nF-κB结合,还诱导其解离,提示IκB可以终止NF-κB介导转录过程,将NF-κB运回胞质[5]。
3 NF-κB参与调控的基因表达
外界刺激因素作用于细胞后,活化NF-κB,继而作用于靶基因,迅速诱导基因表达。NF-κB的活性可通过凝胶迁移率实验(EMSA)测定[10]。实验表明,细胞因子IL-1、IL-2、TNF-α、病毒转录活性蛋白(TAX蛋白)、蛋白酶的一些激活剂(PMA、PHA、LPS等)、过氧化氢、放射性离子和双链RNA等均可激活NF-κB。用抗氧化剂(NAC、PDTC、HMAP等)及蛋白激酶抑制可抑制NF-κB的活性[10,11]。NF-κB与DNA的亲和力很高,使其充分发挥作用。NF-κB活化后与细胞核内的κB位点结合,调控特异的基因转录。然而,NF-κB与DNA的结合力与κB位点碱基保守性有关[12]。NF-κB结合位点的碱基组成为5'-GGG(A/G)(C/A/T)T(C/T)(C/T)CC-3'(括号内为可变碱基),如GM-CSF的κB位点(5'-GAGATTCCAC-3'),第二位是A而不是保守的G,其竞争力大大下降。此GM-CSF的κB位点对基因的转录只起微弱的调节作用[13]。目前发现,NF-κB参与调控多种因子的基因表达。有κB结合位点者如细胞因子(IL-2、IL-2a、IL-6、IL-8和CSF等),细胞粘附分子(VCAM,ICAM,E-selectin),IFN-β,巨噬细胞炎症蛋白(MCP-1)等。有学者研究表明,ApoⅢ、RANTES因子及MnSOD的表达亦与NF-κB调控有关[11,14,15,22]。正是由于NF-κB参与调控众多炎症因子的基因表达,而且某些细胞因子刺激可激活NF-κB,从而使NF-κB在细胞因子网络调节中发挥重要作用。研究NF-κB与细胞因子关系对于阐明疾病的分子机制及防治具有十分重要意义。
4 NF-κB与细胞内信号传递及有关的抑制药物
细胞外刺激一般主要通过三种不同的信号传递途径激活转录因子。①外源程序信号激活转录激酶,如MAP激酶途径;②膜受体或受体结合的激酶使转录因子磷酸化,如JAK/STAT途径;③胞浆中锚定蛋白或抑制性蛋白的磷酸化可释放转录因子如NF-κB途径。NF-κB本身就是一种转录因子,在NF-κB途径中发挥作用。然而,胞外刺激如何激活NF-κB的确切机制仍不十分清楚。有研究发现,IκB的磷酸化能够使复合物NF-κB-IκB解体,NF-κB被活化,IκB迅速降解。Maran等从Hela细胞中选择性地去除双链依赖的蛋白激酶后,双链RNA失去对NF-κB的活化作用。但同时也指出TNFα引起的NF-κB活化与神经鞘磷脂途径和酰基神经鞘氨醇活化有关,而与蛋白激酶无关[27]。另外,一种观点认为,外源性信号通过一条共同途径使IκB失活及NF-κB活化,即促进活性氧中间体(ROI)的生成而激活NF-κB。另外κB样的原癌基因蛋白Bcl-3的活化可能是某些NF-κB发挥功能的先决条件。NF-κB有自身限制性,能诱导IκB形成无活性的锚定物[28]。据此,一些抑制剂用于NF-κB的研究:①抗氧化剂。虽然活性氧中间产物(ROI)如何引起IκB释放仍不清楚。PDTC及HMAP等抗氧化剂,自由基清除剂确定能阻断某些刺激诱导的NF-κB活化[16];②蛋白激酶抑制剂。蛋白激酶激活剂如PMA及蛋白磷酸酶抑制剂均可使IκB蛋白磷酸化,抑制IκB的功能,蛋白激酶抑制剂如TPCR可抑制NF-κB活化[9];③肾上腺皮质激素。皮质激素可抑制NF-κB的活化。有学者研究发现,皮质激素通过增加IκBα蛋白的合成而抑制NF-κB的活性。具体过程可能是皮质激素先与皮质激素受体结合,然后进入细胞核激活MAP-3基因,使IκBα合成增加,IκBα与NF-κB结合,抑制NF-κB进入细胞核。这为皮质激素的作用机理提供了新的认识[26];④中药制剂。我国有人实验证明雷公藤内酯醇能降低体外培养的T淋巴细胞NF-κB活性,但确切机理仍不清楚[17]。随着对NF-κB作用机制的更深入了解,更多的药物用于NF-κB的研究,将利于阐明某些疾病的分子机制。许多中药如雷公藤、大黄、黄芪和当归等具有调节免疫、细胞增殖和凋亡的作用。研究中药对于NF-κB活性的调节作用亦将有利于从分子水平阐明中药的药理机制,开发新的药物。
5 NF-κB与肾脏疾病
最早研究NF-κB转录调控主要是在免疫细胞。特别是NF-κB参与机体免疫应答反应有关的基因转录。主要研究NF-κB在自身免疫性疾病中作用。然而,NF-κB在机体各种组织细胞中广泛存在。在肾脏的肾小球系膜细胞,肾小球上皮细胞,肾小管上皮细胞和由血循环浸入的血液免疫细胞均存在NF-κB的转录调控。浸入肾脏的炎症细胞(中性白细胞、单核巨噬细胞),肾小球的系膜的细胞和肾小球脏层上皮细胞等可自分泌及旁分泌产生多种为症介质


