【摘要】 核因子κB（nuclear factorkappa B，NFκB ）是一个广泛存在于细胞中具有多向调节作用的核转录因子，在细胞生长分化、增殖、凋亡、免疫应答、炎症反应等生理及病理过程中发挥重要的调节作用。NFκB的活化是炎症反应的中心环节，NFκB 的过度活化与许多急慢性炎性相关疾病的发生发展密切相关。近年的研究显示NFκB 在眼科多种疾病的发病机制中占有重要的地位，尤其是眼表疾病、青光眼、葡萄膜病、白内障、眼底病等，针对NFκB活性的抑制可能成为眼科新型药物的治疗靶点。本文将对NFκB与眼科相关疾病的研究报道进行综述。
【关键词】 NFκB；眼病；炎症
Research progress of NFκB and oculopathy
HongFeng Yuan, XiangGe He
Department of Ophthalmology, Institute of Field Battle Surgery Research, Daping Hospital Affiliated to the Third Military Medical University, ChongQing 400042,China
Correspondence to:XiangGe He. Department of Ophthalmology, Institute of Field Battle Surgery Research, Daping Hospital Affiliated to the Third Military Medical University, ChongQing 400042,[email protected]
AbstractNuclear factor κB(NFκB) regulates the transcription of a wide array of gene products, which is involved in many pathological and physiological processes, such as cell differentiation, proliferation, apoptosis, and immune/inflammatory reactions. Activation of NFκB may be a pivotal event in proinflammatory signal transduction. But, its excessive activation would lead to many diseases with severe chronic/acute inflammatory responses.Recently studies showed that NFκB plays an important role in many eye diseases, such as ocular surface disease, glaucoma, uveitis, cataract, ocular fundus disease and so on. The inhibition of NFκB activity may be a new therapeutic target in ophthalmology. The present article reviewed the research advances of NFκB and relevant oculopathy.
KEYWORDS: nuclear factor κB; oculopathy; inflammation
Yuan HF, He XG.
引言
核因子κB（nuclear factorkappa B，NFκB）是1986年从B淋巴细胞核抽提物中发现的能与免疫球蛋白k链基因增强子κB序列特异结合，并促进k链基因表达的核蛋白因子。NFκB几乎存在于所有细胞中，参与调控细胞的众多生理及病理过程，能与调控细胞分化和生长、免疫应答、炎症反应、细胞粘附和细胞凋亡所必需的许多细胞因子、粘附因子等基因启动子或增强子部位的κB位点特异性结合，启动和调节这些基因的转录，在机体的生长发育、免疫应答、炎症反应和肿瘤生长等方面发挥着重要的作用[1]。NFκB在眼科多种疾病的发生、发展及转归中占有重要的角色，包括眼表疾病、青光眼、葡萄膜病、白内障、眼底病等，近年来有关NFκB与眼科相关疾病的研究报道也逐渐增多，针对NFκB活性的抑制可能成为眼科新型药物的治疗靶点。
1核因子κB的研究进展
1.1 NFκB/Rel蛋白家族
NFκB系由两种Rel家族蛋白构成的二聚体蛋白质。根据结构、功能和合成方式等方面的差异，可将Rel蛋白家族分成两类：一类是前体蛋白P105和P100，其C末端含锚蛋白重复序列，可通过ATP依赖的蛋白水解过程裂解，变为成熟的P50和P52。该类蛋白缺乏反式激活结构域，无独立激活基因转录的功能；另一类是RelA(P65)、Rel(cRel)、vRel和RelB，其C末端含有1个或多个反式激活域，具有激活基因转录的功能。上述各亚基的N末端均含有一个约300个氨基酸的Rel同源结构域。该结构域的主要功能为介导Rel蛋白与DNA间的特异性结合，与NFκB抑制蛋白家族成员相互作用和两亚基间的二聚体化作用，并携有参与活化的NFκB由细胞质向细胞核的转移的核定位信号[1,2]。Rel蛋白间可形成多种形式的二聚体，如P50/RelA、P50/P50和RelA/Rel等，其中由P50/P65组成的异源二聚体是最经典的NFκB二聚体，其在细胞中的含量以及与kB基序的亲合力均远远高于其它二聚体，在转录调控中发挥重要作用。
1.2 IkB抑制蛋白家族
IκB抑制蛋白家族的功能主要是对NFκB的活化起抑制作用[2]，其成员包括：IκBα/MAD3、IκBβ、p105/IκBγ、p100/IκBδ、IκBε和Bcl3等。该抑制蛋白家族均拥有1个保守的结构域，在该结构域内有5～8个与Rel蛋白相互作用的锚蛋白重复序列和与降解有关的C端PEST序列。
1.3 NFκB活化的调节
细胞在未受到刺激时，细胞质中的NFκB处于未活化状态，NFκB的P65亚基与IκB蛋白结合，可覆盖P50亚基的核定位信号，使NFκB与IκB形成三聚体复合体而被"囚禁"在细胞质中，不能发挥转录调节功能。当受到细胞因子（如TNFα、IL1β和IL2）、有丝分裂原、内毒素、病毒蛋白、过氧化物等细胞外信号刺激时，蛋白激酶（IKKs）被激活，致使IκBa 磷酸化并在26S蛋白酶小体的作用下发生裂解，NFκB随即迅速从细胞质移位到细胞核。入核的NFκB二聚体与靶基因上的κB位点结合，从而促进相关基因的转录[1,2]。另外，含有P105或P100的二聚体，在蛋白激酶的作用下P105或P100前体也可发生磷酸化并在蛋白酶小体的作用下，蛋白的羧基末端水解产生活化的NFκB二聚体，进而发生核易位。在体内，NFκB的活化过程受到精细的调控，其中反馈调控是主要的调节方式。目前发现的主要有两种调控途径：（1）正反馈途径：NFκB活化后，可增强TNFα和IL1β基因的转录，使TNFα和IL1β的产生和释放增多，而增加的TNFα和IL1β则会进一步刺激细胞NFκB的活化，从而行成一个正反馈NFκB活化途径；（2）负反馈途径：IκBα和P105基因的启动子中含多个NFκB结合序列，NFκB在促进目的基因转录的同时，可特异性地促进IκBα和P105基因的表达，从而抑制NFκB的活化产生负反馈作用。这种负反馈机制在炎症反应中极为重要，可以下调细胞NFκB的活性，避免NFκB过度活化，从而终止炎症介质的转录，限制急性炎症反应以及过度炎症反应；此外，NFκB的活化，也可使P50同源二聚体生成增多。此二聚体不能被IκB有效结合，且缺乏转录激活区，进入细胞核后，可与NFκB竞争性结合kB序列，抑制NFκB的转录活性。在细胞外，LPS、TNFα和IL1β能刺激反向调节细胞因子IL10的产生。后者能阻断内毒素诱导单核细胞中NFκB的活化，抑制细胞因子的产生，限制急性炎症反应。
1.4 NFκB的功能
1.4.1 NFκB在炎症反应和免疫应答中的作用
现已证实，NFκB可高效诱导多种细胞因子（如IL1、IL2、IL6、IL12、IFNβ、TNFα）、粘附分子（如ICAM1、VCAM1和ELAM1）、趋化因子（如IL8、补体C3和单核细胞趋化因子）、免疫识别受体和急性期反应蛋白编码基因的表达，同时对参与炎症反应放大与延续（即级联瀑布效应）的多种酶基因的表达也具有重要的调控作用[1]。NFκB通过调控上述基因的表达，进而影响机体的炎症反应，调控T、B细胞的增殖、生长和分化，在体液和细胞免疫中发挥重要的作用。许多炎性相关性疾病，如（类）风湿性关节炎、多发性硬化症、多发性神经根炎、哮喘、炎性肠道疾病、脓毒症、肾小球性肾炎、牛皮癣和全身性炎症反应综合征等急慢性炎性相关疾病的发生及发展过程中，均与NFκB过度／或持续激活密切相关[3]。在这些疾病的病理生理机制的研究过程中，均可发现NFκB呈现过度激活，大量胞浆内的NFκB复合物易位进入细胞核内，诱导前炎症介质、炎症介质和免疫相关基因的转录与表达，进而趋化大量的中性粒细胞等炎性细胞浸润、聚积于炎症部位，诱导产生如一氧化氮和前列腺素等炎性效应分子，最终造成炎症反应。另外值得注意的是，NFκB还可刺激TNFα和IL1β等细胞因子的表达，反过来这些细胞因子又是NFκB的刺激剂，可进一步活化NFκB，造成持续或放大的炎症反应。
1.4.2 NFκB在细胞凋亡和增殖中的作用
NFκB在细胞凋亡中的作用很复杂，具有双重作用。NFκB一方面可直接上调凋亡抑制因子、TNF受体相关因子、锌指蛋白A20、Bcl2同系物等抗凋亡基因的表达[4]。NFκB/Rel基因缺失或含有NFκB/Rel抑制剂的培养细胞，在受到TNFα刺激时，则不能产生抗凋亡因子，细胞极易发生凋亡，导致细胞存活力明显下降。放疗和化疗可激活NFκB的转录，使A1/Bfl1的表达增加，而增高的A1/Bfl1又可抑制线粒体释放细胞色素c，降低caspase3的活性，使肿瘤细胞对放疗和化疗的敏感性下降[5]，即NFκB的激活可抑制肿瘤细胞凋亡。另外，NFκB还可直接激活细胞周期素D1的表达，调节细胞由G1期向S期过渡，在细胞增殖中起重要的作用。另一方面，NFκB在某些环境下促进细胞的凋亡[6]，最直接的原因就是NFκB可以刺激凋亡诱导基因及死亡受体4和5的表达，同时NFκB还能直接诱导IL1、TNFα及iNOS等具有促进细胞凋亡的炎症介质和酶的转录。在某些情况下，P65对某些抗凋亡基因及物质的抑制作用远远大于其促进作用。研究表明在许多类型的细胞中NFκB可以增强P53诱导的细胞凋亡，肿瘤抑制因子ARF通过ATR/Chk1的激活调节NFκB的活性从而抑制BclxL的表达，最终可以增强TNF诱导的细胞凋亡。
1.5 NFκB的拮抗策略
由于NFκB的活化与许多疾病的发病机制密切相关，因此抑制NFκB的活化就成为这些疾病的新型治疗靶点。目前主要有以下几类NFκB抑制剂[7]：（1）抗氧化剂：常用的抗氧化剂包括：BHA、DMPO、DFO、DDTC、DPTC等。（2）拮抗IKK活性：IKK是NFκB活化通路中的关键激酶，已证实许多抑制剂是通过抑制IKK激酶的活化，达到抑制NFκB活化的目的。包括环戊烯前列腺素、阿司匹林、免疫调节药等。（3）抑制蛋白酶小体的活性：蛋白酶小体是一种具有多种催化功能的蛋白酶复合物，已磷酸化并泛素化的IκB可被26S蛋白酶小体降解，所以抑制26S蛋白酶小体的活性可以起到抑制NFκB活化的作用。包括Bortezomib、Lactacystin、Epoxomicin和TMC95A等都是抑制蛋白酶小体裂解活性的抑制剂。（4）抑制IκB的降解及增加IκB的合成：如阿司匹林、水杨酸钠、大黄素、α色素细胞刺激素、花生四烯酸等可以直接抑制IκB降解，而糖皮质激素可以激活IκBα的基因表达。（5）抑制NFκB与DNA结合：针对NFκB顺式作用元件采用圈套策略设计的双链寡核苷酸，可以特异性地与NFκB结合，从而抑制NFκB与目的基因的结合。
2 NFκB与眼科疾病的研究进展
2.1 NFκB与角膜病
LPS是G+细菌的主要内毒素，是造成细菌性角膜炎的主要因素，Wu等[8]在LPS诱导的大鼠角膜炎的模型中发现，LPS可导致明显的角膜炎病理改变，包括角膜水肿，明显的炎症细胞浸润及胶原纤维排列紊乱，RTPCR的方法显示TNFα mRNA的表达在LPS处理后0.5h增加，在6h达到高峰，72h恢复正常。免疫组化法显示NFκB阳性细胞在LPS处理后0.5h出现，3h达高峰并持续到12h，72h后恢复正常。Wu认为LPS通过诱导NFκB的活化使TNFα过度表达从而导致角膜炎的发生。Bitko等[9]发现人角膜上皮细胞可以感染呼吸道合胞病毒（RSV），而在感染后6h角膜上皮细胞NFκB蛋白含量大幅度的增加，18h达到正常的6倍，36h达10倍，同时可伴有TNFα，IL8，MIP1α，IL6及IL1β等炎症介子的增加。NFκB的活化与RSV所致的病毒性角膜炎密切相关。Rajala等[10]在流行性角结膜的研究中发现，腺病毒19可明显增加角膜细胞NFκB的活化，使胞NFκB转位入核从而调节炎症相关基因的表达，从而产生角膜炎症反应。Li等[11]的研究发现角膜HSV1型病毒感染激活NFκB,导致IL6, IL8和TNFα的分泌增加，从而加重角膜炎症反应。在角膜化学烧伤的病理生理学机制中，NFκB活化使角膜炎症反应加剧，造成角膜溃疡、角膜穿孔及角膜斑痕形成。Saika等[12]利用Smad7腺病毒表达载体治疗小鼠的角膜碱烧伤，结果发现Smad7促进角膜烧伤的恢复，明显减轻角膜斑痕、溃疡及新生血管的程度，在细胞培养的研究中发现Smad7明显抑制角膜细胞NFκB的核转位，从而抑制NFκB所启动的炎症相关基因的转录，进而减轻角膜损伤。Saika等[13]利用NFκB抑制剂SN50治疗小鼠角膜碱烧伤，SN50明显抑制局部细胞NFκB的激活，减轻上皮的缺损及溃疡的形成，与对照组相比，炎症细胞的浸润、基底膜的破坏、炎症介子的产生及基质金属蛋白酶的产生都明显减低。Zaidi等[14]发现戴角膜接触镜产生的低氧环境增加绿脓杆菌与角膜上皮细胞的接触及内吞作用，与低氧的时间及程度呈正比，其机制与角膜上皮细胞的上皮囊性纤维化跨膜通道调节因子（CFTR）表达增强及NFκB的核转位有关。IKKs是调节NFκB活化的重要因素，IKKs活化使IκBα 磷酸化并在26S蛋白酶小体的作用下发生裂解，NFκB随即迅速从细胞质移位到细胞核内，发挥调节基因转录的作用。IKKα是哺乳类动物角膜及结膜发育的重要物质，缺乏IKKa的的角膜及结膜细胞严重分化不良，角膜及结膜组织P50的染色为阴性。排斥反应是角膜移植失败的主要因素，而炎症介子又是造成排斥反应的重要成分，Sagoo等[15]的研究表明TNFα及IL1可刺激角膜内皮细胞NFκB的活化，上调iNOS的表达，从而增加NO的合成导致角膜内皮细胞的凋亡，抑制NFκB活化可能是治疗角膜排斥反应新的作用靶点。
2.2 NFκB与泪腺及结膜病
Kase等[16]的研究发现在正常人的结膜上皮细胞中,NFκB的活性亚单P65表达阳性,主要分布于胞浆中,而在流行性角结膜炎患者的结膜上皮细胞中,P65的表达主要分布于核内。由于NFκB的活化是导致炎症反应放大的关键因素，因此流行性角结膜炎患者结膜出现重度炎症反应的原因与NFκB的活化密切相关。Fukuda等[17]认为在春季卡他性结膜炎的发病机制中，IL4和IL13通过抑制NFκB的活化减低MMP3等的分泌，从而刺激结膜巨乳头形成及泪液分泌的增加。Ciprandi等[18]在对氮卓斯汀治疗过敏性结膜炎的研究中发现，氮卓斯汀通过抑制肥大细胞内Ca2+释放和NFκB的活化，从而抑制炎性介质的释放，减轻局部组织水肿、嗜酸性粒细胞浸润及粘液分泌等症状。
Alves等[19]研究糖尿病鼠的泪腺及泪膜改变，认为糖化产物及受体的增加以及NFκB的激活，是导致泪腺结构及功能的破坏及泪膜异常的重要原因。此外，对Sjogren综合征患者的涎腺研究时，发现腺泡结构明显破坏，并伴有NFκB活性显著增高，认为与NFκB活化激活基质金属蛋白质酶9有关,抑制NFκB活性可能成为一种新的治疗方法。
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