核轉錄因子與心肌

摘 要：核轉錄因子NF-κB由Sen等在1986年首先發現于B淋巴細胞，它可與免疫球蛋白的κ輕鏈基因增強子10bp DNA序列(5′-GGGACTTTCC-3′)特異結合，調控免疫球蛋白κ輕鏈的轉錄^[1]。NF-κB活化存在正負反饋兩種途徑。例如炎癥刺激時可使內皮細胞的NF-κB活化，促進內皮細胞分泌TNF-α，而TNF-α又是NF-κB的激活劑，通過正反饋作用，進一步激活NF-κB，增加其他細胞因子的分泌，引起級聯反應(cascades)。而負反饋途徑主要是ⅠκBα亞基的增加及P50同源二聚體的增多，與NF-κB競爭結合κB序列從而抑制其活性^[2]。NF-κB在心肌細胞中扮有重要的角色，其與心肌細胞凋亡、心肌缺血-再灌注、心肌中的抑制劑等有著密不可分的關系。對這幾個方面做一簡述。

關鍵詞：NF-κB；TNF-α；心肌細胞凋亡；心肌缺血-再灌注損傷

中圖分類號：R542.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2197(2008)08-000-00

1 FκB與心肌細胞凋亡

細胞凋亡(apopotosis)是多細胞有機體為調控機體發育、維護內環境穩定，由基因控制的細胞主動的一種程序性的死亡過程。

張波^[3]等在山羊心臟體外循環模型上發現，缺血再灌注(IR)組主動脈阻斷60min所致的缺血、缺氧，在明顯激活NF-κB的同時，可引起心肌細胞的凋亡與壞死；而缺血預適應(IPC)組在實施IPC后NF-κB活性也有一定程度的升高，但在心臟再缺血60min以及再灌注90min后，NF-κB的活性受到明顯抑制，再灌注后心肌細胞的凋亡與壞死率也顯著減小，從而產生心臟保護效應；IPC+脯氨酸二硫氨基甲酸酯(ProDTC)組在IPC前、IPC過程中應用NF-κB的抑制劑ProDTC后，NF-κB的活性受到明顯抑制，但在再灌注后NF-κB激活明顯，IPC的保護效應消失，心肌細胞凋亡率及壞死率明顯高于IPC組。提示，在IPC過程中，隨缺血次數的增加，NF-κB被激活，反過來會抑制再灌注后的NF-κB激活程度，從而減輕心肌細胞凋亡及壞死，為IR心肌提供一定的保護作用。而IPC中使用ProDTC能特異性地抑制IPC后NF-κB的激活，從而阻斷IPC的保護效應。NF-κB與心肌細胞凋亡關系密切，NF-κB可能是啟動心肌Fas、Fasl等促凋亡基因表達的重要轉錄因子，其激活可以促進上述基因的表達，從而介導細胞凋亡的信號轉導通路。而IPC可通過抑制IR后NF-κB的活化，而上調抗凋亡因子Bcl2表達程度，從而起到抗凋亡作用^[4]。

Bcl2是最重要的抑制細胞凋亡的基因，其編碼的蛋白質可抑制細胞凋亡和延長細胞壽命。TNF-α可刺激心肌細胞使I-κB降解而激活NF-κB，導致依賴NF-κB激活的基因轉錄和與核DNA的結合增加，誘導心肌細胞發生凋亡^[5]。而Bcl2的腺病毒介導基因的轉錄阻止了新生心肌細胞被TNF-α誘導的凋亡，NF-κB的核DNA結合活性在表達Bcl2的心肌細胞中顯著增強，并伴隨I-κB蛋白水平降低，Bcl2介導的I-κB喪失可被蛋白酶小體抑制物lactacystin阻斷，NF-κB的活性被抑制。

近年隨著分子生物學的進展，關于NF-κB參與凋亡調控的機制研究正不斷深入。有結果提示NF-κB可能與心肌細胞凋亡有關：①NF-κB激活劑(TNF-α)可介導心肌細胞凋亡；②誘導心肌細胞凋亡的過程中伴有NF-κB的活化；③Fas、Fasl等促凋亡基因的啟動子含有NF-κB結合位點；④通過抑制NF-κB的活化可降低缺氧誘導的抗凋亡因子Bcl2表達的下降幅度。

2 NF-κB與心肌缺血-再灌注損傷

在心臟手術過程中常常發生不同程度的心肌缺血再灌注損傷。其中，NF-κB是心肌缺血再灌注過程中的重要調節因子。NF-κB活性的變化直接影響炎癥反應的過程和多種細胞因子的表達水平，從而影響心肌缺血再灌注過程的轉歸。

Li等通過鉗閉離體灌注鼠心的灌注管造成缺血模型，首次發現：單純短暫缺血即可誘發大鼠的離體心臟中出現明顯的NF-κB活化。Li等認為NF-κB在缺血早期的激活可能是一系列炎癥早期基因的快速表達的分子機制，而短暫缺血后的再灌注進一步增加了NFB的激活程度。再灌注時產生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)和IκBβ復合物導致了NF-κB的持續激活。體心臟中出現明顯的NF-κB活化。EMSA顯示缺血后5min，核內NF-κB的活性明顯增高，并持續到缺血30min后，Westen印跡顯示胞漿IκBα蛋白在缺血后4、5、7.5min時顯著降低，在10min后又逐漸恢復。IκBαmRNA水平在缺血10min后上升64%，在缺血30min后上升74%，從而解釋了缺血10min后IκBα的逐漸恢復^[6]。最近研究表明：氧化應激可能通過一特殊的信號途徑激活NF-κB。通常TNF-α和LPS激活NF-κB時，ⅠκBα32和36位絲氨酸殘基發生快速磷酸化，再經遍在酶的作用，最后被蛋白酶小體水解^[7]。有研究發現在心肌缺血再灌注前腹腔注射當歸注射液后可使再灌注心肌HSP表達增強，而NF-κB活性減弱，這些改變又與再灌注心肌超微結構改善、SOD活性增強和MDA含量下降同步出現^[8]。在對照組研究中，我們發現心肌短時間(5min)的單純缺血即引起胞質IκBα水平的明顯降解，同時有相對應的NF-κB的DNA結合活性增加和心肌的眾多細胞因子如TNF-αmRNA的高表達^[9]。

由此看來，NF-κB在心肌缺血-再灌注中既有對機體不利的一面，但可能也參與了諸如IPC等心肌保護機制。目前對其作用機制仍不十分明了，還有待于進一步的研究。

3 NF-κB在心肌中的抑制劑

NF-κB是一個存在于各種組織包括心肌血管內皮細胞中的因子，在正常情況下與其抑制因子(IκB)結合，以非活性狀態存在于胞漿中。當心肌缺血和再灌注時產生的氧自由基可激活NF-κB。NF-κB激活后與IκB解體，進入細胞核，調節相應基因使白細胞粘附因子得以合成與表達，進而使白細胞粘附于血管內皮細胞，并進入組織釋放氧自由基造成心肌組織損傷。

有實驗結果表明^[10]，對照組局部心肌收縮性減低，心肌梗死面積大，缺血再灌注損傷明顯，組織病理學亦呈現特征性的缺血再灌注損傷改變，白細胞粘附和浸潤現象明顯；免疫電泳測定顯示NF-κB活性明顯增高。實驗組使用特異性抑制NF-κB激活制劑PDTC，結果顯示，心肌NF-κB活性明顯降低，白細胞粘附和浸潤減輕，缺血再灌注損傷顯著減輕。這就可以看出核轉錄因子的激活在兔心肌缺血再灌注損傷中起重要作用，抑制其激活有益于心肌保護。有研究表明匹莫苯能改善生存質量，實驗室發現匹莫苯阻止了NF-κB的活性。這說明匹莫苯通過對NF-κB的抑制而抑制前炎性細胞因子的產生^[11]。氨力農也被顯示能降低NF-κB的活化，Cha-nani^[14]等對氨力農和米力農在心肌細胞中的炎癥反應進行研究，選用鼠的心肌細胞經過LPS和TNF-α的處理后，兩者都可誘導NF-κB的表達，用臨床相應的氨力農和米力農進行治療，發現氨力農治療組中NF-κB的表達明顯降低，而米力農治療組中NF-κB的表達卻較前增高，NF-κB所誘導的炎性反應增強。同時也發現洋地黃類藥物能增加炎性反應。

血管緊張素轉化酶抑制劑類藥物是對心力衰竭有明顯肯定性作用的藥物，在幾個研究中發現血管緊張素轉化酶抑制劑類藥物有直接抗炎的作用，用兔子模型對血管緊張素轉化酶抑制劑喹那普利的研究中發現，喹那普利可以明顯降低NF-κB的活性。在其他動物模型中亦可發現血管緊張素轉化酶抑制劑類藥物對心力衰竭后心臟的保護作用^[12]。研究證明心臟是產生內源性NF-κB的主要部位，尤其在心力衰竭的過程中，NF-κB則通過多種途徑來誘導炎性反應和細胞凋亡。Ito^[13]等研究表明抗心律失常藥物胺碘酮也能通過抑制NF-κB的活性來抑制TNF-α和IL-6的產生，從而減少心力衰竭發生過程中危害因子的產生。他汀類降脂藥也是讓心力衰竭病人受益匪淺的藥物，現研究也發現其可通過抑制NF-κB活性來降低TNF-α和IL-6在血漿中的濃度^[14]。Yasuyuk^[15]對一種新的NF-κB抑制劑IMD-0354進行研究，結果顯示IMD-0354通過抑制IκB的磷酸化從而抑制NF-κB的活性，能顯著降低心肌的缺血再灌注損傷。

由些看來，抗氧化劑、蛋白激酶抑制劑、免疫抑制劑都可以抑制NF-κB因子，這些因子對于治療心肌疾病有著看要的作用。目前，其抑制機制還不是很清楚，有待于進一步的深入研究。

綜上所述，NF-κB在心肌細胞中扮演著重要角色，對于NF-κB的研究現在也越來越多，但尚無能夠特異性針對心肌或內皮細胞的NF-κB藥物，用來治療心臟疾病或心肌損傷。隨著近年來對NF-κB以及心臟疾病或心肌損傷與NF-κB相互關系的研究的深入開展，必將有助于對NF-κB的充分利用。

參考文獻：

[1] 張波，王志農，等.核轉錄因子κB對羊缺血預適應心肌細胞凋亡的影響[J].中華外科雜志，2005，43(2)：101~102.

[2] Zechner D，Craig R，Hanford DS，et al.[J].Jbil Chem，1998，273(14)：8232~8239.

[3] Li C，Browder W，Kao RL. Early activation of transcription factor.NF-kB duringische miainper fused rat heart [J].Am J Physiol，1999，276(2)：543~552.

[4] 王成夭，王焱林，等.當歸對大鼠缺血再灌注心肌HSP70和NF-kB的影響[J].中華外科雜志，2005，26(1)：31~34.

[5] 汪永義，薛松，等.NF-kB激活在大鼠心肌細胞缺血再灌注損傷中的意義[J].中華實驗外科雜志，2004，21(5)：560~577.

[6] 王云，渠川錚，等.抑制核轉錄因子減輕心肌缺血再灌注損傷[J].中華胸心血管外科雜志，2001，17(2)：105~106.

(責任編輯：陳涌濤)