核轉錄因子-κB通路與妊娠期糖尿病的關系

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核轉錄因子-κB通路與妊娠期糖尿病的關系

周培叢林

[關鍵詞]核轉錄因子-κB；妊娠期糖尿病

作者單位： 230001合肥安徽醫科大學第一附屬醫院婦產科

核轉錄因子-κB(nuclear factor Kappa B,NF-κB)是一類普遍存在的、控制著各種基因轉錄的重要轉錄調節因子,在細胞的信號傳遞和基因的誘導表達過程中起重要作用，NF-κB的不適當表達和激活與各種疾病的發生密切相關[1]。妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠期間首次發生或發現的任何程度的糖耐量異常，包含了一部分妊娠前已患有糖尿病但孕期首次被診斷的患者，其發生率為1%～14%[2]，且呈逐漸增高的趨勢。GDM以其嚴重的母嬰并發癥[3]，而一直廣受關注，近年越來越多的研究顯示NF-κB與GDM的發生、發展有關，現綜述如下。

1NF-κB信號通路

1.1NF-κB通路的組成NF-κB通路包含兩個部分，分別是NF-κB家族及IκB家族。其中NF-κB家族是由NF-κB1(p50及其前體p105)、NF-κB2(p52及其前體p100)、RelA(p65,或NF-κB3)、RelB和Rel(c-Rel)蛋白組成[4,5]，它們分別是由NF-κB1、NF-κB2、RelA、RELB和REL基因編碼，家族成員之間可自由組成同源/異源二聚體。每個家族成員在N-端都擁有一個高度保守的Rel同源結構域，該區域是其與DNA結合以及形成二聚體的關鍵部位。此外，在RelA、RelB和cRel中存在著轉錄激活區域，它對基因的表達有著促進作用。而在P50和P52中則不存在轉錄激活區域，且它們的同源二聚體可抑制轉錄的進行[6]。

NF-κB通路中另一個重要組成部分是IκB，它是一個分子量為 36 kDa的NF-κB特異性阻遏蛋白。IκB可與NF-κB上的Rel同源結構域緊密結合,通過在空間上對NF-κB的核定位序列的覆蓋作用,阻止核定位序列與核轉運信號間的相互識別,進而阻斷胞質中的NF-κB進入細胞核內,及其后的調控轉錄功能的發揮,使NF-κB只能以無活性的形式存在于胞漿中，進而起到對NF-κB的抑制作用[7]。

1.2NF-κB通路的激活多種胞外信號都可以引起NF-κB通路的激活，主要包括脂多糖、致炎因子(如IL-1、TNF-α)、免疫受體(如CD40、FasL)、生長因子(如NGF、GM-CSF)等，細胞在接受這些胞外刺激后,可引起一系列連鎖酶促反應[4,5]。不同的信號通路間存在一些共同的信號分子的激活或抑制。

NF-κB的激活機制，經典途徑：首先NF-κB與IκB結合形成三聚體，以無形式穩定存在于胞質中[8]。在受到胞外的NF-κB激活劑的刺激后，胞質中的IKB-NF-κB三聚體中IκB的N端的Ser32和Ser36殘基在酶促反應下發生磷酸化，磷酸化的IκB分子構象發生改變,與NF-κB的Rel同源結構域發生分離, 暴露出核定位序列,NF-κB活化,進入細胞核內與DNA上相應的基因位點結合，調控基因的轉錄表達[9]。經典途徑的一個分支(旁路途徑)，B細胞中NF-κB的激活主要是通過此途徑。細胞接受相應的外界刺激后，活化NF-κB誘導激酶，使P100發生磷酸化后水解為P52，暴露其核定位序列和DNA 結合結構域，并與RelB形成復合體進入核內結合在相應位點上發揮調控作用[10]。此外,NF-κB通路的激活還有一條非典型途徑：氧化應激就是通過此途徑激活NF-κB的。外界刺激可引起細胞內活性氧類增加,活化酪氨酸激酶，再通過一系列的酶促反應使核糖體S6激酶活化,因S6激酶具有與IκB激酶相似的功能,故能使IκB發生磷酸化,后IκB與NF-κB分離,NF-κB轉為活化狀態,從而進入核內,與相應的DNA序列發生結合,調控基因的轉錄和表達[10]。

2NF-κB與GDM的關系

GDM作為妊娠期特有的疾病，其發病機制較為復雜，包括遺傳易感性、胰島素抵抗與胰島B細胞功能缺陷及炎性細胞因子的異常表達等。

2.1NF-κB與胰島素抵抗的關系

2.1.1NF-κB信號通路對胰島素信號傳導的影響胰島素信號的傳導主要是通過兩條通路進行傳遞，分別是磷脂酰肌醇-3-激酶途徑和Ras復合體途徑[11]。而這其中磷脂酰肌醇-3-激酶途徑是胰島素信號傳遞的主要途徑，磷脂酰肌醇-3-激酶是介導葡萄糖進入靶細胞內的關鍵性激酶[12]。NF-κB活化后能夠反過來通過氧化應激或激活IκB激酶上游的激酶來進一步促進IκB激酶的活化，活化的IκB激酶能夠促使胰島素受體和胰島素受體底物的絲氨酸磷酸化增加，從而抑制磷脂酰肌醇-3-激酶的蛋白酪氨酸發生磷酸化，進而阻斷胰島素的信號傳導，引起胰島素抵抗。此外，活化狀態的NF-κB能夠啟動或調節炎癥因子如IL-1、IL-10等的轉錄，后者又可以作為NF-κB的激活劑反向進一步活化NF-κB，如此就形成了一種NF-κB不斷活化的低度炎癥信號環境，會進一步加劇胰島素抵抗的發生[13,14]。NF-κB還能夠通過活化胞嘧啶介導的細胞凋亡途徑來調節胰島B細胞因子的凋亡，該調節過程可能導致胰島的完整性和功能遭到破壞,從而導致胰島素的分泌不足[15]。

2.1.2NF-κB 信號通路對葡萄糖轉運的影響在周圍組織利用葡萄糖的過程中葡萄糖轉運是其主要限速步驟，而由胰島素引起的葡萄糖轉運能力的下降在胰島素抵抗的發生、發展中起著重要作用[16]。葡萄糖轉運蛋白(glucose transporter，GLUT) 是調節基礎葡萄糖轉運的主要葡萄糖轉運蛋白，有研究表明在3T3-L1脂肪細胞中使用吡咯烷硫代硫酸鈉抑制NF-κB的活化后， GLUT1的轉錄和翻譯水平以及基礎葡萄糖轉運能力均有升高[17]。此外，還發現GLUT4上具有κB的結合位點，TNF-α激活的NF-κB結合到位點上能夠增強 GLUT4的表達[18], 故推測NF-κB 可能是通過參與GLUT4的轉錄和翻譯、跨膜運輸以及內部活性的調節等多個環節來機體調控葡萄糖的轉運能力。

2.2NF-κB與炎癥細胞因子異常表達的關系女性在妊娠期間,體內炎性介質的表達水平異常,如腫瘤壞死因子、IL-1、IL-10等的表達水平明顯升高。NF-κB信號轉導途徑廣泛存在于真核細胞, 是炎癥信號通路的關鍵因子，參與多種炎癥因子的轉錄及表達,調控炎癥反應,免疫反應的發生過程[1]。

叢林等[19]研究發現GDM患者的血清中炎癥因子CRP、TNF-α、IL-6、IL-8和NF-κB水平明顯升高，其中CRP,TNF-α、IL-6、IL-8的身高水平與NF-κB之間存在著一定程度的正相關，從而提示胞外刺激可能通過激活NF-κB通路，從而引起下游炎癥因子的大量表達。例如IL-1的啟動子中含有NF-κB的結合位點，NF-κB與之結合后可促進 IL-1的表達，而IL-1又可誘導NF-κB蛋白表達及活化增加，同時IL-1作為趨化因子的一種，可誘導內皮細胞表達一系列黏附分子及趨化因子，從而釋放CRP、IL-8、IL-10、TNF-a等炎癥因子[19-21]。

GDM患者體內處于高血糖狀態，高血糖可直接或間接活化多元醇代謝途徑，通過蛋白激酶 C 及氧化應激介導胞質中NF-κB的活化，促使單核細胞增殖并分泌大量人單核細胞趨化蛋白-1等炎癥因子， 參與炎癥反應的發生。同時高血糖還可通過增強細胞內的氧化應激，激活蛋白激酶C途徑，使活性氧的生成增加, 過多的活性氧又可通過MAPK 途徑刺激對氧化應激敏感的NF-κB的活化,并引起一系列相應的炎癥因子的產生，故NF-κB在細胞炎癥反應的信號轉導上也有著重要作用。此外，高糖及代謝產物也可促進NF-κB 的活化， 活化后的NF-κB進入細胞核內，與多種基因啟動子中的特異性序列發生結合，可誘發前炎癥反應的發生，引起炎癥因子的釋放[10], 血清炎癥因子的升高,又可以引起NF-κB激活,而活化的NF-κB又導致炎癥狀態的放大, 如此形成惡性循環[22,23]。

NF-κB是將GDM的發病機制中的兩個主要因素即胰島素抵抗和慢性炎癥聯系起來的一個重要的樞紐。雖然目前對這一重要的NF-κB的研究已經涉及到許多方面，如腫瘤細胞的增殖與凋亡，高血壓、Ⅱ型糖尿病等慢性疾病的發生發展，同時對它的研究深度已經從細胞水平發展到分子水平，但是NF-κB在GDM方面的研究還很空缺，沒有進行過深層次的探究。作為一個參與GDM發生發展的多個方面蛋白質，NF-κB在GDM中是否有一個關鍵性的性的作用還需要進一步的研究。

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(2015-05-26 收稿2015-07-15修回)

通信作者：叢林，conglin1957@163.com

基金項目：安徽省自然科學基金(項目編號：1208085MH172)

doi:10.3969/j.issn.1000-0399.2015.11.034