NF-κB信號通路在兒童支氣管哮喘中的研究進展

趙改紅 孫永紅

1.甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫院兒科，甘肅 蘭州 730000

核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）是一種轉錄因子，普遍存在于各種細胞當中，可調節與免疫、炎癥和細胞活性相關的基因，并作為炎癥反應的關鍵遞質，在多種生理和病理過程中發揮重要作用。在哺乳動物中其家族主要表達五種蛋白，包括p65（RelA）、RelB、c-Rel、NF-κB1（p105/p50）和NF-κB2（p100/p52）。各蛋白成員間可形成不同形式的同源或異源二聚體復合物，其中以P65/P50 異源二聚體形式最為常見，也是其活性的主要形式。NF-κB 可由經典和非經典兩條通路激活[1-3]。研究發現，經典信號傳導途徑能被炎癥、免疫反應、細胞增殖、分化等激活，與兒童支氣管哮喘的發病密切相關，非經典途徑主要是在調節淋巴器官和適應性免疫系統的發展中起作用[4]。

1 NF-κB信號通路在兒童支氣管哮喘中的作用

兒童支氣管哮喘發病機制復雜，NF-κB 信號通路在兒童支氣管哮喘發病中可能機制主要包括以下幾個方面。

1.1 參與免疫激活

CD4+T 細胞可分為輔助性T（thelper，Th）1、Th2、Th17 和調節性T（regulatory T，Treg）細胞，Th1 細胞主要參與細胞免疫，而Th2 主要參與體液免疫，過度活化的Th2 細胞與哮喘的發生有關。通常情況下，Th1 細胞分泌產生干擾素-γ（interferongamma，IFN-γ）、腫瘤壞死因子-β（tumor necrosis factor-β，TNF-β）等細胞因子，Th2 細胞分泌白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-5 和IL-13。IFN-γ可抑制Th2 細胞分化，IL-4、IL-5 和IL-13 則促進Th2 細胞分化，并參與氣道炎癥反應[5-6]。研究發現，當NF-κB 被激活時，Th2 細胞反應性增高，細胞因子IL-4、IL-5 和IL-13 在氣道中分泌量明顯增多，引起氣道炎癥反應發生[7]。此外，Th17 和Treg 細胞間的平衡與哮喘發病密切相關，Th17 細胞參與自身炎癥和免疫反應，其過度分泌與哮喘發生有關；Treg 細胞可調節效應T 細胞的活性并維持人體免疫耐受。研究發現，當NF-κB 被激活時，Th17 細胞分泌增多，Th17/Treg 細胞間比例失衡[8]。此外，NF-κB 還參與Treg 細胞的發育和功能調節，控制T 細胞的內在活動，參與免疫反應調節[9]。研究發現，哮喘患兒無論是在急性發作期，其血中NF-κB 水平均較正常對照組明顯升高，表明NF-κB 在哮喘氣道炎癥中表達和釋放增加，并參與了哮喘的發病過程[10]。以上一系列變化加速了兒童支氣管哮喘的發生和發展，與NF-κB 的激活密切相關。

1.2 參與炎癥反應及調控炎癥因子的釋放

IL-4、IL-5 和IL-13 是哮喘急性炎癥期的核心，在炎癥反應過程中，IL-4 介導B 細胞免疫球蛋白E（immunoglobulin E，Ig E）同種型轉換并上調肥大細胞上IgE 受體（Fcεreceptor，FcεR）數量。IL-5 導致嗜酸性粒細胞活化、遷移和積聚至氣道并引發支氣管炎癥。IL-13 主要引起氣道黏液分泌過多和杯狀細胞增生，并促進氣道高反應性[11-12]。研究發現NF-κB 信號通路參與所有Th2 細胞因子的基因表達調控[13]。此外，腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-6 是與哮喘有關的主要促炎細胞因子，IL-6 是Th1 分化的抑制劑，是效應CD4+T 細胞分化和Th2 分化過程中IL-4 產生的重要調節劑，研究表明，NF-κB 信號通路介導IL-6、TNF-α 等多種炎性細胞因子的轉錄，從而促進炎癥反應的發生[14]。同時，高水平的TNF-α 受體激活會增加NF-κB 活性，形成正反饋調控，擴大炎癥反應[15]。此外，研究發現，細胞焦亡是一種新發現的促炎性程序性細胞死亡形式，由核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotidebinding oligomerization domain-like receptor protein3，NLRP3）炎癥小體的激活以及半胱天冬酶（Caspase）的裂解介導，與哮喘的炎癥反應密切相關，當其被經典或非經典途徑激活后，Caspase1 或Caspase4/5/11 會導致炎癥性半胱天冬酶的底物D（gasdermin D，GSDMD）裂解，導致細胞破裂壞死，大量炎癥因子釋放，誘發或加重機體炎癥反應，而NF-κB 信號通路參與細胞焦亡的發生過程[16]。

1.3 參與氣道重塑

氣道重塑是哮喘進展后期的病理改變，而NF-κB 信號通路參與氣道重塑[17]。IL-1 家族成員包括IL-1α、IL-1β、IL-33，其分泌受到NF-κB信號通路調控。研究發現，當氣道上皮受損時，IL-1 開始釋放，IL-1α/β 誘導氣道成纖維細胞釋放促炎細胞因子，包括IL-6、IL-8、胸腺基質淋巴細胞生成素（thymic stromal lym-phopoietin，TSLP）和粒細胞-單核細胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony-stimulating factor，GM-CSF），引起氣道炎癥發生。而IL-33 在氣道成纖維細胞、內皮細胞、上皮細胞中表達。一旦與膜受體ST2（suppression of tumorigenicity 2，ST2）結合，IL-33就會激活NF-κB 信號通路并誘導Th2 型反應，從而釋放IL-4、IL-5 和IL-13。此外，IL-33 參與哮喘氣道膠原沉積，參與氣道重塑[18-19]。另外，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）可導致血管平滑肌的增生，導致氣道黏膜增厚；轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β，TGF-β1）是氣道重塑關鍵因子，可促進氣道平滑肌細胞肥大增生，氣道膠原的沉積以及結締組織蛋白的合成，導致氣道可逆重塑。研究發現，NF-κB 激活后，可進一步激活轉錄VEGF 及TGF-β1 的表達，加劇氣道重塑發生過程[20]，調節NF-κB 通路可改善氣道重塑[21]。

2 抑制NF-κB信號通路可治療兒童支氣管哮喘

目前臨床上尚無針對兒童支氣管哮喘的根治方法，主要以緩解癥狀、控制病情進展及減少復發為主要治療目標，治療主要以抗炎為主要手段，NF-κB調控多種炎癥因子基因的表達，抑制NF-κB 可從信號通路上游層面抑制哮喘炎癥反應。

2.1 糖皮質激素

糖皮質激素是目前臨床治療兒童支氣管哮喘的一線藥物，研究發現，皮質類固醇與細胞質中的糖皮質激素受體結合，復合物易位到細胞核，它們不僅作為轉錄因子調節抗炎基因的表達，還與NF-κB 的共激活分子結合并反式抑制炎癥基因[22]。陳玲等[23]研究發現，糖皮質激素聯合維生素D3通過抑制NF-κB 通路，可顯著減輕兒童氣道炎癥反應，改善肺功能，緩解臨床癥狀。Wang 等[24]研究發現，地塞米松聯合抗炎藥物治療氣道炎癥較單獨使用地塞米松能更加明顯地抑制IL-1β 誘導的NF-κB 激活。

2.2 蛋白酶抑制劑

在靜息細胞中，NF-κB 通常與抑制蛋白IκB（inhibitor of kappa-B，IκB）復合體以三聚體的形式存在于細胞漿中，呈無活性狀態，當受到外界細菌、病毒等刺激時，IκB 復合體發生磷酸化及泛素化，再經蛋白酶水解作用，使NF-κB 發生核轉位，從而激活NF-κB 通路，介導炎癥基因的轉錄。蛋白酶水解作用是啟動NF-κB 通路的必經過程，故抑制蛋白酶水解可抑制NF-κB 通路的激活，抑制炎癥因子的轉錄。Tanner 等[25]用蛋白酶抑制劑T5487治療小鼠過敏性氣道炎癥后發現，小鼠體內NF-κB活性及IgE 水平明顯降低，氣道杯狀細胞增生和黏液的產生明顯減少、同時下調了促炎細胞因子和生化因子的表達，導致嗜酸性粒細胞和其他免疫細胞在肺部的聚集明顯減少，最終改善小鼠的肺功能。Peng 等[26]研究發現，中藥桔梗提取物桔梗皂苷D3可下調NF-κB 信號通路的磷酸化蛋白，對哮喘小鼠的氣道重塑和炎癥具有保護作用。蛋白酶抑制劑有望成為治療兒童支氣管哮喘的新型藥物。

2.3 IκB激酶（inhibitor of kappa B kinase，IKK）抑制劑

IKK 復合體參與IκB 復合體快速磷酸化過程，抑制IKK 可抑制NF-κB 的激活，從而阻斷炎性因子轉錄過程。Gregorczyk 等[27]在對過敏性哮喘模型大鼠使用IKK 抑制劑后發現，小鼠體內Th2 和Th17細胞受到抑制，IL-4 和IL-17 等細胞因子明顯減少。

3 小結

綜上所述，盡管目前關于NF-κB 信號通路在兒童支氣管哮喘中的研究有限，但NF-κB 信號通路在兒童支氣管哮喘中的具體發病機制將逐漸揭示。需要廣大學者做更加深入的研究，相信在不久的將來，NF-κB 因子會成為兒童支氣管哮喘在早期診斷、預防及治療方面的新靶點，給臨床患兒的治療帶來新希望。