NF-kB在腦缺血再灌注中參與炎癥反應(yīng)的研究進(jìn)展

缺血性卒中約占卒中總數(shù)的 70%～80%^[1] ，又稱腦梗死、腦缺血性中風(fēng)，是由腦血管病變引起的腦組織缺血或壞死，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)受損的一種臨床綜合征。其發(fā)病率高、致殘率高、病死率高、治愈率低，嚴(yán)重威脅人類健康。腦缺血發(fā)生后，部分患者出現(xiàn)臨床癥狀加重的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為腦缺血再灌注損傷（CIRI）。在腦缺血再灌注中，小膠質(zhì)細(xì)胞 ??NF-κB 信號通路、核因子紅系2相關(guān)因子（Nrf2）等具有重要作用。再灌注可以通過使用溶栓試劑，如組織纖溶酶原激活劑（tPA）進(jìn)行溶栓來實現(xiàn)，也可以通過機(jī)械去除血栓來實現(xiàn)。 NF-κB 在腦缺血中被激活，它是細(xì)胞存活和炎癥過程中數(shù)百個基因的關(guān)鍵調(diào)控因子。研究表明，調(diào)節(jié)和控制 NF-κB 活性是緩解腦缺血再灌注損傷的有力策略。

1 NF-κB 的生物學(xué)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1986年Sen和Baltimore[2]首次報道，從成熟B淋巴細(xì)胞的核抽提物中檢測到了一種能與免疫球蛋白K輕鏈基因增強(qiáng)子上一段 10bp 的核苷酸序列（GGGACTTTCC）特異結(jié)合的核蛋白，稱為NF一κB 。NF-κB是由兩種Rel家族蛋白構(gòu)成的同源或異源二聚體蛋白，起初被認(rèn)為只在B淋巴細(xì)胞中表達(dá)，后來發(fā)現(xiàn)其幾乎在所有類型細(xì)胞中都表達(dá)。在神經(jīng)系統(tǒng)中， NF-κB 廣泛分布于神經(jīng)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。 NF-κB 受多個水平的調(diào)節(jié)，主要在其抑制劑 IκB 蛋白水平上接受調(diào)節(jié)。在靜息細(xì)胞中， p50/65 二聚體與其抑制劑IKB 結(jié)合形成三聚體， I

研究表明， NF-κB 參與腦缺血再灌注時的自由基過度生成、炎癥反應(yīng)等損傷機(jī)制；也有實驗證實， NF-κB 可誘導(dǎo) _{Bcl-2，Bcl-x} 鈣結(jié)合蛋白等的表達(dá)，從而阻止細(xì)胞凋亡，保護(hù)神經(jīng)元。

當(dāng)前研究顯示， NF-?κB 與細(xì)胞凋亡（雙向作用）、免疫（主要體現(xiàn)在細(xì)胞因子如 TNF-α，TNF- 等基因的增強(qiáng)子或啟動子的 κb 結(jié)合位點(diǎn)，細(xì)胞免疫、體液免疫）、膠質(zhì)細(xì)胞（小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞等）、神經(jīng)元的可塑性、癲癇發(fā)作、腫瘤、癌癥等均具有密切聯(lián)系。

2腦缺血再灌注后 NF-κB 的激活

NF- κB 信號通路由受體和受體近端信號銜接蛋白 .IκB 激酶復(fù)合物、 蛋白和 NF-κB 二聚體構(gòu)成。機(jī)體中 NF-κB 信號通路激活途徑主要有經(jīng)典通路、非經(jīng)典通路、非典型通路。

經(jīng)典通路與機(jī)體的自身免疫有關(guān)，經(jīng)典途徑激活的過程為：在靜息狀態(tài)下， NF-κB 以無活性的潛在狀態(tài)存在于細(xì)胞漿中；當(dāng)其受到多種刺激，包括細(xì)胞因子（主要有炎性因子、腫瘤壞死因子a、白介素1、佛波酯、脂多糖）、有絲分裂原、雙鏈RNA、生長因子、病毒或細(xì)菌產(chǎn)物以及各種形式的細(xì)胞應(yīng)激（氧化、輻射、遺傳毒性）時，IKB在特定的絲氨酸殘基上被IKB激酶（IKK）快速磷酸化，然后泛素化，最后被26S蛋白酶體降解。于是， NFκB 從細(xì)胞質(zhì)NF-κB/IκBα 復(fù)合物中釋放出來，并活化、暴露核定位域，形成 二聚體，迅速發(fā)生核轉(zhuǎn)位，通過p50 亞單位與靶基因的HB反應(yīng)元件結(jié)合，從而啟動靶基因表達(dá)， 5min 左右即可使細(xì)胞內(nèi) NF-κB 信號通路的活性水平達(dá)到峰值。

非經(jīng)典途徑激活的過程為：在腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族配體、LPS和EB病毒的潛伏膜蛋白（LMP）-1等一些 NF-κB 激活劑的刺激下，體內(nèi)相應(yīng)受體被激活，促進(jìn) NF-κB 誘導(dǎo)的絲裂原蛋白激酶活化，再使蛋白激酶 IKKα 磷酸化，又使NF-κBp100 被磷酸化降解，形成NF-eB的 p52/RelB 異源二聚體，又能使 NF-eBp105 被磷酸化降解，形成NF-κBp50/RelB 異源二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。

非典型的 NF-κB 通路是在B細(xì)胞激活因子（BAFF）、 .CD40 配體和LTbR等刺激下被誘導(dǎo)的，其激活動力學(xué)比典型的 NF-κB 通路要慢。這種 NF- κB 通路依賴于 NF-κB2 前體蛋白 的誘導(dǎo)加工，而不是經(jīng)典 NF-κB 通路中 IκBα 的降解?？偠灾?，經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑分別刺激核 NF-κB 復(fù)合物中亞基的不同復(fù)合物，從而誘導(dǎo)靶向作用范圍不同的啟動子和增強(qiáng)子。

目前，大量實驗結(jié)果表明，腦缺血再灌注損傷可激活 NF-?κB ，有免疫組化方面研究顯示在腦缺血 12h 后在小鼠大腦梗死邊緣區(qū)，可見 NF-κB 呈陽性。局灶性腦缺血再灌注后 NF-κB 被激活，其在血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)增加，此后血腦屏障通透性增加。

3 NF-κB 在腦缺血再灌注損傷中的雙重作用

腦缺血再灌注損傷后，由于 NF-κB 靶向諸多基因以激活其表達(dá)，這些靶基因包括細(xì)胞因子及其調(diào)節(jié)劑、免疫受體、參與抗原呈遞的蛋白質(zhì)、細(xì)胞黏附分子、急性期蛋白、早期應(yīng)答基因、應(yīng)激應(yīng)答基因、細(xì)胞表面受體、轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)節(jié)劑、凋亡調(diào)節(jié)劑、生長因子和細(xì)胞死亡受體配體及其調(diào)節(jié)劑，所以 NF-κB 既可以具有神經(jīng)保護(hù)作用，也可以加劇神經(jīng)細(xì)胞損傷。

首先， NF^-κB 的抗細(xì)胞凋亡作用已有大量研究證實， TNF-α 與死亡受體的結(jié)合通過TRAF1激活Caspase-8，通過 TRAF2激活 NF-κB 。 Caspase-8的激活導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。阻斷 NF-κB 活化可增強(qiáng) TNF-α 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，表明 NF-κB 發(fā)揮抗凋亡作用。 Bcl-2 和 Bcl-X 是明確的抗凋亡細(xì)胞蛋白，目前多有報道 NF-κB 通過激活Bcl-2家族中的 而抑制 TNF-α 引起的細(xì)胞凋亡。而NF-κB 在腦缺血再灌注后對機(jī)體的損傷作用體現(xiàn)在促進(jìn)炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、加劇鈣超載和介導(dǎo)自由基損傷等方面。這幾種機(jī)制并非獨(dú)立進(jìn)行，而是通過相互影響、相互干預(yù)發(fā)揮作用。

總體而言， NF-κB 在腦缺血再灌注后是發(fā)揮細(xì)胞損傷作用還是發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，取決于細(xì)胞類型、細(xì)胞所接受的死亡信號和轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，而目前關(guān)于NF-κB 在腦缺血再灌注后的雙重作用的具體機(jī)制尚未完全闡明。

4 NF-κB 參與腦缺血再灌注中炎癥反應(yīng)

炎癥是身體對感染、物理或化學(xué)制劑等有害刺激的反應(yīng)，它通過免疫細(xì)胞（如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞）釋放各種炎癥介質(zhì)。部分炎癥介質(zhì)如生長因子、趨化因子和細(xì)胞因子，與經(jīng)典 NF-κB 信號通路的激活有關(guān)，該通路在所有多細(xì)胞動物中都是保守的。炎癥后期的 NF-κB 活性與抗炎基因的誘導(dǎo)和細(xì)胞死亡有關(guān)。此外，抑制這種晚期NF一κB 活性延長了炎癥反應(yīng)的持續(xù)，抑制了 p53 和Bax的表達(dá)，并阻止了細(xì)胞凋亡[3]

NF-kB信號通路的失調(diào)對機(jī)體有災(zāi)難性作用。研究表明：核因子 NF-κB 能結(jié)合到參與炎癥反應(yīng)的大量基因的啟動子上。除此之外，NF-κB活化是許多黏附分子和細(xì)胞因子上調(diào)的上游共同通路[4]。 NF-κB 是引起機(jī)體腦缺血再灌注中炎癥反應(yīng)的核心因素之一，且它可以被各種刺激和復(fù)雜的信號通路網(wǎng)絡(luò)激活，這些信號通路也可以相互影響。

NF-κB 還可以調(diào)節(jié)多種靶基因，產(chǎn)生諸如細(xì)胞調(diào)節(jié)因子、生長因子、黏附分子、細(xì)胞內(nèi)信號分子、轉(zhuǎn)錄因子以及miRNA等復(fù)雜回路。腦缺血再灌注發(fā)生早期，血管內(nèi)蛋白分子前體活化，釋放多種細(xì)胞黏附分子促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附和聚集，之后血管內(nèi)皮細(xì)胞大量合成細(xì)胞黏附分子，誘導(dǎo)腦損傷。

5抑制 NF-κB 通路作為治療腦缺血再灌注的藥物靶點(diǎn)

由于 NF-κB 在腦缺血再灌注中扮演著舉足輕重的角色，人們普遍認(rèn)為NFkB-的失調(diào)激活與各種炎癥性疾病有關(guān)。當(dāng)前，存在諸多對 NF-κB 的靶向治療設(shè)想，并且部分已經(jīng)得到證實，因此靶向 NF-κB 信號通路是抗炎治療中有力的方法。除此之外，通過各種抑制劑阻斷由 NF-κB 激活的有關(guān)因子的表達(dá)，也可成為治療腦缺血再灌注損傷的新途徑。

腦缺血再灌注發(fā)生后缺血區(qū)域可以分為兩個部分，分別為缺血核心和缺血半暗帶。缺血核心是受到損傷的區(qū)域，其經(jīng)歷小于 20% 的正常腦血流量，并且由于閉塞后迅速發(fā)生的顯著細(xì)胞死亡而不可挽救。在缺血性卒中的情況下，抑制 NF-κB 可以減少組織損傷，改善神經(jīng)功能結(jié)局，并可能延長血運(yùn)重建治療有效性的治療窗。

在蛋白和肽的治療方面，神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白－1（Neuregulin-1）具有神經(jīng)保護(hù)作用，Neuregulin－1處理不僅激活了 NF-κB 的非經(jīng)典途徑，而且還減少了梗死面積和細(xì)胞核內(nèi)活性 NF-κB 的量。

另一種天然存在的烏司他丁主要用于治療缺血性中風(fēng)的tMCAO模型中的缺血-再灌注炎癥。除此之外，S-亞硝基谷胱甘肽、顆粒蛋白前體這些內(nèi)源性及外源性蛋白可通過直接抑制 NF-κB 級聯(lián)反應(yīng)或通過調(diào)節(jié)上游 NF-κB 激活劑的表達(dá)來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

天然植物源抗炎藥功效也極為可靠，秋水仙堿是一種價格低廉、可口服給藥、具有抗炎作用的藥物。在細(xì)胞水平上，秋水仙堿可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)和炎癥反應(yīng)、抑制平滑肌細(xì)胞增殖和遷移、減少巨噬細(xì)胞趨化、遷移和黏附;在分子水平上，秋水仙素可以減少促炎癥細(xì)胞因子的釋放，并抑制NF一κB 信號和NLRP3炎癥小體的激活，減輕炎癥反應(yīng)。

秋水仙堿還可以通過促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞釋放IL一10、轉(zhuǎn)化生長因子- β（TGB-β） 和其他抗炎因子來限制炎癥損傷的程度。

迷迭香酸正丁醇在缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷和小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥中表現(xiàn)出雙重保護(hù)作用，它不僅能保護(hù)神經(jīng)元，并且可以明顯抑制小膠質(zhì)細(xì)胞急性期炎癥反應(yīng)。目前，已有研究表明迷迭香酸正丁醇對神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞具有潛在的抗缺血作用，這為開發(fā)缺血性腦卒中藥物先導(dǎo)物或候選藥物提供了支持。

6結(jié)語

當(dāng)NF-KB在腦缺血再灌注損傷條件下激活后，可促進(jìn)機(jī)體的炎癥反應(yīng)，這對機(jī)體來說是一把“雙刃劍”：其既是機(jī)體一個強(qiáng)大而重要的生理過程，可保護(hù)宿主免受直接威脅并啟動長期保護(hù)性免疫；也可因炎癥失調(diào)而導(dǎo)致機(jī)體高度紊亂的狀態(tài)，并導(dǎo)致過度的組織損傷，成為炎癥和自身免疫性疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。

NF-κB 不僅在腦缺血再灌注中具有重要作用，在機(jī)體癌癥、T細(xì)胞增殖、腫瘤、免疫功能和組織纖維化中亦有重要地位。隨著對 NF-κB 通路的了解越來越深人，開發(fā)缺血性卒中的抗炎療法及創(chuàng)建特異性靶向抑制 NF-κB 的治療劑成為有效的治療方法。

除此之外， NF-κB 抑制細(xì)胞凋亡的神經(jīng)保護(hù)作用對于保護(hù)缺血性損傷具有重要作用。因此，抑制 NF-κB 信號通路也需抑制在一定范圍內(nèi)。目前，有關(guān) NF-κB 信號通路的激活和阻斷的許多細(xì)節(jié)仍未得到深入闡明，需要進(jìn)一步探究。隨著這些問題的解決，我們將有全新的思路開發(fā)治療腦缺血再灌注的相關(guān)藥物并對其進(jìn)一步進(jìn)行針對性治療。

參考文獻(xiàn)：

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[3]SHRIHARI TG.Dual role of inflammatory mediators incancer[J].ECancerMedical Science，2017，11：721.

［4］彭昕，董志.腦缺血再灌注損傷的炎癥反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展［J].中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué)，2006（4）：365-368.