NF-κB心血管疾病中的双重作用因子

吴应涛，谭华清，唐湘宇

· 综述 ·

NF-κB心血管疾病中的双重作用因子

吴应涛1，谭华清2，唐湘宇2

NF-κB在多数情况下通过氧化应激、细胞分化、细胞凋亡等方面影响心血管疾病的发生与发展，然而，在不同的病理状态下，NF-κB发挥着不尽相同甚至相反的作用，因此进一步地研究其活化、抑制相关的作用机制及调控因子将为其临床应用奠定有效的基础，本文阐述NF-κB影响心血管疾病的相关因素及最新概况。

NF-κB体系主要涉及机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡等信息传递过程。其活化机制主要包括: 经典途径和替代途径。许多炎症因子（如TNF-a、IL-1B、LPS等）以及不同Toll 样受体的病毒产物、细菌成分和酵母菌产物[1]通过经典信号通路激活 NF-κB二聚体—p50/p65介导相关反应，其中 TNF-α是研究最多的可以激活经典NF-κB通路的配体。这些激活剂可以通过各自的受体激活细胞，导致不同信号转导通路的激活，最终激活抑制性κB激酶（IκB kinases，IKK）复合物的形成。而RelB/ p52、淋巴毒素、B细胞刺激因子、CD40片段主要通过非经典激活途径，包括诱导酶清除锚定蛋白重复序列p100/RelB二聚体，其中p50/p50二聚体可通过阻止NF-κB二聚体的转录活性区域介导转录因子的结合并抑制转录目的基因，转录抑制因子p50的失活将导致C-Rel/p50或者p50/p65的聚合及活性增加，促进TNF-a、IL-6、iNOS的表达，然而，在细胞静息状态下，胞质中的 NF-κB 与其抑制性蛋白 IκB 结合，掩盖了其核移位信号序列[2]。IκB家族中涉及 NF-κB活性调节的成员至少包括 7 种，分别是 IΚBα、IΚBβ、IΚBγ、IΚBε、P105、P100 和 BCL3[3]。在心肌细胞中，运用IkB-a特异性抑制NF-κB信号通路介导的Ca2+转运和肾素-血管紧张素系统地抑制可以有效阻止糖尿病通过氧化应激导致的心脏功能失调[4]。NF-κB下游目的基因（包括VCAM-1和ICAM-1）作为高胆固醇血症患者发生动脉硬化病变的代偿发生上调，除了血脂异常，细菌和病毒感染、血流动力学剪切应力、血管紧张素II、糖基化终产物都可以激活 IκB 磷酸化激酶（I κB kinase，IKK）特异地磷酸化而发生活化。

1 血管内皮细胞

内皮细胞的激活涉及许多基因的诱导，如 VCAM-1、E-selectin、ICAM-1、组织因子、IL-1、IL-6、IL-8、G-CSF和C-myc等，这些基因启动子区域包括 NF-κB/Rel家族转录因子的识别和激活部位[5]。有研究[6]发现NF-κB活性增强可以通过PARP-1、SP-1以及COX-2依赖性途径介导2型糖尿病大鼠血管内皮功能地损伤，而NF-κB抑制剂可以有效改善内皮依赖性血管舒张功能。Ashley E Walker等[7]发现内皮细胞NF-κB信号与非运动型健康人群氧化应激所致EDD（内皮依赖性舒张功能）损伤密切相关，然而，经常参加有氧运动的人群无明显相关性，得知在健康人群中通过有氧运动可以保护年龄相关性血管内皮功能，其中NF-κB可能发挥关键的作用。研究发现热休克蛋白70（HSP70）可抑制NF-κB的活化，减少iNOS转录生成而减轻TNF-α所致内皮细胞凋亡。NF-κB可介导缺氧导致的内皮细胞凋亡，通过减少BCL-2的表达发挥作用，而对BAX的表达却没有影响。AngⅡ作为RAS的主要活性肽，可以直接导致心肌重构，其主要通过刺激内皮细胞，诱导BMP-2表达增加而发挥生物学作用[8]。

2 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化的发生和发展过程中，NF-κB可以调节一系列基因的表达，包括细胞因子、化学因子等的表达，是细胞因子、黏附分子和生长因子间重要的联络因子，介导硬化斑块的形成、生长和斑块破裂。Brand发现人类血管平滑肌细胞、巨噬细胞、内皮细胞，在纤维比较厚的血管内膜及中层和动脉粥样硬化损伤的区域NF-κB发生活化。在动脉粥样硬化中，NF-κB发生活化的方式有多种。UFP（超微颗粒，PM2.5的一种亚型）可通过增加NF-κB的活性诱导ALP（碱性磷酸酶）活性增强以及血管基质钙化。动脉屈曲可促进细胞增殖和NF-κB的激活，导致特定位点血管壁的重塑，从分子生物学机制阐明了屈曲的动脉发生粥样硬化的发生机制[9]。血流紊乱可以通过c-JunN末端激酶-活化转录因子2通路诱导NF-κB的表达，进而调节血管间黏附分子-1 的表达，促进动脉的炎症形成[10]。巨噬细胞通过 NF-κB 途径增加MMP-9的表达破坏粥样斑块的稳定性。NF-κB受多种因素的抑制。动脉粥样硬化实验模型中，对促炎性蛋白 ICAM-1、VCAM-1、选择素、MCP-1、TNFα、IL-1β及其受体采用药物抑制或基因下调后，斑块受损减少[11]。DHA可通过抑制IKK-β和IκBα的磷酸化，还可抑制NF-κB 和AP-1的核转位，进而降低VCAM-1的表达，保护血管内皮细胞[12]。A20基因产物通过丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶-1和TNF受体相关因子-6的相互作用抑制NF-κB的活性，下调下游产物的表达，减小动脉粥样硬化损伤[13]。

然而，尽管NF-κB有不利的一面，但是在细胞存活中却发挥着很重要的作用。Kanters发现在骨髓中IKKB的缺失将增加LDLR老鼠的动脉粥样硬化，NF-κB在巨噬细胞中促生存作用可限制动脉粥样硬化老鼠模型病变的发展。造血细胞中目的基因p50的缺失可导致LDLR老鼠动脉粥样硬化病变的形成减少，但这些病变中炎症活性更强，具有大量的T淋巴细胞和B淋巴细胞，病变老鼠中泡沫细胞有所减少，可能由于脂蛋白的内吞和清道夫受体的表达减少，其中过表达的巨噬细胞清道夫受体IκBα降低了脂质的摄取以及泡沫细胞的来源。IκBα基因剔除的骨髓细胞可以促进动脉粥样硬化的形成，其机制可能是通过诱导白细胞在硬化斑块中的聚集[14]。

3 缺血-再灌注损伤

在心肌缺血/再灌注过程中，其可激活NF-κB，从而诱导促炎症蛋白（细胞间黏附分子和P-选择素等）的产生，引起炎性因子激活，导致心肌细胞损伤。敲除心脏特异性的p65 NF-κB基因的老鼠，不管是全身性的缺血-再灌注损伤还是分支冠状动脉阻塞所致的局部损伤都有所减少，其机理主要是降低细胞因子活性，减少细胞凋亡。p65片段的敲除还有利于肌浆网通过蛋白磷酸化增加Ca2+的重新摄取。因此，心肌细胞特异性p65 NF-κB的敲除有利于缺血-再灌注后心肌细胞的保护，机制是通过细胞内钙稳态的调节[15]。活化的NF-κB、TNF-α和氧化应激可诱导大鼠心肌组织表达脂多糖特异性趋化因子，引导炎症因子及炎性细胞向再灌注组织趋化[16]。IKK依赖的NF-κB途径加重氧化应激和IL-18的表达，通过免疫应答，加重再灌注损伤。

对抗缺血再灌注损伤的内源性心肌保护机制为：缺血预处理，NF-κB参与其中过程并发挥重要作用。心肌缺血预处理可激活NF-κB，增强心肌对缺血再灌注损伤的耐受性，这种早期激活的NF-κB可能与缺血预适应诱发的内源性心脏保护信号有关，如活化的NF-κB增加了iNOS、Bcl-2、COX的表达[17]。NF-κB能激活干细胞因子（SCF）的表达，刺激心脏干细胞（CSC）向缺血再灌注损伤部位趋化[18]。NF-κB的激活还可通过缺血预处理促进MSCs（间充质干细胞）的存活以及心肌细胞梗死后血管生长因子的生成发挥作用[19]。在心肌缺血/再灌注大鼠模型中，缺血/再灌注后，丙酮酸乙酯可以减弱缺血/再灌注诱导的NF-κB和髓过氧化物酶活性，降低血循环中的炎性因子，还可以明显改善心肌损伤区域的心功能和减少梗死面积[20]。有研究证明，心肌在短时间的缺血之后长时间再灌注，心肌凋亡现象降低，BCL-2、Ap1和NF-κB 的表达也随之下降[21]。

4 睡眠呼吸暂停低通气综合征

以慢性间歇性缺氧（CIH）为特征的OSA（睡眠呼吸暂停低通气综合征）与高代谢性疾病高度相关，其中由CIH引起NF-κB地激活与动脉粥样硬化病变的形成密切相关[22]，然而，相关研究发现NF-κB p50亚基的缺失会增加动脉粥样硬化相关性CIH的发生[23]，其中NF-κB p50的乙酰化和活性在HDAC（组蛋白去乙酰化）抑制剂介导的心脏保护中发挥了很关键的作用[24]。相关研究也证实P50缺失会增加ApoE-KO老鼠诱导的动脉粥样硬化、B淋巴细胞免疫缺陷、LPS耐受、骨骼肌萎缩以及幽门螺杆菌型结肠炎。间歇性低氧还可激活P38 MAPK，通过siRNA去除P38作用后可以降低内皮细胞间歇性低氧诱导的 NF-κB 的活性[25]。

5 心房颤动

心房颤动与氧化应激密切相关，氧化还原系统的失衡将导致调节基因的变化，其中一种可能的转录因子的调控机制是相关转录因子和NF-κB介导的转录调控[26]。最近，NF-κB已被证实可下调钠通道，它还可以调节AF中氧化应激状态下其他离子通道、转录因子、反式作用蛋白因子。通过维拉帕米阻滞钙通道，可改善心房颤动心肌细胞的线粒体损伤并降低 NF-κB调控基因的表达，从而降低炎症反应，此外，运用NF-κB阻滞剂也得到相似结果[27]。研究发现心房颤动心肌组织中 NF-κB活性增高，可引起线粒体功能障碍，通过L-型钙通道的内向Ca2+流引起氧化应激，细胞内增高的Ca2+、氧化应激和ROS等激活NF-κB信号通路并增加细胞间黏附分子、细胞与血小板间黏附分子地表达，引起血小板和白细胞的聚集和黏附，最终导致血栓形成。

6 心力衰竭

心脏结构的重构是心力衰竭发生和发展基础，NF-κB是参与细胞生存的重要的转录因子，与心脏重构关系密切。心肌梗死模型中，心肌细胞中非降解形式的IκBα过度表达减轻心脏细胞肥大，促进心力衰竭的发生和发展，表明NF-κB通过参与代偿性重构起保护心脏的作用[28]。心力衰竭的心肌细胞中，持续的NF-κB p65的激活通过传递促炎性因子、促纤维化因子、促凋亡因子加速心室重构的发生，p65介导的细胞凋亡部分源于NF-κB影响ER（内质网）从适应到凋亡应激反应过程中信息的转录[29]。心力衰竭患者心肌中NF-κB被IKKβ等激活，NF-κB通路介导的炎症反应及NF-κB相关的基因表达与心肌肥厚和心力衰竭进展关系密切。压力负荷下大鼠心肌细胞中NF-κB基因的缺乏可导致左心室肥厚，而且还可以导致心肌细胞功能减退甚至纤维化以及低氧诱导因子和微血管密度降低，NF-κB作为一个代偿因子参与心室肥大与心力衰竭的整个过程[30]。在载体渗透微型泵和SN50M处理过的心力衰竭模型老鼠中，PVN（下丘脑室旁核）给予SN50处理后，GABA和GAD67（谷氨酸脱羧酶）的含量有所下降，而肾交感神经、谷氨酸、去甲肾上腺素、酪氨酸羟化酶、超氧化物、IKKB的磷酸化以及NF-κB p65的活性均有所增加，以同样的方法腹腔内给药，PVN中神经递质的聚集却未受影响，载体处理的心力衰竭组也得到类似的结果。表明NF-κB在PVN中通过调节神经递质而激活，并导致拟交感神经介导老鼠发生缺血诱导的心力衰竭[31]。自发型高血压（SHR）研究中发现，NF-κB活性大鼠影响心室重构，心室重构的特征性改变为ECM（细胞外基质）变性，其中MMP在ECM变性中起关键作用[32]，血管紧张素Ⅱ通过膜NADPH氧化酶活化组织ROS，进而通过NF-κB途径活化组织中MMP，最终引起心室重构。血管紧张素Ⅱ能活化NF-κB，洛沙坦减小SHR肥大左室心肌组织的Cx43缝隙连接重构与P65表达减少一致，提示洛沙坦通过下调NF-κB途径改善高血压大鼠心室重构[33]。血红素加氧酶系统对高血压和心脏肥大有对抗作用，上调的血红素加氧酶系统抑制了氧化应激及其介质 NF-κB、c-Jun 氨基端激酶、 AP-1B（活性蛋白-1）等的活性，降低血压并增强组织抗氧化能力，减小心肌肥大[34]。心力衰竭患者外周血中NF-κB活性与3个因素有关：氧耗峰值、外周血腺细胞含量和血清CRP，恶病质患者外周血NF-κB活性降低可能与患者免疫力降低和腺细胞减少有关。间接或直接抑制 NF-κB通路，如敲除P50亚基和封闭IKK，均可在心力衰竭的干预中收到较好效果，降低外周血腺细胞活性和数量也可能降低 NF-κB活性。

综上所述，NF-κB具有促炎性反应，促纤维化，促细胞凋亡等作用，其相关机制在近些年的研究中逐渐显现，但是其有利作用也逐渐引起人们重视，相关的临床应用有待进一步地研究发现。

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本文编辑：张灵

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