核因子-κB与冠心病的关系

现代诊断与治疗 2000年第4期第11卷 综述

作者：李建军　李庚山

单位：李建军（湖北医科大学附属一院心内科，湖北 武汉 430060）；李庚山（湖北医科大学附属一院心内科，湖北 武汉 430060）

关键词：冠心病；转录因子；核因子-κB；动脉粥样硬化

　　摘要：新近研究发现，NF-κB也存在于血管内皮细胞，血管平滑肌细胞中，并与动脉粥样硬化与冠心病的发生与发展有关。本文就其现状作一综述。

　　中图分类号：R541.4　文献标识码：A　文章编号：1001-8174(2000)04-0212-03

Relationship between Nuclear Factor-κB and Coronary Heart Disease

LI Jian-jun，LI Geng-shan

　　(Department of Cardiology，The First Affiliated Hospital，Hubei Medical University，Wuhan 430060，China)

　　Abstract:The novel data showed that the NF-κB pathway was also detectable in both vascular endothelial and smooth muscle cells，and involved in the development of both atherosclerosis and coronary heart disese.The present review give a detail presentation of current status on relationship between NF-κB and coronary heart disease.

　　Key words:Cornonary heart disease;Transcription factor;Nuclear factor-κB;Atherosclerosis

　　冠心病是发达国家人口发病与死亡的主要原因，在我国也呈增长趋势。近年来，冠心病的诊断与治疗有了长足的进步，但其病因学与发病机理的研究仍进展缓慢。目前认为，冠心病是一种多种危险因素共同作用所引起的疾病，著名的弗明翰研究证实，吸烟、高血压、高血脂和高血糖是引起冠心病的独立危险因素，并在随后的冠心病防治中起到了不可置疑的有益作用。然而上述危险因素尚不能完全解释冠心病的成因极其严重性。因为近半数的冠心病患者无现在已知的危险因素。

　　众多的研究提示，炎症反应在冠心病的发生与发展中具有重要作用^［1］。核因子-κB(Nuclear factor-κB，NF-κB)是调节细胞基因转录的关键因子之一，故亦称核转录因子。它参与许多基因特别是与机体防御功能及炎症反应有关的即早基因(Immediate-early gene)的表达调控。新近研究发现，NF-κB也存在于血管内皮细胞、血管平滑肌细胞中，并与动脉粥样硬化与冠心病的发生与发展有关，本文拟就其进展作一综述。

　　1　NF-κB的结构、功能及激活途径

　　有关NF-κB的结构、功能及激活途径目前尚未完全明了。据现有资料认为，NF-κB是由多肽链p65和p50蛋白亚基构成的二聚体。包括p50同源二聚体、p65同源二聚体和p50-p65异源二聚体，主要发挥生理作用的是p50-p65异源二聚体^［2］。细胞处于静息状态时，NF-κB位于细胞质中，其p65亚基与κB抑制蛋白(Inhibitory kappa B，IκB)单体结合，覆盖p50蛋白的核定位信号，使NF-κB与IκB形成三聚体以失活状态存在于细胞质中。IκB有多种形式，主要包括IκBα和IκBβ。IκBα是最能表现IκB分子生物学功能的构成形式，主要功能是调控NF-κB的激活。当机体受到外界因素刺激如细胞因子、植物凝集素、磷酯、脂糖、病毒时，在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的参与作用下，IκB发生磷酸化，并从NF-κB二聚体上解离，暴露p50蛋白的核定位信号，NF-κB得以激活，并移位进入细胞核，与DNA链上特异部位结合，启动基因转录^［2］。

　　NF-κB结合于DNA增强子参与基因转录后，细胞内IκB的合成也随之启动，新合成的IκB能使与DNA结合的p50-p65二聚体失活，NF-κB返回细胞质被重新利用^［3］。如此循环调控，维持细胞及内环境稳定^［4］(见图1、图2)。

图1　NF-κB激活的刺激因子、存在的细胞、靶基因与后果

　　注：TNF-α：肿瘤坏死因子，IL-1：白细胞介素-1，Lipoprotein:脂蛋白，

　　Fibronectin：纤粘蛋白，Thrombin：凝血酶，M-CSF：单核细胞集落刺激因子，

　　GM-CSF：单核巨噬细胞集落刺激因子，MCP-1：单核细胞趋化蛋白，

　　VCAM-1：血管细胞粘附分子-1，ICAM-1：细胞间粘附分子-1，TF：组织因子

图2　NF-κB激活途径示意图

　　2　炎症与动脉粥样硬化

　　动脉粥样硬化系血管对血管损伤引起过强反应的后果之一，且以炎症反应及纤维细胞增殖为特征。此一观点因在动脉粥样硬化中发现有大量巨噬细胞和T淋巴细胞聚集为其佐证^［4］。业已证实，炎性细胞聚集的发生系由单核细胞、内皮细胞和白细胞表达的细胞粘附分子所致^［5］。在斑块中，这些细胞释放生长因子和趋化因子如血小板源性生长因子(PDGF)和胶原生长因子，并涉及到局部低密度脂蛋白(LDL)的氧化，其共同作用是导致平滑肌细胞增殖和泡沫细胞形成。斑块相关T细胞(Plaque-related T cell)也可表达以诱发慢性活动性炎症为特征的迟发激活抗原(Late activation antigen)。

　　炎症在斑块破裂中亦起重要作用。新近从因急性斑块破裂发生急性心肌梗死死亡患者的斑块破裂部位的尸检组织学研究发现有大量巨噬细胞和淋巴细胞浸润及表达HLA-DR抗原的平滑肌细胞。这些表明急性心肌梗死患者的斑块中有急性炎症反应发生，且在细胞间存在着沟通(Cross talk)。不稳定型心绞痛患者血C反应蛋白增高也提示冠心病患者有炎症反应存在^［6］。

　　3　炎症与NF-κB

　　NF-κB可调节多种参与炎症反应、免疫反应、细胞增殖反应的细胞因子及调控粘附分子、炎症介质、蛋白酶的基因表达，从而控制它们的生物合成。体内外实验研究证实，NF-κB的激活将导致其炎症相关因子的过度表达，引起明显的炎症反应^［7］。多种基因涉及机体的炎症反应，这些基因活化的前提首先是NF-κB的激活。细胞处于静息状态时，NF-κB以失活状态(与IκB结合)存在于多种细胞的细胞浆中如巨噬细胞、淋巴细胞、单核细胞、内皮细胞和平滑肌细胞中，多种细胞因子如植物凝集素、磷酯、脂糖、病毒、白介素-1、TNF-α可使IκB发生磷酸化，并移位进入细胞核。NF-κB可激活多种免疫和炎症反应有关的基因包括白细胞介素-1，6，8、干扰素(Interferon，INF)、肿瘤坏死因子-a(TNF-a)、内皮细胞粘附分子-1(Endothelial cell adhesion molecule-1，ECAM-1)，胞间粘附分子-1(Intracellular adhesion molecule-1，ICAM-1)和血管细胞粘附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)^［1］。NF-κB也可调整自身克隆基因和IκB的表达水平以达到自身调节作用^［2］。

　　4　NF-κB与动脉粥样硬化

　　业已证实，NF-κB激活通路也存在于血管内皮、血管平滑肌细胞中。动脉粥样硬化的病因及发病机制尚不完全清楚。其中除脂质代谢失调、血液动力学改变、血栓形成等因素外，白细胞及病毒感染与动脉粥样硬化关系也十分密切。业已证实，单核细胞与内皮细胞粘附和向内皮下迁移及泡沫化，在动脉粥样硬化的发生与发展中至关重要^［2］。由于细胞粘附分子几乎参与单核细胞浸润与迁移的整个过程，而前者又受NF-κB调控，故近年来有学者认为NF-κB是动脉粥样硬化发生的始动机理之一^［4］。Linder等使用原位杂交和免疫组织技术研究发现，经球囊损伤小鼠内皮细胞后45分钟，其受损的内皮细胞核中NF-κB的p65和p50蛋白亚体含量明显较正常为高，3小时后经Northern杂交技术发现VCAM-1mRNA及蛋白的表达增高^［8］。表明血管内皮受损后，先有NF-κB激活，继之使细胞粘附分子表达增强。血管平滑肌细胞的增殖与游走受许多基因的调控，且被视为经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)后再狭窄的主要发生机制之一，亦成为全球研究热点之一^［9］。我们的研究也表明，小鼠血管平滑肌细胞中存在NF-κB激活通路，TNF可使NF-κB的活性明显增高。新近研究证实，NF-κB的激活是血管平滑肌细胞的必经和始动环节。使用纯化的IκB蛋白或变异型NF-κB双链寡核苷酸技术干预培养血管平滑肌细胞，可明显抑制其增殖，提示NF-κB可能是未来PTCA术后再狭窄的新的干预目标^［10］。有学者使用免疫组织化学和免疫荧光技术对人类动脉粥样硬化组织学研究发现，在动脉粥样硬化组织中有明显的NF-κB的激活现象^［11］。此外，已知多种病毒如疱疹病毒、巨细胞病毒已参与动脉粥样硬化的形成，并推测与病毒感染诱导某些基因进一步激活或突变有关。有趣的是疱疹病毒和巨细胞病毒均能激活NF-κB^［5，7］。因此作者推测病毒感染可能系通过NF-κB，进而使血管局部细胞粘附分子表达水平上调，在粘附分子介导下，单核细胞与内皮细胞粘附和向内皮下迁移，进而形成动脉粥样硬化。确切机理有待进一步探讨。

　　5　NF-κB与斑块破裂

　　现多认为，动脉粥样硬化系血管受损后的过强反应所致，其特征为炎症反应和纤维细胞增殖。人类动脉粥样硬化病灶中可见到大量巨噬细胞和T淋巴细胞聚集为其佐证。新近观察发现，这类细胞在斑块中的聚集也是导致斑块破裂的原因之一^［1］。炎症反应涉及多种炎症因子的表达，后者均系通过NF-κB通路的调节。NF-κB可启动多种免疫和炎症反应的基因表达如IL-1、IL-6、IL-8、INF、TN、ECAM-1、ICAM-1和VCAM-1等。新近研究发现，在冠心病不稳定性心绞痛患者血细胞中NF-κB明显激活，这些患者于24小时内至少发生过一次胸痛，17/19的患者均可见NF-κB激活。组织学研究发现，人类动脉粥样硬化斑块中激活的NF-κB主要见于血管的中膜和内膜细胞中，且与病变进展的程度有关。Ritchie^［11］观察发现，在急性冠脉综合征患者有血中白细胞NF-κB的选择性和显著激活，但这种血白细胞中NF-κB的激活是源于细胞与斑块的接触后还是斑块中细胞释放的某些分子作用于血白细胞中NF-κB尚不清楚。Wongl^［12］研究发现，在缺血性心脏病所致心力衰竭者，梗塞区心肌细胞和炎性细胞浸润，NF-κB激活较非梗塞区明显。已有研究证实，乙酰水杨酸和非乙酰水杨酸具有阻滞培养细胞NF-κB激活的作用。临床上服用阿斯匹林可明显减少冠心病病人冠脉事件的发生，且风湿病需长期服用水杨酸治疗的患者冠脉事件的发生率明显降低亦为重要佐证，说明炎症反应及其炎症反应中重要的调节因子NF-κB在冠心病的发生与发展中具有重要作用^［11］。基于此点，推测NF-κB的激活可能与人类冠状动脉粥样硬化斑块破裂有关。

　　尽管冠心病的诊断与治疗有了长足的进步，但仍不能预先确定猝死、心肌梗死、不稳定型心绞痛患者，其基本原因是对发生机理未能完全了解。已证实斑块破裂部位有明显的急性炎症反应。NF-κB确认与所有炎症反应蛋白的克隆基因表达有关，且是单核细胞趋化蛋白-1(Monocyte chemoattractant protein-1)，VCAM-1，ICAM-1激活的必要条件。这些蛋白是血液中炎性细胞侵入血管壁的重要趋动分子。激活的NF-κB可见于人类动脉粥样硬化斑块血管的中膜和内膜中，且与动脉粥样硬化病变的发生与发展有关。能够激活NF-κB的一些刺激因子也发现于血管壁中NF-κB染色阳性部位和血液循环之中。这样，激活的NF-κB以影响其激活的一些因子及基因作为靶点，存在于动脉粥样硬化斑块且与病变的进展有关，提出NF-κB在急性炎症反应中起重要作用，以触发粥样硬化斑块突发破裂。稳定性心绞痛的病人白细胞功能明显增加，这种白细胞功能增加可能导致血小板激活，继发冠脉粥样硬化部位血栓形成^［12］。

　　NF-κB在免疫学界是一个“古老”的课题，业已证实，它与急、慢性炎症反应的发生与发展明显有关，但其在心血管领域里的研究刚刚起步，与冠心病的关系亦不十分清楚。迄今研究仅仅证实NF-κB的激活与动脉粥样硬化及冠心病的发生与发展有关，确切的作用还需进一步研究探讨。

(陈灏珠院士　审)

　　作者简介：李建军(1957-)，男，湖北汉阳人，医学博士，主任医师，教授。曾留学美国、日本，在国内外心血管杂志上发表论文90余篇，主要从事冠心病的临床与研究。

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收稿日期：2000-02-15