楊雷 鄧進(jìn) 鄧志紅

(貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550004)

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·綜 述·

NFkB及其基因多態(tài)性與炎癥及腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

楊雷 鄧進(jìn) 鄧志紅△

(貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550004)

NFkB； 基因多態(tài)性； 炎癥； 腫瘤

核因子kB(NFkB)是一組調(diào)節(jié)廣泛基因表達(dá)的核蛋白因子，在參與炎癥反應(yīng)，細(xì)胞增殖、分化與凋亡，免疫反應(yīng)和腫瘤形成等相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中有重要作用。人類NFkB家族成員包括5個(gè)：p50/p105，p52/p100，p65/RelA，RelB，和c-Rel，分別由NFkB1、NFkB2、RELA、RELB和REL 基因編碼。NFkB 在免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)及腫瘤發(fā)生中的核心作用使得它成為一個(gè)研究基因與疾病關(guān)聯(lián)的熱門候選基因。本文對(duì) NFkB分子蛋白結(jié)構(gòu)以及NFkB基因多態(tài)性對(duì)炎癥及腫瘤的影響做一綜述。

1 NFkB家族基因的蛋白結(jié)構(gòu)

NFkB是Sen和Baltimore 等在1986年首先從與鼠激活的B淋巴細(xì)胞免疫球蛋白k輕鏈的增強(qiáng)子kB序列(5'-GGGACTTTCC-3')特異結(jié)合后檢測(cè)到的，是一種重要的能夠調(diào)節(jié)基因表達(dá)的核蛋白因子[1]。NFkB在許多基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中，都存在功能性NF-kB的結(jié)合位點(diǎn)，且活化的NF-kB能與DNA鏈上的特定序列結(jié)合,從而啟動(dòng)和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，介導(dǎo)細(xì)胞黏附、分化、增殖、凋亡和炎癥反應(yīng)，并在各種免疫炎癥性疾病和腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[2-3]。按照結(jié)構(gòu)功能和合成方式不同，NFkB家族成員可分為兩類：一類是由含C-末端錨蛋白重復(fù)序列的前體蛋白p105和p100，經(jīng)裂解后形成缺乏反式激活結(jié)構(gòu)域的p50/NFkB1和p52/NFkB2，該類蛋白不能獨(dú)立激活基因轉(zhuǎn)錄。另一類是無前體蛋白的p65/RelA，RelB，和c-Rel，其C-末端有一個(gè)或多個(gè)反式激活結(jié)構(gòu)域，能直接與轉(zhuǎn)錄元件結(jié)合促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。由于p50和p52缺乏反式激活結(jié)構(gòu)域，需與含有反式激活機(jī)構(gòu)域的p65，RelB或c-Rel或其它含激活結(jié)構(gòu)域的蛋白構(gòu)成異源二聚體從而激活基因轉(zhuǎn)錄過程，而p50和p52構(gòu)成的同源二聚體不能激活基因轉(zhuǎn)錄，需與DNA結(jié)合后發(fā)揮抑制基因轉(zhuǎn)錄的作用。

NFkB家族成員組成各種同源或異源二聚體，包括p50/RelA，p50/RelB，p50/c-Rel，p52/RelA，p52/RelB，p52/c-Rel，p65/RelB，p65/c-Rel，p50/p50，p52/p52，p65/p65。其中p65是NFkB家族中重要的成員之一，相對(duì)分子量65KD，組成的p50/p65異源二聚體是最常見的NFkB/Rel復(fù)合體，其含量常常最高并幾乎存在于體內(nèi)所有細(xì)胞中[3]。NFkB1(p50)和NFkB2(p52)蛋白結(jié)構(gòu)雖然類似，但功能上卻存在差異。有文獻(xiàn)[4]報(bào)道，NFkB1(p50)/RelA(p65)和c-Rel在固有免疫中發(fā)揮核心作用，而NFkB2(p52)/RekB在外周淋巴組織和B細(xì)胞的增殖分化中起重要作用。

2 NFkB的生物學(xué)功能及作用機(jī)制

NFkB的活性受IkBs蛋白家族調(diào)控。IkBs家族包括：IkBa，IkBb，IkBr，BCL3，NFkB1/p105和NFkB2/p100[5-6]。其中IkBa是主要的IkB蛋白，在調(diào)控NFkB激活的經(jīng)典途徑中扮演重要角色[3]。在大多數(shù)細(xì)胞中，NFkB構(gòu)成同源或異源二聚體以未激活狀態(tài)與IkBs結(jié)合存在于細(xì)胞質(zhì)中[7]。當(dāng)受到刺激因子如病毒、放射線、氧自由基、細(xì)菌脂多糖(LPS)、TNFa等刺激時(shí)，NFkB-IkBs復(fù)合物被激活，NFkB解離出來并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，與相應(yīng)位點(diǎn)特異性結(jié)合促進(jìn)相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，從而啟動(dòng)和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，細(xì)胞黏附、分化、增殖、凋亡和炎癥反應(yīng)。同時(shí)，NFkB和其信號(hào)通路中的大部分激活因子被認(rèn)為在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中有重要作用[8]。

NFkB激活有兩條通路：經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路(替代通路)。NFkB經(jīng)典激活通路接收到細(xì)胞外刺激如LPS、病毒、細(xì)胞因子等刺激后，IkB激酶磷酸化IkB，然后IkB泛素化，在蛋白酶作用下發(fā)生降解，釋放NFkB中常見的p65/p50和p50/c-Rel二聚體并迅速轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，調(diào)控各種kB依賴基因表達(dá)。非經(jīng)典通路中核心媒介是p52/RelB[9]。激活途徑基于NFkB2的前體蛋白p100的處理過程。因?yàn)閜100更容易與RelB結(jié)合[10]，p100的加工不僅產(chǎn)生p52，同時(shí)也導(dǎo)致p52/RelB向細(xì)胞核轉(zhuǎn)位[9]。兩條激活通路的主要區(qū)別在于，經(jīng)典通路中IkB蛋白的降解使NFkB二聚體得到釋放，而非經(jīng)典通路是在p100到p52的加工處理時(shí)，使得信號(hào)通路被激活。

3 NFkB基因多態(tài)性研究

3.1 NFkB1基因多態(tài)性與疾病關(guān)聯(lián)研究 NFkB1由啟動(dòng)子序列、從323 bp到40 000 bp變動(dòng)的內(nèi)含子和外顯子構(gòu)成，位于人類4號(hào)染色體2區(qū)4帶，長(zhǎng)156 kb。NFkB1編碼2種蛋白，一種是不與DNA結(jié)合的p50前體蛋白p105，另一類是p50蛋白。目前關(guān)于NFkB1基因啟動(dòng)子區(qū)域rs28362491(-94ins/delATTG)多態(tài)性位點(diǎn)的研究較多，且rs28362491(-94ins/delATTG)與感染性疾病、炎癥性腸病和各類腫瘤間聯(lián)系的研究均有文獻(xiàn)報(bào)道。

Adamzik等通過檢測(cè)LPS刺激后健康自愿者的全血樣本后發(fā)現(xiàn)，rs28362491-94ins→del后NFkB1的核轉(zhuǎn)位能力和mRNA表達(dá)水平均有增強(qiáng)，同時(shí)促炎細(xì)胞因子TNFa表達(dá)水平和組織因子活性也有增強(qiáng)。在之后報(bào)道的143例膿毒癥患者中觀察發(fā)現(xiàn)，NFkB1基因啟動(dòng)子區(qū)域rs28362491(-94ins/delATTG)的-94del較ins等位基因攜帶者死亡率明顯增加(OR=2.3，95%CI1.13～4.8P=0.022)。基因型為純合子ins的患者死亡率是25%，而基因型為雜合子和純合子del的患者死亡率是41%。由此他得出結(jié)論，多態(tài)性位點(diǎn) rs28362491與膿毒癥患者死亡率有關(guān)[11]。除此之外，該多態(tài)性位點(diǎn)在克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎患者的腸黏膜中也可導(dǎo)致NFkB活性增強(qiáng)，而且在治療潰瘍性結(jié)腸炎的藥物作用機(jī)制中也包括抑制NFkB活性。Bank等[12]研究證實(shí)了該多態(tài)性位點(diǎn)與潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)。而在我國(guó)關(guān)于NFkB1與中國(guó)湖北漢族人潰瘍性結(jié)腸炎的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，該多態(tài)性位點(diǎn)在潰瘍性結(jié)腸炎患者中未表現(xiàn)出差異[13]。

目前越來越多的研究證實(shí)，rs28362491(-94ins/delATTG)通過調(diào)控免疫反應(yīng)，炎癥和細(xì)胞分化、增殖和凋亡基因影響癌癥的發(fā)生發(fā)展。Arisawa等[14]在一項(xiàng)包含479例胃癌和880例對(duì)照的研究中發(fā)現(xiàn)，rs28362491與胃癌易感性有關(guān)。我國(guó)一項(xiàng)包含187例卵巢上皮性癌和221例健康志愿者的研究中發(fā)現(xiàn)，NFkB1基因啟動(dòng)序列-94ins/delATTG基因多態(tài)性與卵巢上皮性癌癥的易感性相關(guān)，且ATTGins等位基因可能是卵巢上皮性癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)易感因素[15]。

3.2 NFkB2基因多態(tài)性與疾病關(guān)聯(lián)研究 NFKB2位于10號(hào)染色體24區(qū)，包含23個(gè)外顯子，編碼8個(gè)可變剪切 mRNA，全長(zhǎng)8.42 kb。NFkB2基因多態(tài)性中對(duì)于rs12769316、rs1056890、rs7897947等位點(diǎn)基因研究較多，其中研究發(fā)現(xiàn)rs12769316、rs1056890多態(tài)性位點(diǎn)與多發(fā)性骨髓瘤生存率有關(guān)[16]。而rs1056890、rs7897947多態(tài)性位點(diǎn)與腎移植后排斥反應(yīng)、存活期無明顯相關(guān)性[17]。

3.3 RELA基因多態(tài)性與疾病關(guān)聯(lián)研究 RelA基因全長(zhǎng)8.559kb，位于11號(hào)染色體13區(qū)，含11個(gè)外顯子。王彬等[18]研究表明在一項(xiàng)37例包括大腸癌組織和正常結(jié)腸黏膜組織中，發(fā)現(xiàn)大腸癌組織中NFkB p65蛋白表達(dá)水平明顯高于正常組織。同樣在一項(xiàng)RelA(p65)對(duì)卵巢癌組織的研究中發(fā)現(xiàn)，p65與癌組織分化程度，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，臨床分期及腫瘤大小明顯相關(guān)[19]。

3.4 RELB基因多態(tài)性與疾病關(guān)聯(lián)研究 RelB基因位于19號(hào)染色體13區(qū)32帶，含12個(gè)外顯子，全長(zhǎng)36.74 kb。RelB上的多態(tài)性位點(diǎn)rs2288918與嚴(yán)重急性呼吸綜合征相關(guān)[20]。

3.5 C-REL基因多態(tài)性與疾病關(guān)聯(lián)研究 c-Rel基因位于2號(hào)染色體13區(qū)，長(zhǎng)約41.43kb，包含9個(gè)外顯子。研究[21]發(fā)現(xiàn)c-Rel上的多態(tài)性位點(diǎn)rs13031237及rs13017599與風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、牛皮癬性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病有關(guān)。

4 小 結(jié)

隨著科技與檢測(cè)檢驗(yàn)方法的不斷發(fā)展進(jìn)步， NFkB的被發(fā)現(xiàn)及對(duì)功能機(jī)制研究日漸清晰，NFkB家族基因在各系統(tǒng)各疾病中的作用機(jī)制與關(guān)聯(lián)開始受到研究者們的高度重視，尤其是近年來的研究更突顯了NFkB在免疫系統(tǒng)及機(jī)體對(duì)病原體的快速防御和誘導(dǎo)早期反應(yīng)基因表達(dá)中的調(diào)控作用。本綜述系統(tǒng)總結(jié)了NFkB家族蛋白結(jié)構(gòu)、激活通路以及各基因多態(tài)性與疾病的關(guān)聯(lián)。通過上述報(bào)道證實(shí)，NFkB基因上的多態(tài)性位點(diǎn)在炎性疾病和腫瘤中的核心作用，為NFkB基因上的多態(tài)性位點(diǎn)與疾病的發(fā)生、發(fā)展和復(fù)雜的多基因疾病的早期預(yù)防和個(gè)體化治療提供了理論依據(jù)，但NFkB在如何參與疾病發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制還不十分明確，且相同基因?qū)膊〉穆?lián)系，在國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)論中存在差異，因此，更加系統(tǒng)的、大樣本量的、多中心的臨床研究也許能解決目前存在的具體機(jī)制問題。

[1] Sen R,Baltimore D.Multiple nuclear factors interact with the immunoglobulin enhancer sequences[J].Cell,1986,46: 705-716.

[2] Hayden MS,Ghosh S.NF-kappaB in immunobiology[J].Cell research ,2011,21(2): 223-244.

[3] Hayden MS,Ghosh S.Shared principles in NF-kappaB signaling[J].Cell,2008,132(3) : 344-362.

[4] Beinke S,Ley SC.Functions of NF-kappaB1 and NF-kappaB2 in immune cell biology[J].The Biochemical journal ,2004,382(Pt 2):393-409.

[5] Solt LA,Madge LA,May MJ.NEMO-binding domains of both IKKalpha and IKKbeta regulate IkappaB kinase complex assembly and classical NF-kappaB activation[J].The Journal of biological chemistry,2009,284(40):27596-27608.

[6] Leotoing L,Chereau F,Baron S,et al.A20-binding inhibitor of nuclear factor-kappaB (NF-kappaB)-2 (ABIN-2) is an activator of inhibitor of NF-kappaB (IkappaB) kinase alpha (IKKalpha)- mediated NF-kappaB transcriptional activity[J].The Journal of biological chemistry ,2011,286(37):32277-32288.

[7] Perkins ND.Emerging from NF-kappaB's shadow,SUMOylated IkappaBalpha represses transcription[J].Cancer cell ,2013,24(2):139-140.

[8] Perkins ND.The diverse and complex roles of NF-kappaB subunits in cancer[J].Nature reviews Cancer,2012,12(2):121-132.

[9] Sun SC.Non-canonical NF-kappaB signaling pathway[J].Cell research,2011,21(1): 71-85.

[10]Solan NJ,Miyoshi H,Carmona EM,et al.RelB cellular regulation and transcriptional activity are regulated by p100[J].The Journal of biological chemistry,2002,277(2):1405-1418.

[11]Adamzik M,Schafer S,Frey UH,et al.The NFKB1 promoter polymorphism (-94ins/delATTG) alters nuclear translocation of NF-kappaB1 in monocytes after lipopolysaccharide stimulation and is associated with increased mortality in sepsis[J].Anesthesiology,2013,118(1):123-133.

[12]Bank S,Skytt Andersen P,Burisch J,et al.Polymorphisms in the inflammatory pathway genes TLR2,TLR4,TLR9,LY96,NFKBIA,NFKB1,TNFA,TNFRSF1A,IL6R,IL10,IL23R,PTPN22,and PPARG are associated with susceptibility of inflammatory bowel disease in a Danish cohort[J].PloS one ,2014,9(6): e98815.

[13]鄧長(zhǎng)生，雷媛.NFkB1基因啟動(dòng)子區(qū)域多態(tài)性與中國(guó)湖北漢族人潰瘍性結(jié)腸炎的關(guān)系[J].世界華人消化雜志,2009,17(21):2212-2216.

[14]Arisawa T,Tahara T,Shiroeda H,et al.Functional promoter polymorphisms of NFKB1 influence susceptibility to the diffuse type of gastric cancer[J].Oncology reports,2013,30(6):3013-3019.

[15]鐘慧軍,張惠香.NFkB1基因啟動(dòng)子區(qū)插入/缺失多態(tài)性與卵巢上皮性癌的相關(guān)性[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(3):296-298.

[16]Du J,Huo J,Shi J,et al.Polymorphisms of nuclear factor-kappaB family genes are associated with development of multiple 94 myeloma and treatment outcome in patients receiving bortezomib-based regimens[J].Haematologica ,2011,96(5):729-737.

[17]Vu D,Tellez-Corrales E,Sakharkar P,et al.Impact of NF-kappaB gene polymorphism on allograft outcome in Hispanic renal transplant recipients[J].Transplant immunology ,2013,28(1):18-23.

[18]王彬,楊曉東.細(xì)胞核因子NFKB在人大腸癌組織中的表達(dá)及意義[J].中華普通外科雜志,2000,15(6):367-369.

[19]孔祥,王志學(xué).卵巢癌組織NFKB家族蛋白的表達(dá)和臨床意義[J].實(shí)用臨床醫(yī)藥雜志,2004,8(6):42-44.

[20]Chen WJ,Yang JY,Lin JH,et al.Nasopharyngeal shedding of severe acute respiratory syndromeassociated coronavirus is associated with genetic polymorphisms[J].Clinical infectious diseases:an official publication of the Infectious Diseases Society of America ,2006,42(11): 1561-1569.

[21]Ali FR,Barton A,Smith RL,et al.An investigation of rheumatoid arthritis loci in patients with early-onset psoriasis validates association of the REL gene[J].The British journal of dermatology,2013,168(4):864-866.

貴州省創(chuàng)傷分級(jí)救治體系建設(shè)及臨床推廣的應(yīng)用性研究[黔科合SY字(2015)3041];貴州醫(yī)科大學(xué)院士工作站道路交通傷救治分站[ 黔科(2015)4014];(gzwjkj2015-1-035)

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