核转录因子κB与肝纤维化的研究进展

tonychant

摘要 肝纤维化是指各种原因所致的肝脏内纤维结缔组织增生,ECM的合成大于降解导致肝内ECM过度沉积的病理过程。NF-κB参与调控肝细胞的凋亡和增殖,并调节局部各种介质的释放引起炎症反应，同时促发KC产生各种炎性因子扩大肝脏炎症，最终使HSC活化，产生大量胶原纤维。本文简要概述肝纤维化形成过程中NF-κB对肝细胞、枯否氏细胞及肝星形细胞有关基因转录的调节。
关键词 肝纤维化 NF-kappaB 细胞因子

肝纤维化是指各种原因所致的肝脏内纤维结缔组织增生，细胞外基质（Extracellur　matrix，ECM）的合成大于降解导致肝内ECM过度沉积的病理过程。目前研究认为肝纤维化形成大致可分为三个阶段：以肝细胞坏死和慢性炎症为前提；炎性介质激活肝脏枯否氏细胞（Kupffer cells，KC）释放大量细胞因子和活性氧为中间环节；继之肝星形细胞（Hepatic　stellate cells，HSC）被激活，合成以胶原为主的细胞外基质过度沉积于肝脏。其中，KC是肝纤维化形成过程中肝脏炎症反应的效应细胞，而HSC的活化是肝纤维化过程中的关键事件。
核转录因子κB（Neuclear factor-κB，NF-κB）是一种具有转录激活功能的蛋白质，属于NF-κB/Rel蛋白家族，哺乳动物包括有p65、p50、p52、c-Rel和RelB 5种NF-κB/Rel蛋白,组成同源或异源二聚体，最多见的是p50和 p65组成的异源二聚体。同时在细胞胞浆中存在5种NF-κB 抑制物（inhibitor of κB,IκB）蛋白,分别为IκBα、IκBβ、p105/IκBγ、p100/IκBδ和IκBε。IκB与NF-κB结合以无活性的形式存在于细胞浆中，在受到细胞因子、LPS、氧自由基及紫外光等刺激时，IκB即被蛋白激酶磷酸化而被蛋白酶降解，NF-κB即被激活，进入细胞核与相应的靶基因相结合，启动细胞因子、细胞黏附分子、NO合酶（NOS）和环氧合酶2（COX2）等基因转录，导致促炎细胞因子、氧自由基、NO及前列腺素等炎性介质大量产生，引发炎症反应。在肝纤维化形成过程中,NF-κB通过对肝细胞、HSC和KC的调节，对肝纤维化形成起着重要调控作用。

1.NF-κB与肝细胞

肝细胞约占肝实质的70%-80%，是肝脏最主要的功能细胞。在肝纤维化形成早期许多肝细胞退行性变引发肝脏慢性炎症并通过旁分泌途径激活HSC。在这一过程中NF-κB参与对肝细胞凋亡反应的调节,并诱导肝细胞急性期反应基因表达引起肝脏炎症。
1995年Beg等[1]首先发现P65基因缺失的小鼠在胚胎期14－15天死于大面积肝细胞凋亡； Schoemaker等[2]将原代培养的大鼠肝细胞暴露于TNF-α等细胞因子和LPS混合物，发现抑制NF-κB 的活化导致肝细胞凋亡，NF-κB 的活化可以促使大鼠肝细胞表达凋亡蛋白抑制因子（IAP）家族--cIAP2, cIAP2过度表达可抑制肝细胞凋亡。由此认为肝细胞在炎性环境中生存依赖于NF-κB 的活化和cIAP2的保护，抑制NF-κB 的活化导致肝细胞凋亡。Liu 等[3]用TNF刺激NF-κB灭活的RALA255-10G肝细胞系导致JNK持续活化且增加AP-1的转录活性，抑制JNK底物和AP-1的亚单位c-Jun功能可阻止灭活NF-κB和TNF刺激后导致的细胞死亡，抑制c-Jun还可阻断线粒体细胞色素c的释放和caspase-3和caspase-7的活化。故而活化的NF-κB可能通过抑制下游的JNK 和 c-Jun/AP-1的激活而阻断TNF死亡路径。可见NF-κB是通过多种下游途径抵抗TNF诱导的细胞凋亡。目前已有许多研究表明肝纤维化早期肝细胞中NF-κB是处于活化状态的，Yang等[4]联用放线菌素D（ActD）和TNF-α处理敏感的RALA大鼠肝细胞系时，肝细胞出现凋亡。因为ActD不影响NF-κB与DNA的结合，而只是部分抑制NF-κB依赖基因的上调,阻止保护性基因表达,使RALA肝细胞对TNF-α的毒性敏感。故而认为在肝纤维化早期肝细胞的坏死是由于毒素阻断了NF-κB依赖的保护基因上调而增加肝细胞对TNF-α毒性的敏感性所致。这为中毒性肝损伤动物模型和人类酒精性肝病中增加的TNF-α激活NF-κB触发的是细胞死亡而不是细胞增殖提供了一个合理的解释。但也有人认为可能是非实质细胞调控了肝脏再生过程中NF-κB介导的增殖和凋亡作用促使肝细胞坏死[5]。

2.NF-κB与HSC

2.1 NF-κB与HSC的活化
近年来HSC基因表达的分子调控机制受到普遍关注。研究发现静息状态下和新鲜分离的HSC核内缺乏NF-κB，而活化的、α-SMA阳性的HSC中出现了NF-κB的核转位活性，同时有诸如细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM-1）、IL-6等基因的表达［6］，表明NF-κB可能参与了HSC激活的调节。
在HSC早期激活阶段，转录因子NF-κB、Sp-1、c-myc、c-jun/AP1和STAT-1等参与了HSC的基因调控，其中NF-κB对HSC的活化启动至关重要[6-9]：上调NF-κB的表达可引起包括转录因子AP1、MMP-2等在内的靶基因活化；激活的HSC有典型的P65：P50异源二聚体和少量的P65同源二聚体以及尚未确定的NF-κB DNA结合物表达，而且活化的HSC中NF-κB的基础活性较静息细胞明显增高，这一过程与NF-κB经典的快速激活方式不完全相同，而是表现为缓慢持续的活化过程，这一过程的确切机制尚不完全清楚，但与细胞浆和核中IκBα的持续性减少有关；也有人认为活化的HSC可以表达一种IκBβ的超磷酸化形式，并与 IκBα竞争结合NF-κB，这种结合并不能使NF-κB失活，从而使活化的HSC中NF-κB维持较高的基础活性。
在持续激活阶段，HSC在大量合成和分泌胶原等各种细胞外基质的同时还可通过旁分泌作用激活其他尚处于静止状态的HSC，在这一过程中NF-κB也起着重要作用：当处于启动阶段的HSC受到细胞因子、有丝分裂原和CD40配体的刺激后，NF-κB的活性还可以以经典的方式迅速增高，促使HSC中的ICAM-1、COX2 、IL-6及IL-8基因转录表达相应的产物，触发或加剧肝脏炎症，并通过MCP-1、自由基、TGF-β等炎性介质进一步激活NF-κB维持HSC活化[6-14]，最终促成肝脏纤维化的发生。
2.2 NF-κB与HSC凋亡
由于HSC在肝纤维化过程中的关键作用，近年来许多学者对其在肝纤维化过程中的凋亡与增殖现象产生了极大的兴趣。Saile等[15]用TUNEL法发现体外活化的HSC较静息状态下自发凋亡增加，Fas/Apo-1受体和CD95L（FasL）明显增多。而肝纤维化时肝脏激活的HSC数量明显增多，这说明激活的HSC内可能有抗凋亡因子存在以维持HSC的数量。活化的HSC中NF-κB活性增高[6]。近年来众多研究发现NF-κB有抗凋亡作用：一些凋亡刺激可以使NF-κB活化［16］；缺失NF-κB P65基因的胚胎期小鼠死于大面积肝细胞凋亡[1]；活化的NF-κB阻断了TNF-α介导的细胞凋亡效应[17]；国内尤红等[18]也发现使用中药复方861抑制了HSC中NF-κB的激活，使HSC凋亡增加。用维生素C／硫酸亚铁混合液激活体外培养的HSC中NF-κB后，发现表达PCNA的HSC数量明显增加，抑制NF-κB的激活，HSC增殖被抑制，进一步证实NF-κB参与调控了HSC的增殖反应[12]。可见NF-κB参与调控了肝纤维化过程中HSC的凋亡、增殖反应。
综上，NF-κB可能在肝纤维化过程中参与调控了HSC的增殖、活化，并对其凋亡反应有抑制作用。然而，Lang等最近的一项体外研究认为NF-κB虽然有阻断TNF-α介导的HSC凋亡，但对于HSC的增殖、活化并不是必需的[17]。关于NF-κB在HSC活化过程中所起的具体作用目前尚有争议，有进一步研究的必要。这必将对肝纤维化过程中HSC激活机制乃至开发干预药物产生重大影响。

3.NF-κB与KC

KC是定居于肝脏的巨噬细胞，源于骨髓和血循环的单核细胞，位于内皮细胞的窦腔面或游离于窦周间隙内。体积较大，形态不规则，正常情况下有清除内毒素、细菌、病毒及瘤细胞的功能，并具有抗原呈递、分泌细胞因子等免疫调节及抗肿瘤作用，构成机体防御的第二屏障。在肝纤维化形成过程中，KC可以被变性、坏死释放的脂质过氧化物、细胞因子等炎性介质激活分泌大量的细胞因子、趋化因子等促炎介质，包括：TNFα、TGFβ、IL-1、IL-6、IL-8、NO、MIP-1、MCP-1、PDGF、PGE2及活性氧等，启动或加剧了肝脏炎症反应[19-23]。NF-κB作为炎症反应的最为重要的转录因子，也对KC分泌上述介质进行了调控，抑制KC中NF-κB的激活，可以下调TNFα等炎性介质基因的表达，减少炎性介质的产生，进而抑制肝脏炎症反应[24-28]。
研究表明，KC还能分泌IL-10、IL-13、IL-4等抑炎因子，但在肝纤维化形成过程中，KC分泌的促炎介质和抑炎介质是不平衡的，炎性介质数量远远多于抑炎介质，这是因为肝纤维化形成过程中，KC中的NF-κB被脂质过氧化物等激活，上调了促炎介质基因的表达， Wheeler等[28]用表达IκBα超抑制剂的腺病毒转染KC，抑制了LPS诱导KC产生TNFα，但IL-10 的分泌未被抑制，这也表明NF-κB对上调KC炎性介质的表达起着关键性的作用。炎性介质大量表达一方面可以以自分泌或旁分泌的形式激活未活化KC中的NF-κB，产生更多的炎性介质，形成“炎性瀑布”，造成肝脏损伤，另一方面可迅速使HSC活化、增殖，最终形成肝纤维化。
4 展望
NF-κB作为重要的转录因子不仅通过调控KC、HSC、肝细胞中炎症介质基因的表达，参与肝纤维化形成过程中的肝脏炎症反应，还对肝细胞凋亡、HSC的活化、增殖及其凋亡进行调节。但NF-κB在上述细胞的调节机制尚不完全清楚，进一步探讨NF-κB信号通路的转导途径，必将对肝纤维化发病机制及其防治产生深远影响。

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