核转录因子κB与磷脂酶A2在脑缺血再灌注损伤中的相互作用

【关键词】  核转录因子κB 磷脂酶A2 脑缺血 再灌注

脑缺血再灌注损伤（Cerebral ischemia?reperfusion injury，CIRI）是由兴奋性（氨基酸）中毒、氧化应激、细胞内钙超载、炎症反应和细胞凋亡（AP）等多种因素参与的病理过程。以往对CIRI机制的研究主要集中在前三个方面，但近年来随着分子生物学的，发现CIRI与炎症反应和细胞凋亡也有着密切的关系。研究表明，CIRI的发生不仅有细胞坏死，而且有一个主动的、由基因控制的、一系列酶参与的、高度有序的死亡过程，即细胞凋亡过程，50%的缺血性细胞死亡是因为凋亡。

    核转录因子κB又称k基因结合核因子（nuclear transcription factor κB，NF?κB），是一类能与多种基因启动子部位的κB位点发生特异性结合，并促进转录DNA结合蛋白的总称，是一种多效可诱导的转录因子，不仅能调节多种基因的表达和产生细胞因子，还能调节多种炎症因子的表达和细胞凋亡，在缺血再灌注损伤中起重要作用。而作为炎症介质及活性物质的磷脂酶A2（phospholipids A2，PLA2），则是一种能催化磷脂甘油分子上二位酰基的水解酶，亦是花生四烯酸（AA）、前列腺素及血小板活化因子（PAF）等生物活性物质生成的限速酶，所产生的脂质介质在炎症和组织损伤时，在膜通道的活化、信息传递、血流动力学及病理生理过程中，以及在调节细胞内外代谢等方面起了关键性作用，是危重病发生发展中的关键环节［1］。因此探讨核转录因子NF?κB和PLA2在缺血再灌注脑损伤中的作用，以及NF?κB与PLA2之间的相互影响机制，将会对研究脑缺血再灌注损伤发生机制有重要的意义。

    1  NF?κB的结构特点及作用途径

    NF?κB属于Rel蛋白家族，是由两种Rel家族亚基RelA（p65）、RelB、c?Rel和NF?κcB1（p50/p105）、NF?κcB2（p52）中任意两种NF?κB/Rel蛋白亚单位构成的二聚体蛋白质，这些蛋白质均具有能与DNA结合的特性，又称DNA结合亚单位，其中发挥主要生理功能的是p50与p65构成的二聚体蛋白质。在大多数细胞中，NF?κB二聚体与IκB结合成三聚体。IκB覆盖于NF?κB的核定位信号区（nuclear localization sequence，NLS），使之以无活性形式存在于胞浆中。细胞受到活化信号刺激后，由活化信号诱导激活的IκB激酶（IκB Kinase，IκK）引起IκB?α蛋白第32和36位丝氨酸的磷酸化，磷酸化的IκB?α则由泛素蛋白在多个位点形成泛素化。最后，泛素化的IκB?α被26S蛋白酶水解降解，暴露出Rel蛋白上的NLS，这样就使NF?κB快速易位进入核内，与DNA特定序列结合，引起靶基因表达增加［2］。另外，在细胞核内水平，通过p65亚单位磷酸化引起NF?κB结构改变而调节NF?κB的转录活性。同时，NF?κB还存在着不典型的激活途径，即IκK独立的激活途径。

    2  NF?κB在CIRI中的作用

    NF?κB在脑部疾病中的作用已引起了学者们的广泛关注，因为NF?κB是应激和炎症基因表达最重要的介质之一，NF?κB活化在中枢神经系统发挥了重要作用。目前普遍认为的是NF?κB对神经细胞作用具有两重性，既可介导Bcl?XS、P53、C?myc等凋亡蛋白引起细胞凋亡［3］，又可通过诱导抗凋亡蛋白表达（包括Bel?I、Bel?X和过氧化物岐化酶）阻止细胞凋亡［4］。

    2.1  促凋亡作用

    脑缺血再灌注时NF?κB的激活能调节多种基因的表达，促进细胞死亡。剔除P50亚单位鼠与野生鼠相比，梗死面积缩小，予以PDTC（抗氧化剂和特异性的NF?κB抑制剂）通过抑制IκB降解，阻止NF?κB的激活，减少梗死面积的大小，这进一步提示脑缺血后NF?κB特别是它的P50亚单位似乎在脑缺血中起着有害作用［2］。James A等［2］在实验中将脑内4条血管闭塞30 min造成短暂全脑缺血，发现NF?κB在再灌注后的72 h选择性地在海马CA1神经元中被激活，与该处神经元凋亡时间近似吻合，由此推测濒临死亡的CAI神经元中NF?κB的升高或许与细胞凋亡或坏死机制有关。Nurmi A等［5］发现在持续性局灶性脑缺血中，NF?κB能促进脑梗塞的形成。Caroll等［2］发现大鼠脑缺血再灌注15～30 min后，半球缺血区NF?κB显著激活，较基础水平增高3～4倍，同时应用抗氧化剂NAC可完全取消NF?κB的早期激活，明显降低缺血半球梗死区的大小。Stephenson等［2］用有神经保护作用的抗氧化剂LY341122可以减低NF?κB的激活，使再灌注后DNA片段减少，梗死面积缩小；Wang YH等［6］发现黄衫素可通过其抗氧化作用，进而调节NF?κB的活化而减轻脑缺血再灌注损伤，间接证明了NF?κB有神经损害作用。

    2.2  抑制凋亡作用

    很多实验也证明了NF?κB可诱导抗凋亡蛋白表达，阻止细胞凋亡。Urnowey S等［7］证实在脑缺血1 h，聚合酶链反应显示NF?κB圈套寡核苷酸有效抑制肿瘤坏死因子、白细胞介素和细胞粘附分子mRNA表达，在缺血7 d明显减少神经损伤。Hirabayashi T等［8］在研究低温对脑缺血损伤的作用机制时，发现其脑保护作用部分是通过减少IκK活性,抑制核转录因子NF?κB活化产生的。而运用免疫组化和Western印迹也可以检测到NF?κB在大脑中动脉闭塞3 h后被活化，闭塞后6～8 h在缺血皮质区可检测到NF?κB核移位和结合活性下降，提示其活性下降可能加剧缺血诱导的细胞死亡［2］。

    不同研究关于NF?κB对细胞凋亡作用得出不同的结论，虽不能排除细胞凋亡的作用途径及机制，如上游机制包括NF?κB依赖途径、P53依赖途径及BCL家族中促凋亡成员，而激活从线粒体释放细胞色素C的级联反应则是下游机制，最后caspase?3形成引起DNA断裂及细胞死亡。但也可能因为NF?κB在信号转导方面的双重作用。轻度至中度细胞应激诱导NF?κB的激活或许有保护作用，但是强烈刺激引起的NF?κB激活促进细胞死亡［9］。Kahschmidt等［10］认为低浓度的淀粉样13蛋白成分可激活NF?κB产生神经保护作用，而高浓度淀粉样13蛋白具有神经毒性作用，提示NF?κB在阿尔茨海默病中可能既参与毒性作用，又参与神经细胞保护机制。因此，NF?κB对脑具有保护作用还是损伤作用，主要取决于NF?κB产生部位、刺激物（活化信号）、产生量和持续时间等［11］。

    3  PLA2的结构特点及作用

    人类几乎所有的细胞均含有PLA2,PLA2在人体内的分布主要为两种亚细胞分布，一种为膜结合性PLA2 （Ma?PLA2），另一种为溶酶体和胞液中可溶性PLA2（S?PLA2）。Ma?PLA2存在于各种细胞的生物膜上，尤以脑细胞、心肌细胞、肝细胞、肾小球系膜细胞及肺泡中含量丰富，生理条件下参与细胞膜磷脂转换、花生四烯酸（arachidonic acid，AA）代谢、化学趋化作用、有丝分裂作用、细胞毒性作用及刺激释放耦连作用［12］。病理状态下，溶酶体及线粒体PLA2分泌至间质、关节腔或血管间隙，参与炎症及急性损伤的致病过程［13，14］。而S?PLA2能够分泌进组织液、腹腔液、滑膜液及皮下组织，导致实验及临床中多种炎症病理损伤［1］。

    4  PLA2的激活及表达

    PLA2的激活及异常表达与多种细胞因子（如TNF?a、IL?6及IL?8等）的表达诱导相关。危重病状态下，机体过度炎症反应，刺激单核巨噬细胞分泌细胞因子（cytokines，CKs），这些CKs刺激血管内皮细胞等激活PLA2，导致炎症“瀑布效应”，同时产生脂类介质，如前列腺素、白三烯等，造成已受累的细胞、组织及器官发生不可逆性损伤。可见，PLA2前连CKs，后接破坏性极强的脂类介质，其非特异性活化将会造成灾害性后果，介导危重病恶化发展。

    5  PLA2在CIRI中的作用

    脑组织含有大量磷脂成分，而PLA2是水解细胞膜磷脂的关键酶。在急性组织缺血再灌注损伤时，可致PLA2激活及释放，促进神经细胞磷酯水解后，释放大量的AA。而AA的级联反应生成的炎症介质（PGE、LT、TxA等），广泛参与缺血再灌注脑损伤炎性反应信号转导．进而诱导细胞凋亡，加重脑组织的损伤。程清洲等［15］在脑I/R实验中观察到胞浆型PLA2（cPLA2）的活性被抑制后，TNF?α诱导的凋亡被抑制，提出cPLA2在TNF?α诱导凋亡过程中起“死亡介质”的作用。王东吉等［16］在实验中观察到大鼠脑缺血再灌注时cPLA2蛋白表达早于TNF?α，提示PLA2在缺血再灌注早期便参与了细胞凋亡的表达。

    在缺血再灌注损伤中PLA2激活及异常表达，既参与了局部组织损伤，也参与了远离组织的脏器损伤［17］，提示PLA2在脑缺血再灌损伤中起重要作用，因而对PLA2的抑制可能将是抗脑细胞损伤的关键环节。

    6  NF?κB与PLA2在脑缺血再灌注损伤中的相互作用机制

    脑缺血再灌注损伤中各种刺激引起的NF?κB激活需要Ca2+完成信号转导，而且钙离子信号途径与其它信号途径有协同作用。NF?κB激活不是由单一孤立的信号途径调控，而是由神经细胞内钙离子水平控制的信号转导调控。当细胞遭遇缺血再灌注损伤时，细胞外Ca2+通过谷氨酸受体离子通道及胞膜L?电压依赖性Ca2+通道等进入细胞内，而细胞内质网中的Ca2+也进入细胞内，从而导致细胞质中Ca2+浓度升高，触发NF?κB被激活。而PLA2尤其是cPLA2作为体内重要的Ca2+依赖性水解酶，在脑缺血再灌注损伤中随细胞质中Ca2+浓度升高而被激活。被激活的PLA2又能使Ca2+内流或使细胞内Ca2+释放，形成恶性循环，使神经细胞游离Ca2+浓度持续增加，导致神经细胞严重损伤［4，18］。

    在脑缺血再灌注损伤时，NF?κB与PLA2的激活途径中都存在Ca2+这一调控通路，都增大炎症信号，加重脑损伤［4，19］。Je Seong等［19］研究也显示分泌型PLA2（sPLA2）、cPLA2参与TNF?α、IL?β诱导的NF?κB激活，应用sPLA2或cPLA2抑制剂可抑制NF?κB的激活。实验观察发现予以cPLA2抑制剂（AACOCF3），抑制了NF?κB向核内转位，研究同时指出PLA2基因中也含有NF?κB共有序列，全脑缺血后，可通过NF?κB基因转录而激活PLA2。应用NF?κB抑制剂能抑制脂多糖（LPS）诱导的IIPLA2和cPLA2激活。另一方面，有研究显示PLA2可激活多种炎性细胞NF?κB的表达，予以PLA2抑制剂，炎性细胞NF?κB表达也受到显著抑制。

    总之，NF?κB与PLA2的激活均参与了脑缺血再灌脑损伤后的病理生理过程，是创伤后疾病进展的中间环节。但NF?κB与PLA2之间的相互影响机制，PLA2的参与决定NF?κB起促凋亡还是抗凋亡作用，是在什么条件下起作用以及NF?κB与PLA2之间的相互关系等问题仍不清楚，有待于进一步深入研究。

【】
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