核因子-κB与全身炎症反应综合征
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作者：刘振桐 王承敏
单位：大连市中心医院呼吸 内科，116033
关键词：
中国急救医学001248
全身炎症反应综合征(SIRS)是指机体在感染因素作用下导致机体的生理损伤和病理改变，释 放体液和细胞因子，引发全身过度炎症反应的一种临床过程[1]。它能引起多器官 功能衰竭(MODS)、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，甚至死亡。在其发生发展过程中，许多炎症 细胞释放的细胞因子及炎症介质起着抗感染的作用。但过度的或失控的炎症反应又能引起中 性粒细胞介导的组织损伤和器官功能紊乱。SIRS的中性粒细胞性炎症反应是由以下物质在局 部生成所致：细胞因子、趋化因子、内皮细胞-白细胞粘附分子和酶，如诱导性一氧化氮合 成酶(iNOS)和环氧化酶-2(COX-2)。而这些物质的生成受到转录因子复合体NF-κB的调节。 NF-κB作为近年来才发现的具有基因转录调节作用的蛋白质因子，参与了许多炎性因子的 调控。因此研究如何抑制NF-κB的激活，减少促炎基因的表达，从而减轻组织损伤和炎症 反应以改善SIRS患者的预后具有重要意义。
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1 NF-κB的组成和结构
1986年，Sen等[2]首先从B淋巴细胞核抽提物中检测到一种能与免疫球 蛋白K轻链基因增强子KB序列(GGGACTTTC)特异结合的核蛋白因子，称之为核因子-κB(nu clear facter-kappa B,NF-κB)。此后，人们发现它存在于许多类型的细胞中，能够和许 多基因上启动子区域的固定核苷酸序列结合而启动基因转录的功能，在机体的免疫应答、炎 症反应及细胞的生长调控等方面发挥重要作用。
NF-κB是由一组结构上相关联的蛋白质家族组成。NF-κB/ReL家族有5位成员，它们是c-R eL，NF-κB1(P50/P105)，NF-κB2(P52/P100)，ReLA(P65),ReLB。而NF-κB是由两 个属于ReL家族的亚单位组成，以同或异二聚体形式存在。通常情况下，NF-kκB的活化形 式是P50和P65组成的异二聚体，人们对它的研究也最多。其他亚单位也可能系NF-κB的其 他活化形式，不同的NF-κB活化形式可能激活不同的靶基因。
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2 NF-κB抑制分子(IkB)
NF-κB的抑制分子称为IκB抑制蛋白，其功能主要是对NF-κB的活化起抑制作用。在非 激活状态下，NF-κB二聚体在胞浆内以无活性的形式存在，此时它与IκB非共价结合成复 合物使其无法进入细胞核内发挥作用。开始发现的IκB主要有IκB-α，IκB-β两种蛋 白，它们可以抑制NF-κB(P50/P65)的转移。后来发现IκB还包括IκB-ε、IκB-γ、I κB-δ、ReL-3。这些抑制蛋白都含有3～7个由30～33个氨基酸组成的同源序列，IκB蛋 白借此与NF-κB的ReL-同源区发生作用，从而阻止NF-κB向核内移位。
3 NF-κB的活化
诱导NF-κB活化的信号可使IκB蛋白降解而与NF-κB解离，从而使NF-κB二聚体进入细 胞核诱导基因表达，许多因素可以激活NF-κB，包括前炎症细胞因子(如TNF-α，IL-Iβ) 、脂多糖(LPS)、氧化剂、放射线、紫外线、病毒及其代谢产物和蛋白激酶C(PKC)、抗原、 植物血凝素(PHA)、刀豆素(CONA)和伏波醇脂(PMA)等与细胞分裂、增殖有关的因素也可促进 NF-κB的活化[4]。实验表明，由诱导剂介导的NF-κB的活化与IκB-α的磷酸 化及随后的降解有关[5]。抗氧化剂和某些蛋白磷酸化抑制剂可阻止IκB-α的降 解和NF-κB的出现。研究表明，IκB-α是相当不稳定的，因此，认为IκB-α的磷酸化 是导致其与NF-κB解离并最终导致IκB-α蛋白水解的原因[6]。NF-κB-IκB 复合物的解离使NF-κB得以进入细胞核内，与靶基因启动κB位点结合，诱导转录促进靶 蛋白的合成。引起IκB-α磷酸化及NF-κB活化的信号很多，这些诱导因子通过不同途径 传递着细胞内信号，所以必定存在一个共同作用部位，人们推测这一部位可能是使IκB磷 酸化的激酶。虽然目前对激酶亚单位的确切作用尚不完全了解，但很可能参与前炎症因子诱 导的NF-κB的激活。已知IκB激酶的关键作用是使IκB两个N末端丝氨 酸残基磷酸化。
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4 NF-κB抑制剂
4.1 糖皮质激素 糖皮质激素可通过两种途径抑制NF-κB而达到抑制多种炎症基因表达 的目的：①由于大多数炎症基因启动子序列中并无糖皮质激素反应原件，因而多数不是通过 糖皮质激素受体与这些基因启动子之间的相互作用进行控制，而是通过活化的糖皮质激素受 体与调节它们表达的转录子(活化的NF-κB亚单位)结合并进行调控[7，8]。②糖 皮质激素在某些细胞中通过上调IκB-α转录水平的表达完成阻止NF-κB的核转移及与DNA 的结合[9]。
4.2 IL-10可以抑制ThI细胞反应相关的许多细胞因子的基因的转录，最近发现IL-10可以 抑制由LPS诱导NF-κB的活化。这些现象为理解IL-10抑制一定的细胞因子的功能提供了重 要线索[10]。
4.3 一氧化氮(NO) 研究表明，一氧化氮产物通过抑制TNF-α引起的NF-κB活化而抑制 了免疫及炎症反应[11]。另有报道：一氧化氮抑制NF-κB活化的机制与糖皮质激 素相似，通过上调IκB-α。由于NF-κB可诱导诱生型一氧化氮合成酶(iNOS)基因的表达 ，NO产物抑制NF-B属于反馈性阻止其自身产物的增多[12]。新的抑制NF-κB的研 究应从I-κB激酶抑制剂方面着手，以阻断I-κB激酶激活的信号传导途径，或抑制该激酶 的降解活性反义寡核甘酸在体外具有显著的抑制作用，具有稳定细胞膜通透性的磷酸磷代寡 核甘酸将有治疗应用前景，值得深入研究。但值得一提的是不能长时间阻断NF-κB，因其 在宿主免疫及防御反应中发挥着重要作用。
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5 NF-κB在SIRS中的作用
尽管SIRS的病理生理机制尚不完全明了，但大多数学者一致认为SIRS的发生可能与几组细胞 的激活和炎性因子的失控性释放有关。这些细胞包括肥大细胞、嗜酸细胞、淋巴细胞、巨噬 细胞等。在致病因素直接或间接因素作用下产生细胞因子，这些因子形成网络，并相互作用 ，产生细胞因子级链效应，同时炎症介质(前列腺素E2、缓激肽、组胺等)也参与其中起作 用 。当机体的炎症反应进一步发展就可能导致MODS(多器官功能障碍综合征)，甚至MOF(多器官 衰竭)。可见炎性因子在SIRS的发生发展中起着重要作用。而炎性因子基因的表达又要受到N F-κB的调控，因此抑制NF-κB的激活可能是阻止SIRS恶化的重要环节。皮质激素、IL-10 、NO、抗氧化剂等可用于抑制NF-κB的活化。
总之，参与SIRS的炎性因子数量极多，机制也极为复杂。但如能在一个较高的水平上对产生 炎性因子的总体环节进行控制，而不是对孤立的、繁多的细胞因子分而治之，将对SIRS的防 治起重要作用。NF-κB作为一种重要的基因转录调控因子，在SIRS中针对这一因子作特异 性处理将有可能成为一种新的治疗途径。
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[参考文献]
[1]Koch T.Origin and mediators involved in sepsis and the systemic infl ammatory response syndrome.Kidney Int,1998,53(suppl.64)s66-s69.
[2]Sen R,Baltimore D.Multiple nuclear factors ineract with the immunogl obulin enhancer sequences.Cell,1986,46(5):705-716.
[3]May MJ,Ghosh S.Signal transduction through NF-κB.Immunology Today ,1998,19:80-88.
[4]Epstein FH.Nuclear factor-κB-A pivotal transcription factor in chr onic inflammatory diseases.New Eng Med,1993,14:436-441.
, 百拇医药
[5]Baldwin AS Jr.The NF-kappa B and kappa B proteins:new discoveries an d insights.Annu Rev Immunl,1996,14:649-683.
[6]Chen ZJ,Parent L,Maniatis T.Site-specifid phosphorylation of IkappaB alpha b y a novel ubiquitination-dependent protein kinase activity.Cell,1996,84(6):853-8 62.
[7]Newton R,Adcock IM,Barnes PJ.Superinduction of NF-kappa B by actinom ycin D and cycloheximide in epithelial cell.Biochem Biophys Res Commum,1996,218( 2):518- 523.
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[8]Christman JW,Lancaster LH,Blackwell TS.Nuclear factor-κB:a pivotal role i n the systemic inflammatory response syndrome and new target for therapy.Intensi ve Care Med,1998,24:1131-1138.
[9]Miyajima T,Kotake Y.Spin trapping agent,phenyl N-tert-butyl nitrone, inhibit s indduction of nitric oxide synthase in endotoxin-induced shock in mice.Biochem Biophys Res Commum,1995,215(1):114-121.
[10]Song S,Ling-HU H,Roebuck KA,et al.Interle ukin-10 inhibits interferon-gamma-induced intercellular adhesion molecule-I gene transc ription in human monocytes.Blood,1997,89(12):4461-4469.
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[11]Mckee CM,Lowenstein CJ,Horton MR,et al.Hyalu ronan fragments induce nitic-oxide synthase in murine macrophages through a nucl ear factor kappaB-dependent mechanism.J Biol Chem,1997,272(12):8013-8018.
[12]Matthews JR,Botting Ch,Panico M,et al.Inhibition of NF-kappaB DNA b inding by nitric oxide.Nuclear Acids Res,1996,24(12):2236-2242.
[收稿：2000-07-15]
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单位：大连市中心医院呼吸 内科，116033
关键词：
中国急救医学001248
全身炎症反应综合征(SIRS)是指机体在感染因素作用下导致机体的生理损伤和病理改变，释 放体液和细胞因子，引发全身过度炎症反应的一种临床过程[1]。它能引起多器官 功能衰竭(MODS)、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，甚至死亡。在其发生发展过程中，许多炎症 细胞释放的细胞因子及炎症介质起着抗感染的作用。但过度的或失控的炎症反应又能引起中 性粒细胞介导的组织损伤和器官功能紊乱。SIRS的中性粒细胞性炎症反应是由以下物质在局 部生成所致：细胞因子、趋化因子、内皮细胞-白细胞粘附分子和酶，如诱导性一氧化氮合 成酶(iNOS)和环氧化酶-2(COX-2)。而这些物质的生成受到转录因子复合体NF-κB的调节。 NF-κB作为近年来才发现的具有基因转录调节作用的蛋白质因子，参与了许多炎性因子的 调控。因此研究如何抑制NF-κB的激活，减少促炎基因的表达，从而减轻组织损伤和炎症 反应以改善SIRS患者的预后具有重要意义。
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1 NF-κB的组成和结构
1986年，Sen等[2]首先从B淋巴细胞核抽提物中检测到一种能与免疫球 蛋白K轻链基因增强子KB序列(GGGACTTTC)特异结合的核蛋白因子，称之为核因子-κB(nu clear facter-kappa B,NF-κB)。此后，人们发现它存在于许多类型的细胞中，能够和许 多基因上启动子区域的固定核苷酸序列结合而启动基因转录的功能，在机体的免疫应答、炎 症反应及细胞的生长调控等方面发挥重要作用。
NF-κB是由一组结构上相关联的蛋白质家族组成。NF-κB/ReL家族有5位成员，它们是c-R eL，NF-κB1(P50/P105)，NF-κB2(P52/P100)，ReLA(P65),ReLB。而NF-κB是由两 个属于ReL家族的亚单位组成，以同或异二聚体形式存在。通常情况下，NF-kκB的活化形 式是P50和P65组成的异二聚体，人们对它的研究也最多。其他亚单位也可能系NF-κB的其 他活化形式，不同的NF-κB活化形式可能激活不同的靶基因。
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2 NF-κB抑制分子(IkB)
NF-κB的抑制分子称为IκB抑制蛋白，其功能主要是对NF-κB的活化起抑制作用。在非 激活状态下，NF-κB二聚体在胞浆内以无活性的形式存在，此时它与IκB非共价结合成复 合物使其无法进入细胞核内发挥作用。开始发现的IκB主要有IκB-α，IκB-β两种蛋 白，它们可以抑制NF-κB(P50/P65)的转移。后来发现IκB还包括IκB-ε、IκB-γ、I κB-δ、ReL-3。这些抑制蛋白都含有3～7个由30～33个氨基酸组成的同源序列，IκB蛋 白借此与NF-κB的ReL-同源区发生作用，从而阻止NF-κB向核内移位。
3 NF-κB的活化
诱导NF-κB活化的信号可使IκB蛋白降解而与NF-κB解离，从而使NF-κB二聚体进入细 胞核诱导基因表达，许多因素可以激活NF-κB，包括前炎症细胞因子(如TNF-α，IL-Iβ) 、脂多糖(LPS)、氧化剂、放射线、紫外线、病毒及其代谢产物和蛋白激酶C(PKC)、抗原、 植物血凝素(PHA)、刀豆素(CONA)和伏波醇脂(PMA)等与细胞分裂、增殖有关的因素也可促进 NF-κB的活化[4]。实验表明，由诱导剂介导的NF-κB的活化与IκB-α的磷酸 化及随后的降解有关[5]。抗氧化剂和某些蛋白磷酸化抑制剂可阻止IκB-α的降 解和NF-κB的出现。研究表明，IκB-α是相当不稳定的，因此，认为IκB-α的磷酸化 是导致其与NF-κB解离并最终导致IκB-α蛋白水解的原因[6]。NF-κB-IκB 复合物的解离使NF-κB得以进入细胞核内，与靶基因启动κB位点结合，诱导转录促进靶 蛋白的合成。引起IκB-α磷酸化及NF-κB活化的信号很多，这些诱导因子通过不同途径 传递着细胞内信号，所以必定存在一个共同作用部位，人们推测这一部位可能是使IκB磷 酸化的激酶。虽然目前对激酶亚单位的确切作用尚不完全了解，但很可能参与前炎症因子诱 导的NF-κB的激活。已知IκB激酶的关键作用是使IκB两个N末端丝氨 酸残基磷酸化。
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4 NF-κB抑制剂
4.1 糖皮质激素 糖皮质激素可通过两种途径抑制NF-κB而达到抑制多种炎症基因表达 的目的：①由于大多数炎症基因启动子序列中并无糖皮质激素反应原件，因而多数不是通过 糖皮质激素受体与这些基因启动子之间的相互作用进行控制，而是通过活化的糖皮质激素受 体与调节它们表达的转录子(活化的NF-κB亚单位)结合并进行调控[7，8]。②糖 皮质激素在某些细胞中通过上调IκB-α转录水平的表达完成阻止NF-κB的核转移及与DNA 的结合[9]。
4.2 IL-10可以抑制ThI细胞反应相关的许多细胞因子的基因的转录，最近发现IL-10可以 抑制由LPS诱导NF-κB的活化。这些现象为理解IL-10抑制一定的细胞因子的功能提供了重 要线索[10]。
4.3 一氧化氮(NO) 研究表明，一氧化氮产物通过抑制TNF-α引起的NF-κB活化而抑制 了免疫及炎症反应[11]。另有报道：一氧化氮抑制NF-κB活化的机制与糖皮质激 素相似，通过上调IκB-α。由于NF-κB可诱导诱生型一氧化氮合成酶(iNOS)基因的表达 ，NO产物抑制NF-B属于反馈性阻止其自身产物的增多[12]。新的抑制NF-κB的研 究应从I-κB激酶抑制剂方面着手，以阻断I-κB激酶激活的信号传导途径，或抑制该激酶 的降解活性反义寡核甘酸在体外具有显著的抑制作用，具有稳定细胞膜通透性的磷酸磷代寡 核甘酸将有治疗应用前景，值得深入研究。但值得一提的是不能长时间阻断NF-κB，因其 在宿主免疫及防御反应中发挥着重要作用。
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5 NF-κB在SIRS中的作用
尽管SIRS的病理生理机制尚不完全明了，但大多数学者一致认为SIRS的发生可能与几组细胞 的激活和炎性因子的失控性释放有关。这些细胞包括肥大细胞、嗜酸细胞、淋巴细胞、巨噬 细胞等。在致病因素直接或间接因素作用下产生细胞因子，这些因子形成网络，并相互作用 ，产生细胞因子级链效应，同时炎症介质(前列腺素E2、缓激肽、组胺等)也参与其中起作 用 。当机体的炎症反应进一步发展就可能导致MODS(多器官功能障碍综合征)，甚至MOF(多器官 衰竭)。可见炎性因子在SIRS的发生发展中起着重要作用。而炎性因子基因的表达又要受到N F-κB的调控，因此抑制NF-κB的激活可能是阻止SIRS恶化的重要环节。皮质激素、IL-10 、NO、抗氧化剂等可用于抑制NF-κB的活化。
总之，参与SIRS的炎性因子数量极多，机制也极为复杂。但如能在一个较高的水平上对产生 炎性因子的总体环节进行控制，而不是对孤立的、繁多的细胞因子分而治之，将对SIRS的防 治起重要作用。NF-κB作为一种重要的基因转录调控因子，在SIRS中针对这一因子作特异 性处理将有可能成为一种新的治疗途径。
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[参考文献]
[1]Koch T.Origin and mediators involved in sepsis and the systemic infl ammatory response syndrome.Kidney Int,1998,53(suppl.64)s66-s69.
[2]Sen R,Baltimore D.Multiple nuclear factors ineract with the immunogl obulin enhancer sequences.Cell,1986,46(5):705-716.
[3]May MJ,Ghosh S.Signal transduction through NF-κB.Immunology Today ,1998,19:80-88.
[4]Epstein FH.Nuclear factor-κB-A pivotal transcription factor in chr onic inflammatory diseases.New Eng Med,1993,14:436-441.
, 百拇医药
[5]Baldwin AS Jr.The NF-kappa B and kappa B proteins:new discoveries an d insights.Annu Rev Immunl,1996,14:649-683.
[6]Chen ZJ,Parent L,Maniatis T.Site-specifid phosphorylation of IkappaB alpha b y a novel ubiquitination-dependent protein kinase activity.Cell,1996,84(6):853-8 62.
[7]Newton R,Adcock IM,Barnes PJ.Superinduction of NF-kappa B by actinom ycin D and cycloheximide in epithelial cell.Biochem Biophys Res Commum,1996,218( 2):518- 523.
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[8]Christman JW,Lancaster LH,Blackwell TS.Nuclear factor-κB:a pivotal role i n the systemic inflammatory response syndrome and new target for therapy.Intensi ve Care Med,1998,24:1131-1138.
[9]Miyajima T,Kotake Y.Spin trapping agent,phenyl N-tert-butyl nitrone, inhibit s indduction of nitric oxide synthase in endotoxin-induced shock in mice.Biochem Biophys Res Commum,1995,215(1):114-121.
[10]Song S,Ling-HU H,Roebuck KA,et al.Interle ukin-10 inhibits interferon-gamma-induced intercellular adhesion molecule-I gene transc ription in human monocytes.Blood,1997,89(12):4461-4469.
, 百拇医药
[11]Mckee CM,Lowenstein CJ,Horton MR,et al.Hyalu ronan fragments induce nitic-oxide synthase in murine macrophages through a nucl ear factor kappaB-dependent mechanism.J Biol Chem,1997,272(12):8013-8018.
[12]Matthews JR,Botting Ch,Panico M,et al.Inhibition of NF-kappaB DNA b inding by nitric oxide.Nuclear Acids Res,1996,24(12):2236-2242.
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