苏州市新草桥中考分数:NF-kB 信号通路

     NF-κB信号通路实验解决方案（赞助商链接）

     NF-κB是一组重要的转录因子，参与细胞中多种生理过程，具有复杂的调节机制。近年来的研究发现NF-κB在在肿瘤发生发展过程中具有重要而且复杂的作用，总体来说，NF-κB通路的异常激活可导致一系列与肿瘤相关基因的异常表达，从而抑制肿瘤细胞凋亡，促进正常细胞转化及肿瘤血管形成和转移等，直接影响恶性肿瘤的发生和发展，其抑制剂的开发亦为肿瘤治疗提供了一种新的选择。

       NF-κB是一组具有特殊DNA结合序列的转录因子，主要调节炎症和自身免疫反应。最近在基因工程小鼠中进行的研究表明，NF-κB对某些上皮来源器官的精确发育也具有重要作用[1]。近些年很多研究发现NF-κB能够控制细胞增殖和癌变，调控细胞周期及凋亡，影响细胞分化，促进肿瘤转移。在多数白血病和实体肿瘤中，NF-κB或IκB(Inhibitor of kappaB)家族成员往往通过遗传学改变或信号转导异常，而持续性激活或出现异常的核定位。

NF-κB-Rel家族编辑本段回目录

　　NF-κB-Rel家族包括5个成员，即RelA(p65)、RelB、c-Rel、p105-p50(NF-κB1)和p100-p52(NF-κB2)，在所有细胞中都有表达。它们的N-末端均包含一个约300个氨基酸的高度同源序列，称为Rel同源结构域(RHD)，介导其与DNA结合及二聚化。p105和p100通过蛋白酶解加工产生具有活性的DNA结合形式——p50 和 p52。在未受到刺激的正常细胞中，NF-κB亚基与I-κBα、β或γ结合，以非活性形式被阻滞在胞浆中。p105 和 p100的未加工形式的C-末端含有锚蛋白重复序列，此序列也能和I-κBs一样将p105 和 p100的二聚体阻滞在胞浆中。某些应激反应中，如TNF-α和IL-1可通过特定信号通路激活I-κB激酶(IKK)复合物，磷酸化I-kB家族成员，使其泛素化并被蛋白酶体降解。降解后释放的NF-kB可转移到核内，进而调节其下游的基因表达。

　　NF-kB表达广泛，功能及调节非常复杂，而且能够诱导NF-κB 和DNA结合的诱导物很多，对应激反应，细胞黏附和增生均有重要的调节作用，因此其调控机制多样化，具有特殊性和选择性[6]。此外NF-κB 不能单独发挥作用，它必须处于协同调节的DNA结合蛋白或转录因子组成的网络中，和它们一起决定细胞接受特殊刺激后基因的表达情况，正是这种复杂性造成诸多文献中相互矛盾的争论[7～9]。在疾病过程中NF-κB异常激活的途径主要有以下几种：①上游信号刺激所致的IKK活性升高可引起NF-κB激活。②负反馈机制失效使NF-κB活性失去抑制。③此外实体瘤的微环境常常含有高水平的炎性细胞因子和／或缺氧环境，都会刺激NF-κB向核内转移[7]。④许多病毒编码的癌蛋白，如嗜人T淋巴细胞病毒I(HTLV-I)编码的Tax蛋白，EB病毒编码的LMP1也会引起NF-κB激活[10]。

NF-κB通路激活对肿瘤发生发展的促进作用编辑本段回目录

　　很早就有研究提出NF-κB在癌变的过程中起着重要作用，特别是RelA(p65)亚基可反式激活很多基因，调节细胞的生长、凋亡、血管形成和侵袭转移(如图1)，如其下游基因CyclinD1和c-Myc可刺激细胞的生长和增殖，c-IAP1、c-IAP2、c-FLIP、Traf1、Traf2、A20、Bfl1/A1、Bcl-xL、XIAP和IEX-1L的表达则对抗凋亡[11]。更重要的是在决定肿瘤致命性的转移和侵袭方面，NF-κB也具有重要作用，它能调节与肿瘤转移有关的ICAM-1、VCAM-1、MMPs(MMP-9)、化学因子受体(如CXCR4, uPA)等基因的表达。NF-κB还能诱导VEGF的表达，促进血管形成。另外NF-κB还能通过调节COX2等基因的表达来促进肿瘤生长[6～8]。
　　1.1　NF-κB对凋亡的影响
　　凋亡是对胚胎发育和多细胞有机物维持内环境稳定非常重要的一种生理现象，在成人体内，它是一种保护机制，防止炎症扩散阻止恶性病变发生。NF-κB在肿瘤发生发展的多个环节都有很大意义，特别是在决定肿瘤细胞是否会发生凋亡中的作用最为重要。
　　Luiz等[12]的研究也证实NF-κB在肿瘤的生长，细胞凋亡等方面发挥关键作用，NF-κB所致的GADD45α和γ联合表达下调是很多肿瘤细胞逃逸凋亡机制的关键步骤。他们的结果表明NF-κB受到抑制可使不同肿瘤中GADD45α和γ表达升高1.5～3倍，但使GADD45β的表达降低1.5～3倍，即改变了GADD45家族几个成员的表达比例，激活JNK诱发凋亡，并抑制肿瘤生长。但激活NF-kB又可恢复原来的平衡。Lu等[13]的研究证实在对TNF敏感的前列腺癌细胞系PC3中，NF-κB持续性激活可导致抗凋亡因子的分泌，其中PC3细胞分泌的TGF-β2是导致NF-kB持续性激活从而抵制TNF所致的凋亡的始作俑者。Pacifico等[14]研究提出，NF-κB活性受抑可强烈降低甲状腺癌细胞系FRO在软琼脂中形成克隆的能力，提示NF-κB激活在甲状腺癌发生发展中具有重要作用，它还可通过抑制JNK的活性来抑制化疗药物引起的凋亡。大多数非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)的发生与NF-κB相关的抗凋亡通路调节异常有关，而且在放化疗过程中细胞通过NF-κB通路，上调抗凋亡蛋白和细胞周期调节蛋白的表达。临床前和临床I期试验提示抑制NF-κB活性可明显增强NSCLC的凋亡，及其对化疗的敏感性[15]。
　　1.2　对增殖的作用
　　除了能抑制与恶性转化相关的凋亡之外，NF-κB还可上调CyclinD1等基因的表达，促进细胞生长，因此NF-κB可能在细胞周期调控方面也能发挥作用。
　　Luo等[16]通过体内实验研究NF-κB活性在炎症引起的肿瘤生长中的作用，结果显示，在小鼠模型中LPS诱导的肿瘤转移生长需要宿主造血细胞分泌的TNF-α和肿瘤细胞中NF-κB的激活。抑制NF-κB活性可将结肠和乳腺癌细胞从TNF-α介导的生长效应转变为TRAIL介导的生长受抑。但Pacifico等[14]在甲状腺癌的研究中得出结论：NF-κB的活性对肿瘤细胞的生长并无重要作用。Pikarsky等[17]研究还发现NF-κB失活并不能阻碍肝炎继发肝癌动物模型中肝细胞的增殖。
　　1.3　NF-kB与恶性转化的关系
　　NF-κB的活性对恶性转化的几个方面都起着重要的调控作用，那么它的激活是否足以引起细胞的恶性转化呢？
　　Li等[18]认为非恶性细胞中NF-κB的激活可增强其生存和转移潜能，而肿瘤相关的炎细胞，特别是巨噬细胞，可通过上调促进炎症蛋白的表达而发挥促癌作用。Kim等[19]经过体内实验发现NF-κB激活在癌变过程中是一个早期事件，发生在细胞恶性转化之前。他们用DMBA处理SD大鼠后3周，有40％的大鼠乳腺组织核提取物出现了NF-κB与DNA结合活性升高，但乳腺肿瘤往往等到7～9周后才会出现。而且用DMBA或B[a]P激活非肿瘤细胞MCF-10F中NF-κB的活性，可使其发生转化，产生的衍生细胞可以不贴壁生长，对化学因子的趋向性增强。Sun等[20]的研究结果显示人类疱疹病毒8编码的病毒FILCE蛋白(HHV8 vFLIP)可转化Rat-1和Balb/3T3纤维细胞，使Rat-1能在软琼脂中形成集落并在裸鼠中成瘤，而阻断NF-κB通路可取消这种转化效应。Pikarsky[17]等为了验证炎症和肿瘤之间的关系，在一种能够自发胆汁淤积性肝炎并继发肝癌的Mdr2-knock-out小鼠模型中进行了研究，结果发现炎症可通过上调邻近的内皮细胞或炎细胞TNF-α表达激活肝细胞中NF-κB的活性。利用转基因技术在0～7个月的小鼠肝细胞中，特异性地关闭NF-kB的活性，对肝炎和早期肝细胞转化都没有影响，相反若在肿瘤发展的晚期应用抗TNF-α处理或转入IκB-Supper-Repressor抑制NF-κB却会导致肝细胞凋亡且不能形成肝细胞癌。即在肿瘤发生早期(肝炎期)，NF-κB激活对癌前病变的累积并无关键作用，但到后期，在病灶发生恶性转化的过程中却是至关重要的。
　　1.4　对血管形成及转移的作用
　　很多线索提示NF-κB激活对肿瘤的转移具有明显的促进作用，而肿瘤的致死性主要取决于肿瘤原发灶能否发生远处转移。癌细胞侵出和转移是一个非常复杂的过程，包括侵袭、血管形成、肿瘤细胞穿出血管、器官特异性归巢和再生长等多个步骤。VEGF作为一种强烈的促血管形成因子，对肿瘤的生长和转移具有重要作用。
　　Ismail等[11]检测了前列腺癌淋巴结转移灶中NF-κB的表达情况，发现发生了淋巴结转移的患者中，84.4％都出现了>10％的肿瘤细胞核着色，核、浆着色均明显高于对照组。Xiong等[21]通过转染前列腺癌细胞系发现，NF-κB活性受抑，在体内外均可显著下调血管生成因子VEGF和IL-8，减少肿瘤血管形成，从而限制肿瘤的生长和转移。Shibata等[22]在MCF-7、T47D和MDA-MB-231三种乳腺癌细胞系中研究了VEGF表达水平和NF-κB活性之间的关系，结果发现VEGF mRNA的基本水平和NF-κB 活性相关，其中MDA-MB-231细胞中NF-κB活性最高，VEGF mRNA的水平也最高，MCF7细胞居于中等，T47D中则最低。在MDA-MB-231细胞中抑制NF-κB活性可明显降低VEGF mRNA水平。
　　在促进肿瘤转移性方面，Helbig等[1]发现NF-κB激活可致高转移性乳腺癌细胞系MMPs，uPA和某些细胞因子表达升高，进一步研究发现NF-κB通过直接上调CXCR4的表达来调节乳腺癌细胞系的运动性。而且发生了肺转移的细胞系CXCR4的表达更高，SDF-1所介导的迁移也越明显。由此可见NF-κB的活性在乳腺癌的转移和器官特异性归巢中起到一定的作用。上皮-间充质转变(Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT)和肿瘤的晚期发展关系密切，Huber等[23]的研究表明Ras引起的细胞转化中，NF-κB对EMT的发生具有关键作用。抑制NF-κB活性可促进TGF-β诱导细胞凋亡的作用，还有效抑制了EMT，而持续的NF-κB激活能起到维持EMT的作用。此外在小鼠模型中，NF-κB失活还可强烈抑制Ras-转化细胞EpH4的转移潜能。Valachovicova等[24]证实4,5,7-三羟基异黄酮(大豆产品的成分之一)可通过抑制转录因子NF-κB和AP-1的活性来抑制细胞的黏附和迁移，并抑制乳腺癌细胞系MDA-MB-231分泌uPA。Hagemann等[25]为了研究与肿瘤相关的巨噬细胞对肿瘤发生演进的作用，将其与卵巢癌，乳腺癌或永生化的上皮细胞系进行共同培养，结果发现巨噬细胞通过TNF-α激活肿瘤细胞中JNK和NF-κB通路，诱导他们下游某些基因的表达，造成肿瘤细胞侵袭性增强，但是在永生化的上皮细胞中却没有这种作用。
　　1.5　对抗药性及放疗不敏感性的影响
　　目前放化疗仍然是两种重要的肿瘤治疗方法，然而化疗耐药性和对放疗的不敏感性是肿瘤治疗中最大的障碍，NF-κB在这一屏障中也占有重要地位。
　　Uetasuka等[26]在人胃癌细胞系NUGC3(5-FU敏感型)和NUGC3/5FU/L(5-FU不敏感型)中研究了NF-κB激活和化疗耐药性之间的关系。结果发现5-FU可激活NUGC3/5FU/L细胞中NF-κB的活性，但在NUGC3细胞中无此效应。5-FU可在NUGC3细胞中增TIUNEL阳性的细胞数并使caspase-3的活性增强3～5倍，但在NUGC3/5FU/L细胞中无此作用。他们的结果提示抑制NF-κB的活性可帮助克服化疗耐药性，将5-FU和NF-κB抑制剂联合使用可改善耐药性胃癌的疗效。Parthenolide(PN)是从菊科植物中提取出来的一种主要的倍半萜烯内酯，具有强大的抗炎功效。Zhang等[27]用PN预处理人鼻咽癌细胞、结肠癌细胞、乳腺癌细胞、宫颈癌细胞，可使它们对TNF-α诱导凋亡的敏感性增强。其机制是PN通过抑制TNF-α介导的NF-κB激活，促进TNF-α介导的JNK激活，发挥促凋亡的作用的。Keum等[28]对人参提取物Rg3的药效研究发现，其抗肿瘤活性主要是下调NF-κB和AP-1转录因子活性。
　　总之越来越多的证据证实NF-κB是一种强大的肿瘤促进因子，在临床中抑制其活性对肿瘤的治疗有益。

NF-kB通路激活对肿瘤发生发展的抑制作用编辑本段回目录

　　NF-kB 家族作为转录因子可促进肿瘤发生发展的作用勿庸置疑，但是目前还有一些证据证实NF-κB 也能抑制肿瘤的发生发展。
　　Gapuzan[29]等通过研究证实永生化的relA－/－小鼠成纤维细胞具有转化细胞的特点：形态拉长、黏附性降低、高密度生长、在软琼脂中可形成集落，甚至能在裸鼠中成瘤，但恢复野生型NF-κB表达可逆转这种转化现象。这些结果提示RelA在某些情况下具有抑制转化的功能，RelA复合体在癌变过程中可影响细胞的多种特性。Ryan[30]等证实NF-κB，特别是其RelA(p65) 亚基在p53-介导的凋亡过程中具有重要作用——NF-κB失活或者活性降低可取消p53诱导的凋亡。这是一个令人吃惊的与以往研究相互矛盾的结论，提示我们NF-κB 除了具有促癌作用还可能发挥抑癌作用。p53引起的NF-κB 激活和TNF-α引起的NF-κB 激活效果不同。因此在保留有野生型p53的肿瘤中抑制 NF-κB 活性，反而会降低化疗的效果。Rocha等[31]进一步的研究重新探讨了NF-κB 和抑癌基因的相互关系，结果发现 p53 也能调节NF-κB的一种亚基 p52的活性。p53 可使 p52-Bcl-3 激活复合物转变为p52- HDAC (组蛋白脱乙酰基酶) 抑制复合物，导致Cyclin D1启动子区受抑制。抑癌基因ARF通过诱导RelA与HDAC1的结合而抑制其转录激活结构域，使其变成抑制复合物，而且细胞中ARF 的状态决定了NF-κB对癌基因Bcr-Abl的反应。此时NF-κB 可抑制抗凋亡基因的表达，从而促进凋亡[32] (如图2)。
　　Webster[33]等认为许多刺激可诱导p53表达和NF-κB激活，但两者对凋亡具有截然相反的作用，因此在这两条通路之间必定存在一个精细的调节机制，将使它们彼此联系共同协调决定细胞的命运。并指出p53和NF-κB通过调整相对水平，来互相限制彼此对下游分子转录促进作用。

结　语编辑本段回目录

　　NF-kB是一种能在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用的转录因子，它在白血病等非实体瘤中可伴随染色体扩增或易位发生遗传学改变，而在肺癌等实体瘤中则主要由于信号转导异常导致其活性改变。一些癌蛋白或异常的信号分子可激活NF-κB，通过NF-κB通路上调一系列抗凋亡蛋白的表达或抑制JNK的活性，抑制凋亡、促进转化，并可造成肿瘤细胞对放化疗诱导凋亡的抵抗性。故在临床上将NF-κB抑制剂和放化疗配合应用，降低耐药性，在肿瘤治疗方面有着很好的应用前景。NF-κB的激活可调控很多基因的表达，CyclinD1也处于其下游，因此NF-κB对细胞周期和生长也有一定影响，但可能受不同时期和细胞类型的影响，NF-κB对肿瘤细胞增殖的影响并不明显。NF-κB激活是肿瘤发展过程中出现较早的改变，尤其是在与炎症相关的肿瘤中，NF-κB在炎症时期就已经激活了，体外实验显示NF-κB的活性可使细胞发生转化，但在体内实验中这种转化作用要等到肿瘤发展的晚期才有所表现。在肿瘤转移过程中NF-κB的作用更是不容忽视，它的激活可上调VEGF、MMPs、uPA、CXCR4等的表达，促进肿瘤血管形成，促进肿瘤细胞的迁移能力，降解周围基质，促进上皮间变，对肿瘤的转移及再生长起促进作用。因此通过抑制NF-κB活性，可阻碍肿瘤血管形成，从而抑制肿瘤细胞的转移，这可能成为肿瘤治疗的一项新策略。
　　很多研究表明NF-ΚB 在正常细胞或癌前阶段中的作用与其在恶性转化细胞中的作用明显不同，在癌症早期NF-κB不仅不会发挥促癌作用，还可以抑制肿瘤发生。但是当肿瘤细胞积累了更多的突变，使抑癌基因失去作用，NF-κB的作用就会发生根本性的变化。它会强烈诱导大量促进肿瘤发生发展和转移的基因表达。
　　从目前以对NF-κB的研究情况来看，我们还须更加深入地阐明NF-κB在肿瘤发生发展过程中的准确作用，进一步探讨NF-κB促进肿瘤发生、侵袭转移的具体机制。通过找到NF-κB对肿瘤的作用发生变化的关键时间点及调控机制，为新药开发提供新靶点，发展NF-κB抑制剂，结合传统的或新型的化疗药物为肿瘤患者提供一种很有前景的治疗策略。