2024年5月15日发(作者:meego系统)
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・3709・
核因子KB与癌症恶病质骨骼肌萎缩的研究进展
赵理想△(综述),陈思曾‘(审校)
(福建医科大学附属第一医院胃肠外科一区.福州350005)
中图分类号:R730文献标识码:A文章编号:1006-2084(2009)24-3709-03
摘要:核因子KB是一类重要的转录调节因子,在体内外多种因素的刺激与激活后,可转移
能激活转录。
到核内参与调节多种基因的转录表达,参与广泛的生物学特性。核因子KB促进癌症恶病质骨
骼肌降解、抑制骨骼肌肌生发的作用文献报道尚有争议,其抑制剂治疗癌症恶病质的实验研究
IKB是一种能特异结合并抑
结果尚有冲突.核因子KB在癌症恶病质骨骼肌消耗中的作用值得进一步研究。
制NF.KB功能的蛋白。它与
关键词:癌症恶病质;骨骼肌萎缩;核因子KB
p50/Rt-lA结合形成三聚体,从而
TheResearch
Progress
on
NF-・cB
and
Skeletal
Muscle
Atrophy
in
CancerCachexiaZf,A0“.
Surgery,the凡脚锄曰池d
掩盖NF—KB的核内定位信号区
xiang,CHENSi—zeng.(Department
of
Ga
strointestinal
Hospital
ofFufian
Medical
University.Fuzhou
350005.吼ina)
域,使其以失活状态存在于细胞
Abstract:Nuclearfactor—KB(NF.KB)iS
all
importanttranscriptionregulation
factor.It
call
be
acti.
vatedstimuli
invivoandinvitro.andthen
质中。IKB可分为IKBot、IKBl3、
bymanymigrate
intonm-lei
to
regulatetranscription
of
many
genes.and
iS
inyolred
in
a
wide
variety
of
biological
effects.The
effect
of
NF.KBin
promoting
skelelal
IKB8、Bcl-3等,一般情况下IKBot
muscle
degradation
and
suppressing
skeletal
mu.,“dedifierentiationin
cancer
ca(・hexiaiS
controversial.
The
efficacy
of
NF.KBinhibitorjn
the
treatmentof
cancer
ca(・hexiaiS
conflict.ThUS.furtber
study
iS
与p50/RelA结合在一起,是
warrameYi
on
the
rehitionship
between
NF—KBand
skeletal
mu.・K・le.
p50/RelA的主要抑制蛋白。
Keywords:Cancercachexia;Skeletal
muscle
atrophy:Nuclear
factor
kappa
B
IKB激酶(IKBkinase,IKK)
核因子KB(nuclearfactor—KB,NF—KB)是Sen是一个蛋白激酶复合体,属于丝/苏氨酸激酶,活化
等…首次于成熟B淋巴细胞中提取的一种能与免疫
的IKK将诱导IKB磷酸化继而激活NF.KB。已明确
球蛋白K轻链基因增强子KB序列(GcGAC耵TrC)特
知道的IKK亚单位包括IKKa、IKKl3、IKK-/。
异结合的核蛋白,能调控免疫球蛋白K链基因转录。
2
NF-KB的激活
后来发现在许多基因的启动子或增强子中都有功能
2.1
NF-KB的经典激活途径NF-KB通常与其抑
性NF.KB的结合位点。研究发现,NF—KB体系广泛制物IKB结合形成无活性的三聚体存在于细胞质
参与机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋中,当细胞受到氧化应激、脂质紊乱、细胞因子、放射
亡以及肿瘤生长抑制等过程,下面就NF—KB与癌症线、紫外线、病毒及其代谢产物等细胞外信号刺激
恶病质骨骼肌萎缩的研究进展方面予以综述。时,通过一个或多个信号转导途径,激活IKK复合
1
NF-KB体系结构体,活化后的IKK[3磷酸化IKBct中的32位与36位
现已知NF.KB由5大家族成员组成,即RelA丝氨酸残基,随后IKBOt被泛素化并被蛋白酶体降
(p65)、RelB、c-Rel、p50(NF.KBI)和p52(NF-解,p65.p50异源二聚体从复合物中解离,进入核内
KB2)旧J。它们的N端都包含一个由大约300个氨基
与靶基因的启动子或增强子结合,迅速诱导靶基因
酸组成的高度同源序列,称为Rel同源结构域,该区mRNA的合成p
o
o
为与DNA结合、二聚体化及KB抑制蛋白(inhibitor—
2.2
NF.KB的非经典激活途径静息状态下,p100
kappa
B,IKB)相互作用及核内定位信号区域。其可
以无活性状态下存在于细胞质中,当细胞受到淋巴
分为两类:①包括RelA(P65)、RelB、c—Rel,它们的c细胞毒B、B细胞、活化因子、CD帅配体刺激后,NF-KB
末端包含一个或以上的跨域激活结构域,内含丰富诱导激酶(NF—KB—inducing
kinase,NIK)激活IKKot,
的丝氨酸、酸性及疏水性氨基酸;②包括p50(NF—
IKKa活化后使p100磷酸化而转化为p52。NF—KB
KBl)和p52(NF—KB2),它们不含跨域激活结构域,而的非经典激活途径不依赖于IKK[3的激活和IKKl3的
是由共同翻译或更大的前体蛋白(p101和p100)裂
降解,而依赖于IKKet及其激活因子NIK”。。两个途
解而成。NF—KB家族成员以~定的组合两两结合存径的区别在于经典激活途径所利用的NF—KB前体蛋
在,不同的二聚体因含有不同的结构序列而具有不白p105转化为p50,而非经典激活途径利用的是
同的特性。而不同的细胞类型、不同的亚细胞结构p100转化为p52。
定位、与不同的抑制蛋白的相互作用和不同的激活
3
NF-tall的调控
方式等都决定二聚体对基因调控的特异性。在生物细胞外信号刺激引起NF—KB的激活可以增加细
体中最常见的为p50/RelA,也是其活性的主要形式。胞因子[如肿瘤坏死因子0【(tumor
necrosis
factor一仅,
不同的NF.KB二聚体与DNA结合的位点不同,有的TNF.d)、白细胞介素1(interleukin—l,IL.1)]的表达,
可引起基因转录激活,有的则相反,其中p50/RelA
这些激活因子的表达反过来又可促进NF—KB的活
万方数据
-3710・
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化,形成瀑布样级联反应,形成正反馈调节。细胞内
NF.KB活化后,不但能增加激活因子的表达,还可上
调IKBa、p105等抑制因子的表达,使NF—KB活化速
度变慢;加之,NF.KB的激活可导致同源二聚体增
加,由于其无转录激活活性,并且与有转录活性的异
源NF—KB二聚体竞争DNA结合位点来减慢活化速
度。在细胞外脂多糖、TNF.d、IL-1刺激NF-KB激活的
同时也导致抑制NF—KB活化的细胞因子的产生,如
IL4、IL.10、IL.13等,这些形成了其负反馈调节口J。
NF-KB在癌症恶病质骨骼肌萎缩中的作用
NF.KB的激活与骨骼肌的降解在癌症恶病
质状态下大量细胞因子,如TNF-a、IL-6、蛋白水解诱
导因子(protcolysis・inducing
factor,PIF)等参与其病
理生理过程,它们通过相应受体活化NF.KB,活化后
的NF—KB移位于细胞核内与泛素蛋白酶体途径相关
蛋白基因结合并促进其转录,从而使泛素蛋白酶体
相关蛋白合成增加,进而促使肌肉蛋白大量降解。
蛋白质的降解有3条途径,分别是溶酶体途径、钙依
赖蛋白酶途径和泛素蛋白酶体途径。泛素蛋白酶体
J。许多研究发现,癌症恶病质中NF.KB参与
了泛素蛋白酶体途径的激活及骨骼肌的降解。Li
等一。研究发现,TNF一0【所引起的蛋白质降解是通过
四烯酸能降解IKBct、并导致NF—KB的细胞核内聚
鼠腓肠肌NF-KB水平变化没有统计学意义。
NF—KB的激活与骨骼肌肌生发骨骼肌肌生
万方数据
(myogenic
differentiation
antigen,MYoD)不仅可促使
静止期的肌卫星细胞向肌细胞转化,而且能把各种
类型细胞如成纤维细胞、脂肪细胞转化为成肌细胞,
并可使成肌细胞发育为骨骼肌细胞。MYoD调节骨
骼肌细胞分化并在组织修复中起着重要的作用。恶
病质状态下细胞因子大量释放,MYoD表达受到抑
制,骨骼肌细胞分化受阻是恶病质肌肉萎缩的另一
个机制。
在具有分化能力的C2C12成肌细胞中,TNF活
化NF-KB,活化的NF—KB能抑制MYoDmRNA表达,
进而抑制骨骼肌细胞分化。而在肌小管细胞中,TNF
和干扰素^y共同作用能激活NF.KB,下调MYoD并导
致骨骼肌纤维功能的丢失。在鼠体内TNF和干扰素
Y也能导致MYoDmRNA的下调。细胞因子抑制
MYoD表达可能是恶病质发生的一个机制¨引。Di
Marco等一纠通过研究提出在细胞因子激活NF—KB
后,能促进诱导型一氧化氮合酶基因转录,诱导型一
氧化氮合酶能促进NO与超氧阴离子结合生成过氧
亚硝基阴离子,生成的过氧亚硝基阴离子能下调
MYoD基因mRNA的表达。Dogra等’1叫研究发现,用
肿瘤坏死因子样弱凋亡诱导物作用于C2C12系成肌
细胞,能抑制其分化(表现为抑制肌酸激酶、肌球蛋
白重链及多核肌小管的产生),同时能激活IKK、磷
酸化并降解IKBot蛋白,NF・KB得以活化。通过过表
由此推论,肿瘤坏死因子样弱凋亡诱导物能通过
AH一130肝腹水瘤大
鼠由于TNF—d的作用肌肉蛋白保持在高分解状态。
4
4.1
达突变的IKBot来抑制NF—KB的活性能显著增强骨
骼肌细胞分化。肿瘤坏死因子样弱凋亡诱导物能抑
制骨骼肌分化调节因子MyoD和myogenin基因表
达,并能诱导MyoD蛋白的降解。通过过表达IKKB
来抑制NF.KB的活性,能阻止MyoD蛋白的分解。
NF—KB信号转导通路降低MyoD蛋白表达,进而能抑
制骨骼肌分化。但另有些实验却发现,NF.KB没有
参与恶病质状态下骨骼肌细胞的分化。Costelli
等H列在实验中发现,荷Yoshida
途径在癌症恶病质肌肉蛋白的降解中起至关重要的
作用M
泛素蛋白酶体途径介导的,推测其机制可能是TNF—
d引起IKBot的降解进而导致NF-KB活化并向细胞
核内移位。Smith等¨1研究表明,PIF和15-羟二十碳
集,同时伴有蛋白酶体表达的增多。Wyke等191用
PIF作用于携带有IKBct突变基因的质粒转染鼠骨骼
肌C2C12系成肌细胞,研究表明PIF能降低IKBot的
表达、增加细胞核内NF-KB的活性并能增强蛋白酶
体亚单位和泛素连接酶E214k的表达。Watchom
等¨叫在人单核细胞和库普弗细胞中发现PIF能激活
NF—KB和STAT3基因表达,这些基因的表达又导致
细胞因子的产生。佴永军等一川研究发现,鼠结肠腺
癌26细胞株能诱导荷瘤鼠出现严重的恶病质,此种
消耗状态是由于肿瘤组织NF・KB的激活,从而诱导
大量的IL-6合成的结果。Cai等。1引研究发现,表达
1KBot可溶性受体的转基因鼠能抵抗去神经或肿瘤所
致的骨骼肌的萎缩。然而,目前关于在肿瘤所致的
骨骼肌降解中NF—KB是否参与其中尚有争论。Cost.
elli等u引通过DNA结合实验发现与对照组相比荷瘤
4.2
荷瘤鼠体质量下降且腓肠肌MYoD的表达明显降
低。此时核因子AP一1细胞核内转位增多而NF.KB
的活性却没有增加。然而Canicio等¨71研究发现,胰
岛素样生长因子部分通过经典激活途径降解IgBa,
激活NF—KB来促进骨骼肌肌生发。于此同时,旁路
激活途径似乎也参与了骨骼肌肌生发,其依据是过
表达的IKKa或NIK也能促进骨骼肌肌生发,此试验
表明NF—KB参与了骨骼肌分化,但其作用却是促进
骨骼肌肌生发。Baeza-Raja等[1引研究认为,p38信号
通路只参与骨骼肌分化,而NF.KB在骨骼肌细胞分
化和增殖两阶段都被激活。在骨骼肌分化时,NF.KB
发包括两个阶段,一个是成肌细胞的增殖阶段,另一
过程是成肌细胞分化为肌小管阶段。成肌分化抗原
医:量堡述!Q堕生!!旦星!i鲞筮!!塑丛塑!型垦!!!匹!!迪!:旦塑!Q堕:∑!!:!i。塑!:丝
・3711・
的激活依赖于p38的激活,即NF.KB是p38的下游
效应器。并且还认为,C2C12成肌细胞在分化的同
时通过p38和NF—KB途径诱导IL45的生成,生成的
IL-6是骨骼肌分化的细胞保护剂。鉴于上述研究,
NF—KB是否参与骨骼肌肌生发及对其是促进还是抑
制作用虽尚有争论,但最近有研究似乎可以统一上
述的矛盾。Bakkar等¨引最近研究认为,NF—KB既能
促进又能抑制骨骼肌肌生发。其在骨骼肌肌生发过
程中,成肌细胞持续受到NF.KB经典激活途径的作
用而使成肌细胞持续增殖并表现为未分化状态。此
种未分化状态的调控是通过调控MyoD及MyoD非
依赖的其他因子(如cyclinDl和YYl)来进行的。一
旦成肌细胞开始向肌小管分化,NF—KB经典激活途
径受到抑制,而旁路激活途径开放,促进成肌细胞分
化为肌小管并能促进线粒体生物合成。
5
NF-w,B的干扰与恶病质的治疗
鉴于NF.KB在癌症恶病质中的作用,其抑制剂
或许能用于治疗癌症恶病质骨骼肌萎缩。到目前为
止,关于NF—KB抑制剂对于恶病质的疗效文献报道
有差异。姜黄素是姜黄的提取物,能干扰NF—KB的
活性。姜黄素连续6d注射荷AH130肝腹水瘤大
鼠,发现其能明显抑制肿瘤的生长,但其在抗恶病质
肌肉消耗方面没能达到理想效果ⅢJ。Wyke等旧¨研
究发现,姜黄素能改善荷MACl6鼠肌小管蛋白质的
降解,并能降低由PIF引起的蛋白酶活性的增强,但
其在各种剂量下都没能阻止恶病质体质量的下降。
然而与姜黄素不同的是白藜芦醇(另外一种NF—KB
干扰剂)应用后24h后能显著改善体质量下降,于此
同时,比目鱼肌蛋白降解也明显受到抑制,腓肠肌中
NF—KB活性下降。然而在荷Lewis肺癌和荷AH一130
肝腹水瘤实验中,白藜芦醇不但没有显示出抗恶病
质的效果,反而促进了肝腹水瘤的增长、加重了肌肉
的消耗m
J。Kuroda等心31研究发现,在荷JCA.1瘤鼠
中NF—KB抑制剂脱氢环氧甲基醌霉素能抑制恶病质
的发展。其可能是原因是抑制了IL-6的分泌。目前
关于NF—KB干扰剂治疗恶病质的研究结果有冲突,
可能是对于其在恶病质中的作用机制、作用时间及
其调控机制尚不完全清楚的原因。因此,应加大对
NF—KB的研究。设想用NF-KB干扰剂来治疗恶病质
是值得研究并有可能实现的。
6结语
NF-KB在癌症恶病质中的作用尚不完全清楚,
如果盲目抑制其活性可能对机体造成不可预计的损
伤。因而,进一步研究NF—KB的信号转导在癌症恶
病质中的过程和调节有助于对NF—KB的活性进行精
确的调控,从而为癌症恶病质的治疗提供理论支持。
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收稿日期:2009-07-01
修叫}1期:2009.10.30
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