核轉(zhuǎn)錄因子-κB及其調(diào)控因子在多囊卵巢綜合征中的研究進(jìn)展

嚴(yán)思思，丁錦麗，楊菁

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心 湖北省輔助生殖與胚胎發(fā)育醫(yī)學(xué)臨床研究中心，武漢 430060)

多囊卵巢綜合征(PCOS)是一種復(fù)雜且常見的多因素內(nèi)分泌疾病，影響了6%～10%的育齡期女性[1]。PCOS的臨床表現(xiàn)多樣，通常包括月經(jīng)稀發(fā)、無排卵或閉經(jīng)、竇卵泡增多、黃體生成素(LH)分泌過多或卵泡刺激素(FSH)水平相對(duì)較低、多毛、痤瘡及胰島素抵抗等[2]。此外，PCOS的病理生理包括了下丘腦-垂體-性腺軸異常，卵巢顆粒細(xì)胞功能障礙，以及各種代謝紊亂包括雄激素過多、低度慢性炎癥和胰島素抵抗(IR)等[3-5]。研究表明，核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)在炎癥調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并與IR、卵巢顆粒細(xì)胞的凋亡有密切關(guān)聯(lián)[6]。目前，PCOS機(jī)制中涉及到的IR、慢性炎癥、卵巢顆粒細(xì)胞凋亡與NF-κB之間的關(guān)系缺乏系統(tǒng)性整理，現(xiàn)就這方面的研究綜述如下，旨在為PCOS的臨床用藥提供分子生物學(xué)參考。

一、NF-κB的生物學(xué)特征

NF-κB屬于同源二聚體或異源二聚體轉(zhuǎn)錄因子家族中的一類核轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB家族主要由5個(gè)成員組成(c-Rel、RelB、p50、p52和p65)，它們共有一個(gè)N端負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合的同源二聚和異源二聚化的Rel同源域(RHD)。NF-κB二聚體能和多種基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中的κB位點(diǎn)結(jié)合，并通過募集激活或抑制因子進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄過程[7]。調(diào)控基因表達(dá)所必需的轉(zhuǎn)錄激活域(TAD)僅存在于p65、c-Rel和RelB中，p50和p52由于缺乏TAD則負(fù)向調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程。

NF-κB的抑制單位IκB主要由8個(gè)成員組成：3種典型的IκB蛋白(IκBα、IκBβ和IκB?)、兩種前體蛋白(p100和p105)以及非典型的IκB蛋白(Bcl-3、IκBγ和IκB-R)。它們?cè)诖蠖鄶?shù)細(xì)胞中以無活性復(fù)合物存在于胞漿中，并通過其C末端特定錨定蛋白的重復(fù)序列和NF-κB進(jìn)行結(jié)合。IκB是NF-κB誘導(dǎo)的基因表達(dá)的主要控制因子，且能立即和已形成的NF-κB轉(zhuǎn)錄復(fù)合物發(fā)生作用，從而快速為病原體或炎癥刺激反應(yīng)提供分子轉(zhuǎn)換。

IκB上游的IκB激酶(IKK)是激活NF-κB系統(tǒng)的重要激酶。IKK屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶，包含兩個(gè)高度同源的亞基(IKK-α和IKK-β)以及調(diào)節(jié)亞基 IKK-γ(亦稱為NEMO，是NF-κB的基本調(diào)節(jié)序列)。IκB的磷酸化，主要受到IKK-α和IKK-β的調(diào)節(jié)，此兩種激酶的序列具有高度同源性(約50%)。IKK-β包含一個(gè)保守的泛素樣結(jié)構(gòu)域(ULD)，這對(duì)于其催化激活I(lǐng)κB至關(guān)重要。IKK-α對(duì)于NF-κB的激活是必不可少的，并且還可以減弱IKK-β誘發(fā)的NF-κB激活。

NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由一系列正調(diào)控元素和負(fù)調(diào)控元素組成。在正常的細(xì)胞中，NF-κB與抑制性IκB蛋白結(jié)合以無活性的形式存在于胞漿中。當(dāng)細(xì)胞受到外界信號(hào)(如致炎細(xì)胞因子、細(xì)菌、病毒及某些理化因素等)刺激時(shí)，NF-κB被快速激活后導(dǎo)致IκB蛋白磷酸化，隨后IκB蛋白降解并釋放NF-κB，降解后的NF-κB易位至細(xì)胞核從而誘導(dǎo)靶基因表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡等過程。

二、NF-κB參與PCOS患者的IR

IR是指各種因素導(dǎo)致的胰島素促進(jìn)器官、組織和細(xì)胞攝取利用葡萄糖的能力缺損的狀態(tài)。研究表明，IR在PCOS的病理生理中發(fā)揮了重要作用[8]。PCOS的IR主要由胰島素和胰島素受體結(jié)合后信號(hào)傳導(dǎo)過程發(fā)生障礙引起，發(fā)生機(jī)制較為復(fù)雜，可能涉及了胰島素調(diào)節(jié)葡萄糖代謝的全過程，其中任何環(huán)節(jié)受損均可能導(dǎo)致IR[9]。

研究表明，NF-κB和IKK-β是參與IR的主要調(diào)節(jié)因子[10]。IKK-β可使胰島素受體底物(IRS-1)第307位的蘇氨酸磷酸化，從而使酪氨酸磷酸化受損，使胰島素信號(hào)由胰島素受體通過IRS-1向下游的磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)傳遞異常，進(jìn)而導(dǎo)致了IR[11]。Arkan等[12]認(rèn)為肝臟特異性IKK-β缺失的小鼠肝臟中保持相對(duì)胰島素敏感性，但肌肉和脂肪組織中出現(xiàn)IR。Yuan等[13]研究發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子α(TNF-α)與其受體TNFR結(jié)合可以誘導(dǎo)IRS-1絲氨酸殘基的磷酸化，并激活I(lǐng)KK-β/NF-κB途徑，這是IR主要的細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)方式。另有研究表明，患有PCOS的女性NF-κB p65和核內(nèi)NF-κB表達(dá)升高，而IκB表達(dá)降低，這是由于血糖升高所致[14]。同時(shí)，張燕等[15]也認(rèn)為NF-κB作為重要的轉(zhuǎn)錄因子在PCOS糖脂代謝紊亂的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

三、NF-κB調(diào)節(jié)PCOS患者的低度慢性炎癥

眾所周知，NF-κB在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。而越來越多證據(jù)表明，炎癥現(xiàn)在已成為PCOS發(fā)病機(jī)理的重要因素，PCOS患者血清中炎癥因子顯著升高[16-17]。NF-κB介導(dǎo)的炎癥信號(hào)通路是調(diào)控炎癥的經(jīng)典信號(hào)通路，在細(xì)胞受到內(nèi)外源性刺激后，IκBα發(fā)生降解，釋放NF-κB p65進(jìn)入細(xì)胞核，通過與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件結(jié)合激活下游多個(gè)炎癥基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白合成，進(jìn)而促進(jìn)PCOS患者炎癥進(jìn)展[18]。研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號(hào)通路通過炎癥反應(yīng)介導(dǎo)PCOS患者血管內(nèi)皮損傷[19]。另外，激活NF-κB信號(hào)還可以導(dǎo)致PCOS患者血清和卵巢顆粒細(xì)胞中炎癥因子增加[20-21]。在PCOS女性中，葡萄糖的攝入可以激活氧化應(yīng)激并誘導(dǎo)TNF-α、IL-6和CRP釋放，另外活性氧(ROS)產(chǎn)生增多，ROS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激是已知的NF-κB激活劑，也可刺激炎癥反應(yīng)[22]。然而，白藜蘆醇[23]、二甲雙胍[18]和槲皮素[24]等可以通過抑制NF-κB及其調(diào)控的基因產(chǎn)物而具有抗炎作用，進(jìn)而對(duì)PCOS顯示出良好的治療作用。

四、PCOS患者中IR和低度慢性炎癥

目前認(rèn)為，多種炎癥因子參與了IR的發(fā)生發(fā)展過程，IR和低度慢性炎癥有密切聯(lián)系。有文獻(xiàn)報(bào)道，PCOS患者血清中多種炎癥因子增高，且IR患者升高更顯著[16]。TNF-α主要在脂肪細(xì)胞中合成，是引起IR最重要的促炎介質(zhì)之一。通過不同途徑(JNK和ERK-1/2)增加IRS-1的磷酸化，活化的NF-κB在細(xì)胞質(zhì)中與IκB分離后核易位，進(jìn)一步影響了胰島素信號(hào)的傳導(dǎo)過程[25]。急性期反應(yīng)蛋白又稱CRP，由單核細(xì)胞和脂肪組織產(chǎn)生。Simon等[26]研究表明CRP可以通過激活NF-κB、激活蛋白-1(AP-1)等途徑抑制酪氨酸磷酸化，導(dǎo)致IR的發(fā)生。白介素-6(IL-6)是一種多效性細(xì)胞因子，主要由脂肪組織產(chǎn)生，并與IL-6受體相結(jié)合發(fā)揮作用。IL-6可作用于PI3K和MAPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑，通過促進(jìn)MAPK途徑各個(gè)組分(P38、JNK、MEK和ERK)的表達(dá)進(jìn)一步降低IRS-1的活性，從而導(dǎo)致IR[27]。改善IR的藥物如二甲雙胍[19]和吡格列酮[28]可以降低PCOS患者血清中TNF-α、CRP和IL-6的水平。Shorakae等[29]和Repaci等[30]研究認(rèn)為炎癥因子可能與NF-κB相互作用共同參與了PCOS患者糖脂代謝紊亂，干擾NF-κB驅(qū)動(dòng)的炎癥可以減輕2型糖尿病并降低血糖以及IR[31]。以上研究表明IR與NF-κB的炎癥調(diào)控密切相關(guān)，NF-κB的激活使炎癥因子的表達(dá)增多，IKK復(fù)合物的活性增強(qiáng)后，進(jìn)一步加重了IR。

五、NF-κB對(duì)PCOS患者中細(xì)胞凋亡的影響

PCOS亦是以排卵障礙為特點(diǎn)的疾病，且PCOS與細(xì)胞凋亡有著密切聯(lián)系。NF-κB廣泛參與細(xì)胞凋亡的信號(hào)傳導(dǎo)過程，對(duì)細(xì)胞凋亡存在雙向調(diào)節(jié)作用，既可以促進(jìn)也可以抑制細(xì)胞凋亡。劉秀蘭等[5]和Chi等[32]研究證實(shí)，PCOS大鼠卵巢IκBα表達(dá)下降，促使NF-κB過度活化，促進(jìn)凋亡蛋白表達(dá)增加，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。同時(shí)活化的NF-κB可以激活其下游的抗凋亡基因BCL-2，過度表達(dá)的BCL-2及BCL-2與NF-κB形成的BCL-2-NF-κB復(fù)合物可以抑制細(xì)胞凋亡，這可能在PCOS發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。同時(shí)，亦有研究表明高遷移率族蛋白1(HMGB1)可能通過激活NF-κB，促進(jìn)大鼠卵巢顆粒細(xì)胞凋亡，進(jìn)而導(dǎo)致PCOS[33]。

六、NF-κB在PCOS治療中的作用機(jī)制

NF-κB在PCOS患者IR、低度慢性炎癥及細(xì)胞凋亡中均發(fā)揮了重要作用，因此通過抑制NF-κB的活性來改善PCOS患者的預(yù)后成為治療PCOS的新靶點(diǎn)。目前，治療PCOS的NF-κB抑制劑主要包括以下幾種：(1)胰島素增敏劑(如二甲雙胍和PPARγ激動(dòng)劑)：Ciaraldi等[18]認(rèn)為二甲雙胍可以通過抑制PI3K依賴的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號(hào)通路來抑制IκB的磷酸化，使NF-κB的活性得到抑制，最終減少炎癥因子的產(chǎn)生。此外，吡格列酮能抑制NF-κB的活性，從而抑制炎癥因子的表達(dá)[27]。(2)他汀類藥物(阿托伐他汀等)：可以使NF-κB失活，促進(jìn)PPARγ表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而抑制炎癥因子和炎癥介質(zhì)的釋放[34]。(3)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑和血管緊張素受體1拮抗劑(氯沙坦和卡托普利等)：可以通過抑制IκB的降解，進(jìn)一步抑制NF-κB的活性。(4)IκBα磷酸化位點(diǎn)的顯性突變體(重組突變型IκBα逆轉(zhuǎn)錄病毒)可以保護(hù)胰島β細(xì)胞免受細(xì)胞因子的損害，其磷酸化位點(diǎn)的喪失致使與其結(jié)合的NF-κB無法解離而激活[35]。(5)其他：抗氧化治療，可以抑制IKK復(fù)合物的激活。另外還可以使用IKK-β的抑制劑(如阿司匹林等)。

綜上所述，NF-κB及其對(duì)PCOS調(diào)控機(jī)制方面的研究已經(jīng)取得了頗為滿意的進(jìn)展，NF-κB與PCOS中的IR、低度慢性炎癥之間的聯(lián)系已經(jīng)較為明確，但其與卵巢顆粒細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系仍有待深入研究。因此，進(jìn)一步探究NF-κB及其在PCOS中的作用機(jī)制，有利于我們研發(fā)特異性的NF-κB抑制劑，為尋找治療PCOS的新靶點(diǎn)，為PCOS的臨床治療奠定基礎(chǔ)。