Kerr 等[1]在 1972 年首次提出了細胞凋亡的概念，從此開啟了對細胞凋亡的探索之路。細胞凋亡是由基因調控的細胞自主有序的主動死亡過程，又稱程序性細胞死亡，以細胞固縮、染色質濃集、凋亡小體的形成及細胞核 DNA 片段化為主要的形態特征，其信號轉導機制復雜，主要包括 3 條通路，即細胞內的線粒體通路、內質網通路和細胞外的死亡受體通路[2].
NF-κB 是細胞核內重要的轉錄調節因子，不僅參與機體免疫、炎癥、組織損傷修復和胚胎發育等過程，還可以調節凋亡相關基因的表達[3].研究表明，NF-κB與多種凋亡相關基因的易感性與耐藥性密切相關，在細胞存活與凋亡過程中起到雙刃劍的作用[4].
1 NF-κB 概述
1.1 NF-κB 家族
NF-κB 是 NF-κB /Rel 蛋白家族成員之一，目前在哺乳動物中已發現有 5 種 NF-κB /Rel 蛋白，包括 p50（ 又稱為 NF-κB 1,由前體蛋白 p105 產生） 、p52（ 又稱為 NF-κB 2,由前體蛋白 p100 產生） 、RelA（ p65） ,RelB 和 c-Rel.每一個 NF-κB /Rel 蛋白家族成員的 N 端都含有 Rel 同源結構域，包括核定位信號序列、二聚化區域、DNA 結合區和 IκB 結合位點。p65,RelB 和 Rel 的 C 端含有轉錄激活域，其中富含絲氨酸、酸性氨基酸和疏水性氨基酸，能直接作用于轉錄元件并激活轉錄過程。除了 p52和 p50 外，這些蛋白兩兩結合成具有 NF-κB 活性的不同轉錄因子復合物，其中 p65/p50 是存在最廣泛且是目前研究最多的二聚體復合物。
1.2 NF-κB 的激活
NF-κB 的激活途徑主要包含經典途徑和旁路途徑[5-6].細胞在靜息狀態時，NF-κB 通常以非活性的 p65/p50/NF-κB 抑 制 因 子 α （ inhibitor ofNF-κB-α，IκB-α） 三聚體復合物形式存在于細胞質中，三聚體復合物可以被多種因素激活，包括細胞因子如白細胞介素 6（ interleukin-6,IL-6） 和 IL-17、腫瘤壞死因子 α（ tumor necrosis factor-α，TNF-α） 、細菌內毒素脂多糖（ lipopolysaccharide,LPS） 、蛋白激酶 C 和理化因素（ X 射線、氧化劑及化療藥物制劑） 等。在上述激活物的刺激下，細胞中 IκB 激酶 β（ IκB kinase β，IKKβ） 發生磷酸化，進而磷酸化 IκB氨基端絲氨酸殘基的第 32 和第 36 位點，磷酸化的IκB 被泛素酶泛素化，隨后發生構象改變并降解，導致 NF-κB 的核定位信號序列暴露，并易位到細胞核，與下游靶基因的增強子位點結合，從而啟動靶基因的轉錄和表達，這是目前研究最清楚的經典途徑。旁路途徑局限于淋巴器官，僅少部分刺激物（ 如淋巴毒素β 等） 通過該途徑激活 NF-κB,由 NF-κB 誘導激酶（ NF-κB inducing kinase,NIK） 介導 IKKα 激活，進而使前體蛋白 p100 降解生成 p52,與 RelB 形成異源二聚體，進入細胞核與靶基因結合并啟動其表達[7].
此外，尚存在不規則的 NF-κB 激活途徑，此途徑是在 DNA 損傷的細胞中發現的。細胞受到紫外線照射或抗腫瘤藥物等刺激后，引起 DNA 損傷，p38 絲裂原激活蛋白激酶 （ p38 mitogen-activatedprotein kinase,p38MAPK ） 激 活 酪 蛋 白 激 酶 2（ casein kinase 2,CK2） ,后者介導 IκBα 磷酸化，引起 IκBα 泛素化后降解，繼而激活 NF-κB,以類似經典途徑的方式，誘導下游靶基因表達。因此，p38-CK2-IκBα也是激活 NF-κB 的途徑之一[8].
NF-κB 活化的調節方式有正反饋調節和負反饋調節[9].細胞在外界刺激作用下，活化的 NF-κB 激活 IL-1β 和 TNF-α 等，這些基因表達上調后反向活化NF-κB,進一步刺激 IL-6 和 IL-8 等釋放，導致炎癥信號放大[10],此過程為正反饋調節。NF-κB 的負反饋調節存在于細胞內和細胞外。細胞內 NF-κB 活化促進 p105 和 IκBα 的表達上調，一定程度上限制了NF-κB的活化速度； 同時，p50 的同源二聚體增加，與有轉錄活性的 NF-κB 競爭 DNA 結合位點，降低 NF-κB介導的炎癥效應。細胞外 LPS,TNF-α 和 IL-1β 等激活 NF-κB 的同時也使反向調節因子 IL-4,IL-10 及IL-13 釋放增多，后者可以抑制 NF-κB 的活化。
2 NF-κB 在線粒體凋亡通路中的調節作用
線粒體途徑是細胞凋亡的一個主要途徑。線粒體通透轉變孔（ mitochondrial permeability transi-tion pore,MPTP） 的開放是導致細胞死亡的主要原因。MPTP 開放后，線粒體跨膜電位降低，細胞色素c（ cytochrome c,Cyt c） 等促凋亡活性蛋白釋放至胞漿中[11],在 dATP 作用下，Cyt c 與凋亡蛋白酶活化因 子 1 （ apoptotic protease activating factor,Apaf-1） 形成多聚復合體，啟動胱天蛋白酶級聯反應，導致細胞凋亡。
2.1 抑制凋亡作用
NF-κB 在線粒體通路中的抑制凋亡作用可通過對細胞凋亡抑制蛋白（ inhibitor of apoptosis pro-teins,IAP） 家族成員 X 連鎖 IAP （ X-linked IAP,XIAP） ,c-IAP-1 和 c-IAP-2 等 的 轉 錄 調 節 來 實現[12].XIAP 是 NF-κB 發揮抑制凋亡作用的關鍵因子，能特異性地結合并抑制凋亡效應因子胱天蛋白酶 3,7 和 9 的活化，進而阻斷細胞中 Cyt c 的釋放，從而抑制凋亡[13].Wang 等[14]報道，NF-κB 誘導 c-IAP-1,c-IAP-2,TNF 受體 1（ TNF receptor-1,TNFR1） 和 TNFR2 基因共同表達，抑制胱天蛋白酶 8活化，阻斷 Cyt c 釋放從而起到抑制凋亡作用。Yu 等[15]發現，抑制 NF-κB 的活化可下調 c-IAP-1和 c-IAP-2 的表達，從而增強由化療藥物 CPT-11誘導的結腸癌細胞凋亡。
另外，NF-κB 的抑制凋亡作用也可通過上調抗凋亡基因的表達實現。Bcl-2 家族蛋白控制著線粒體膜的通透性，在線粒體凋亡途徑中起關鍵作用。Bcl-2 家族中抗凋亡蛋白（ Bcl-2 和 Bcl-xL） 上有 κB結合位點，NF-κB 活化后，線粒體膜上的 Bcl-2 基因和 Bcl-xL 基因表達增加，線粒體膜的通透性降低，阻斷了 Cyt c 的釋放，從而抑制細胞凋亡[16-17].
2.2 促進凋亡作用
Shou 等[18]報道，SD 大鼠腦局部缺血時，海馬中NF-κB 的激活使 Bcl-2 家族中促凋亡基因（ Bcl-X,Bax） 的表達上調，引起凋亡。Tamatani 等[19]研究證實了這一結果，并發現此促凋亡途徑可被 IκBα抑制。
3 NF-κB 在內質網凋亡通路中的調節作用
內質網通路即通過內質網應激（ endoplasmicreticulum stress,ERS） 誘導凋亡。細胞受到刺激后，如鈣穩態紊亂和氧化應激等，引起內質網中未折疊或折疊錯誤的蛋白質累積從而引發凋亡。ERS主要通過 CHOP（ C/EBP homologous protein） 轉錄激活、胱天蛋白酶 12 活化和c-Jun氨基端激酶（ c-Jun N-terminal kinase,JNK） 信號活化等 3 條途徑啟動細胞凋亡。研究表明，NF-κB 與 ERS 介導的 JNK 信號通路有密切聯系[20-21].
JNK 是 MAPK 家族成員之一，可調控細胞內外不同的應激反應。細胞在應激狀態下，需肌醇蛋白酶 1 活化，激活 JNK 進而誘導細胞凋亡。Xia 等[22]在大鼠嗜鉻細胞瘤 PC-12 細胞的培養過程中首次發現 JNK 的促凋亡作用。大量研究表明，NF-κB 活化可以抑制 JNK 介導的細胞凋亡。Nakano 等[23]發現，可通過 NF-κB 活化下調細胞內活性氧的水平，從而抑制 JNK 的級聯反應信號，達到抑制凋亡的目的。Benedetti 等[24]報道，通過 TNF-α 誘導腎小管近端小管上皮細胞凋亡的過程中，NF-κB 信號轉導受到抑制，JNK 信號通路被激活并級聯放大，最終導致細胞凋亡。在 TNF-α 介導肝細胞毒性實驗中，敲除 IKKβ 基因后，NF-κB 的信號轉導受到抑制，JNK 轉錄水平上調，促進肝細胞的損傷； 而在剔除 JNKl 或 JNK2 基因后，JNK 的轉錄受到抑制，減輕了肝細胞損傷[25].上述研究表明，NF-κB 通過抑制 JNK 信號起到抗凋亡的作用。
4 NF-κB 在死亡受體凋亡通路中的調節作用
死亡受體途徑指胞外的死亡信號通過死亡受體轉入胞內誘發細胞凋亡。死亡受體均屬 TNFR 基因超家族，其胞外部分富含半胱氨酸的區域有蛋白水解的功能，稱為“死亡結構域”,“死亡結構域”使死亡信號得以進一步傳遞進而啟動凋亡。目前已知的死 亡 受 體 主 要 有 Fas （ 又 稱 CD95 分 子） ,TNFR1,TNFR2,DR3,DR4 和 DR5,前 4 種受體的配體分別為 FasL,TNF,TNF 和 Apo-3L（ DR3L） ,后 2 種均為 Apo-2L,即 TNF 相關凋亡誘導配體（ TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL） ,其中最典型的死亡受體是 Fas 和 TNFR.
4.1 抑制凋亡作用
細胞內 Fas 與配體 FasL 結合后，啟動死亡域并募集 Fas 相關死亡結構域蛋白，形成死亡誘導信號復合物。死亡誘導信號復合物形成后引起胞質內胱天蛋白酶原 8（ procaspase 8） 激活，后者自我剪切活化后進一步激活下游的胱天蛋白酶 3 和胱天蛋白酶 7,啟動胱天蛋白酶級聯反應，引起細胞凋亡。
研究表明，激活 NF-κB 可以抑制由 Fas/FasL 信號通路引起的凋亡。Chen 等[26]報道，鄰苯二甲酸單乙基己酯通過激活 NF-κB 抑制睪丸支持細胞的凋亡，基因敲除死亡區域相關基因后，募集到 FasL 啟動子區域的 NF-κB 數量減少，引起Fas/FasL基因表達增加，促進了睪丸支持細胞的凋亡。Wang等[27]報道，使用 NF-κB 的抑制劑 Bay 11-708,可以增強由 Fas 介導的人白血病細胞（ HL-60） 凋亡。另外，Fas 相關死亡域蛋白樣IL-1β轉化酶抑制蛋白（ Fas-associated death domain protein-like IL-1βconverting enzyme inhibitory protein,FLIP ） ,在Fas 介導的凋亡通路中發揮重要的抗凋亡作用，是由于 FLIP 基因序列上有 κB 結合位點，可上調 FLIP基因表達，抑制胱天蛋白酶級聯反應的活化進而抑制凋亡[28].Travert等[29]研究發現，由 TNF-α 或者CD40 配體誘導的 NF-κB 活化可上調 FLIP 的表達水平，從而抑制 Fas,TNFR1 和 TRAIL 介導的凋亡。
另外，TNF 是一類重要的效應分子，主要通過TNFR1 和 TNFR2 受體介導發揮生物學效應，這兩種受體通過消耗 IκBα 進而激活 NF-κB,活化的NF-κB可上調 TNFR 相關因子 （ TNFR-associatedfactors,TRAF） 家族成員 TRAF1,TRAF2 及 IAP家族成員 c-IAP-1 和 c-IAP-2 等的表達從而抑制凋亡[30-31].Chang 等[32]發現，通過“發夾”RNA 敲除TRAF2 的蛋白激酶 C 相關激酶 1 相關蛋白后，NF-κB的活性顯著降低，TNF-α 誘導的凋亡細胞數量顯著增加。
4.2 促進凋亡作用
Jennewein 等[33]研究發現，由死亡受體介導而引起惡性膠質瘤細胞凋亡的實驗中，過表達 IκBα 超級抑制劑（ IκBα-super repressor） 使 NF-κB 的活性受到抑制，由 TRAIL 和 Fas 誘導的凋亡細胞數量顯著減少。相反，IKKβ 過表達引起 NF-κB 活化，顯著增加 TRAIL 介導的凋亡細胞數量。Jayasooriya等[34]報道，在人肝癌細胞 HepG2 凋亡實驗中，NF-κB的活化引起 Fas 表達上調，可促進疣孢菌素（ verrucarine） A/TRAIL 介導的細胞凋亡。另外，在對 TRAIL 信號活化途徑的研究中，也發現當 p65 過表達時，抑制細胞凋亡，而當 c-Rel 表達增加時，則促進細胞凋亡[35].
5 展望
NF-κB 是多功能轉錄因子，有廣泛的生物學作用?；罨?NF-κB 在細胞凋亡中有抗凋亡和促凋亡的雙重調節作用，但在何種條件下起抗凋亡或促凋亡作用尚不明確。NF-κB 在凋亡中的雙向作用可能解釋如下： ① 不同種類和不同表達水平的NF-κB亞基與靶基因啟動子區域結合，進而選擇性影響凋亡過程； ② 細胞中與 NF-κB 同時被激活的其他轉錄因子，由于代謝狀態的不同可影響 NF-κB的最終效應； ③ 細胞種類、細胞生長環境、外界刺激物種類和刺激強度不同，均可導致 NF-κB 的不同效應。研究 NF-κB 在細胞凋亡通路中的調節作用，有助于開發細胞凋亡信號轉導途徑中相應蛋白分子的激動劑或拮抗劑，在受體水平或受體傳遞環節上干擾細胞凋亡過程，對凋亡相關疾病的治療具有重要意義，同時還可為新藥開發提供研究思路。
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