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NF-κB通路:炎症与癌症发展的关键枢纽

核因子-κB(NF-κB)的异常激活是急性与慢性炎症性疾病发生的重要诱因,其核心作用机制在于异常调控促炎因子及代谢相关因子的基因表达,进而引发一系列病理反应。此外,异常活化的NF-κB还会干扰调节性T细胞(Treg)的正常发育与稳定性,为自身免疫性疾病的发生发展提供了有利条件。

值得注意的是,NF-κB的促炎效应与癌症进展存在密切关联,异常激活的NF-κB能够推动肿瘤细胞实现不受调控的增殖、存活,同时促进其代谢重编程、侵袭转移、肿瘤血管生成,还会增强肿瘤细胞对治疗手段的抵抗能力。

NF-κB信号通路

NF-κB是一个结构相关的转录因子家族,其成员包含RelA(p65)、RelB、c-Rel、NF-κB1(p50)及NF-κB2(p52),这些成员通常以同源或异源二聚体的形式存在。该信号通路主要分为经典与非经典两种调控途径,二者有着截然不同的激活机制。

在细胞静息状态下,NF-κB会与IκB蛋白结合形成无活性复合物,被隔离在细胞质中。这一过程中,IκB蛋白会掩盖NF-κB的核定位信号NLS,从而阻止其进入细胞核;通常情况下,NF-κB以二聚体形式存在,其中p50/p65异源二聚体最为常见。

经典NF-κB信号通路可被多种免疫受体激活,包括BCRs、TCRs、TLRs、IL-1R以及TNFR。这些受体被激活后会启动下游信号级联反应,最终所有信号均汇聚于IκB激酶(IKK)复合物——该复合物由IKKα、IKKβ和NEMO组成。在TAK1等激酶的作用下,IKKβ会被磷酸化而激活,活化后的IKKβ进一步磷酸化IκBα(主要作用于Ser32/Ser36位点),促使IκBα发生泛素化降解,进而释放p50/p65二聚体,使其转位进入细胞核。其中,p65亚基会在多个位点发生磷酸化,尤其是Ser536位点的磷酸化,能够显著增强其转录活性,最终驱动与细胞存活、炎症反应及免疫应答相关的基因(如TNF-α、IL-6、IL-1β、COX-2、iNOS、Bcl-2、c-Myc等)表达。该通路存在负反馈调节机制:活化的NF-κB会诱导IκBα基因表达,新合成的IκBα会进入细胞核,将NF-κB“转运回”细胞质,形成负反馈环路,避免NF-κB持续激活。

非经典NF-κB信号通路的激活主要依赖肿瘤坏死因子受体(TNFR)与其配体的结合。配体结合后会导致c-IAP/TRAF2/3组成的E3泛素连接酶复合物解体,进而稳定NF-κB诱导激酶(NIK)。积累的NIK会激活IKKα,活化的IKKα则会磷酸化NF-κB2前体蛋白p100,促使其通过蛋白酶体加工转化为成熟亚基p52。生成的p52/RelB二聚体随后转位至细胞核,调控与淋巴器官发生、B淋巴细胞存活及成熟密切相关的靶基因表达。

尽管经典与非经典NF-κB通路在信号机制和功能上存在显著差异,但二者在调控炎症反应、免疫应答、细胞存活、增殖、分化及肿瘤发生等过程中,均发挥着不可或缺的关键作用。

急性炎症中的NF-κB

在急性炎症反应过程中,NF-κB信号通路对涉及巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞(DCs)和T细胞的免疫应答具有重要调控作用。

(1)组织驻留巨噬细胞可通过模式识别受体(PRR)识别病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs),以此感知感染与组织损伤,进而激活NF-κB通路,诱导促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18等)和趋化因子(如CCL2和CXCL8等)的产生。

(2)巨噬细胞分泌的细胞因子和趋化因子会将白细胞(尤其是中性粒细胞)招募至炎症部位。这些中性粒细胞通过PRR和细胞因子受体被激活后,会触发NF-κB信号通路,进一步产生促炎细胞因子,从而增强炎症反应并促进吞噬作用的开展。

(3)炎症组织中的树突状细胞(DCs)会捕获病原体来源的抗原,并在NF-κB依赖的方式下被刺激成熟,同时产生促炎细胞因子。

(4)成熟的树突状细胞会迁移至淋巴结,将抗原呈递给T细胞,进而启动T细胞的活化与分化。效应T细胞随后迁移至炎症组织:其中Th1细胞通过激活中性粒细胞和巨噬细胞来放大炎症反应,并促进病原体清除;CD8⁺T细胞则介导对感染细胞的裂解。需要强调的是,NF-κB虽是正常免疫和炎症反应所必需的,但它的异常激活却是自身免疫和慢性炎症的典型标志。

NF-κB在自身免疫与炎症性疾病中的作用

失调的NF-κB信号通路参与多种自身免疫性和炎症性疾病的发生发展,其中包括类风湿关节炎(RA)、炎症性肠病(IBD)、多发性硬化症(MS)、动脉粥样硬化、系统性红斑狼疮(SLE)和2型糖尿病(T2D)等。

NF-κB不仅通过调控巨噬细胞、T细胞和B细胞等免疫细胞推动这些疾病的进展,还能影响内皮细胞、上皮细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、肝细胞、肌细胞以及胰腺β细胞等多种非免疫细胞,广泛参与疾病的病理过程。

NF-κB在癌症中的调控

在肿瘤发生过程中,NF-κB能够整合并协调致癌、炎症、基质和代谢等多种信号网络,从多个层面调控肿瘤进展。

(1)肿瘤细胞内在效应:NF-κB通过多种机制驱动癌细胞的增殖、存活和转移,为肿瘤的生长和扩散提供支持。

(2)肿瘤微环境(TME):NF-κB可对免疫细胞进行重编程,如诱导具有免疫抑制功能的髓源性抑制细胞MDSCs、肿瘤相关巨噬细胞TAMs和调节性T细胞Tregs产生;同时激活基质成纤维细胞,通过癌症相关成纤维细胞CAFs介导细胞外基质ECM的重塑;此外,还能在肿瘤微环境中通过内皮细胞活化促进血管生成。

(3)炎症与癌症的交互作用:慢性炎症(如IL-6/STAT3和TNF-α/NF-κB形成的正反馈环路)会在肿瘤细胞和免疫细胞中持续激活NF-κB,进而维持致癌信号传导、促进免疫逃逸,并推动肿瘤的恶性进展。

(4)代谢重编程:NF-κB通过多种机制增强糖酵解、抑制氧化磷酸化(OXPHOS),并促进脂质代谢,从而重塑肿瘤微环境中的代谢格局,为肿瘤细胞的生长提供能量支持。

结语

转录因子NF-κB作为免疫应答、炎症反应和肿瘤发生的核心调控者,在生理与病理过程中扮演着“双刃剑”的角色:在急性炎症中,NF-κB发挥保护性作用,助力病原体清除;但在慢性炎症、自身免疫病和癌症中,其持续或失调的激活会驱动组织损伤、肿瘤进展及治疗抵抗。尽管NF-κB通路的高度复杂性为靶向治疗带来了不小的挑战,但也为多层次干预提供了可能。未来的治疗策略可聚焦于三个核心方向:一是实现细胞或组织特异性靶向(如通过抗体–药物偶联物或纳米递送系统),以降低全身毒性;二是采用联合疗法(如与免疫治疗、化疗或激酶抑制剂联用),在减少用药剂量的同时克服耐药问题;三是基于患者分层,精准筛选能够从治疗中获益的人群。深入解析NF-κB在时空维度和疾病背景下的动态调控机制,将有助于在充分发挥其治疗潜力的同时规避风险,进而推动更安全、高效的炎症与癌症治疗新策略的研发与应用。

http://www.jsqmd.com/news/951552/

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