全 文 :·综述与专论·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2011 年第 11 期
NF -κB免疫生物学作用的研究进展
孙静静 邵军军 常惠芸
(中国农业科学院兰州兽医研究所 家畜疫病病原生物学国家重点实验室 国家口蹄疫参考实验室
甘肃省生物检测工程技术研究中心,兰州 730046)
摘 要: 25 年前首次发现 NF-κB,其是免疫系统中诱导基因表达的重要调节因子,在免疫系统的发育和功能中发挥着
重要的生物学作用。固有免疫和适应性免疫,免疫系统中各组织和细胞的发生和发育等过程都受转录因子 NF-κB 家族的调
控。尽管有关 NF-κB研究已经很成熟,但仍有许多新的重大发现。综述此领域的新的研究进展,从而为 NF-κB在免疫生物学
中的应用提供更广阔的视角。
关键词: NF-κB 固有免疫 适应性免疫 淋巴器官产生 炎性反应 造血作用
Advances of NF-κB in Immunobiology
Sun Jingjing Shao Junjun Chang Huiyun
(State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology,National Foot and Mouth Disease Reference Laboratory,
Gansu Provincial Engineering and Technique Research Centre on Biological Detection,Lanzhou Veterinary Research Institute,
Chinese Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730046)
Abstract: NF-κB discovered 25 years ago is the critical factor that regulating gene expressing. NF-κB plays an important role in
immune system development and function. Innate and adaptive immune responses,as well as development and maintenance of the cells
and tissues,are all under the control of NF-κB. Although great progress has been made,there are still some new significant findings.
This article reviewed the recent progress,expecting provide a new sight of the role of NF-κB in immunology.
Key words: NF-κB Innate immune response Daptive immune response Lymphoid organogenesis Inflammation Hemato-
poiesis
收稿日期:2011-06-01
基金项目:农业部转基因专项(2009ZX08006-002B,2009ZX08007-008B)
作者简介:孙静静,女,硕士研究生,研究方向:分子病毒学;E-mail:sunjingjing689@ 126. com
通讯作者:常惠芸,女,博士,研究员,研究方向:分子病毒学;E-mail:changhuiyun@ 126. com
转录因子 NF-κB 家族主要在两个研究领域中
发现,即免疫学和癌症生物学。尽管 NF-κB 在癌症
生物学中作用的研究进展很快,但是已掌握的有关
NF-κB 的知识多是其在免疫调节中的重要作用方面
的内容。
NF-κB主要由 5 个相关的转录因子组成:p50、
p52、p65(RelA)、c-Rel和 RelB。这些转录因子有共
同的 N-末端 DNA结合域 /二聚体域,即 Rel同源域,
此区域可形成同源或异源二聚体,此二聚物可与多
个靶 DNA(κB 位点)结合以调节基因表达。RelB、
c-Rel和 p65 均包含 C-末端转录激活域(TADs) ,促
进靶基因的表达。NF-κB主要在细胞质中以无活性
的状态存在,在细胞质中同时也存在着 NF-κB 抑制
剂蛋白 IκB(IκBα、IκBβ、IκBε、IκBζ、p100、p105、
Bcl-3 和 IκBns)。当信号传导通路被激活,IκB 蛋白
降解,NF-κB 二聚体进入细胞核,调节靶基因的表
达。此过程是由 IκB 激酶(IKK)复合物催化的,IκB
激酶磷酸化 IκB,促使蛋白酶体降解。IKK 的组成
包括:两个具有催化作用的激酶 IKKα(IKK1)和
IKKβ(IKK2) ,还有一个具有调节作用的支架蛋白
NEMO(IKKγ)。这些都参与 NF-κB 信号通路,但是
单个蛋白是如何发挥作用调节精妙的 NF-κB 反应
仍是一个复杂的问题。现综述 NF-κB 的功能及如
何调节免疫反应信号通路。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2011 年第 11 期
1 NF-κB在免疫系统发育中的作用
1. 1 NF-κB与免疫器官的形成
免疫器官形成的第一步就是分泌淋巴毒素
(LT)α1β2 的造血细胞与分泌血管细胞黏附分子-1
(VCAM-1)的基质细胞相互作用,这两者通过 NF-
κB产生一个正反馈循环[1]:分泌 LTα1β2 的造血细
胞可分别通过经典的 NF-κB 通路和非经典 NF-κB
通路诱导表达淋巴毒素受体(LTβR)的基质细胞分
泌 VCAM-1 和趋化因子,基质细胞分泌的趋化因子
可诱导造血细胞上调整合素(α4β1) ,最终导致表达
LTα1β2 的造血细胞增多,并且使通过 LTβR的信号
增强。NF-κB 配体的激活剂(RANKL)LTα1β2 和
TNFα可激活 NF-κB,刺激淋巴器官形成。另外,淋
巴器官形成和造血作用的调节子,如黏附分子(如
细胞间黏附分子、VACM、外周淋巴结地址素、糖基
化细胞黏附分子-1、黏膜细胞黏附分子(Mad-
CAM) ) ,细胞因子(LTα1β2 和 TNFα) ,器官趋化因
子(CXCL12(GRO /MIP-2)、CXCL13(BLC)、CCL19
(ELC)和 CCL21(SLC) )都受 NF-κB调控。
信号通过 TNFR1、LTβR 和 RANK 激活包含
p65 的复合物,因此 rela - / - / tnfr1 - / -双基因缺失小
鼠缺乏派伊尔结和淋巴结,出现杂乱无章肺[2]。这
些组织的发育都需要 p65,因为 p65 有如下生物学
作用:调节细胞凋亡(TNF 诱导的) ;调节器官形成
因子的表达,如 VCAM 和 LTα1β2;增强非经典 p52 /
RelB NF-κB 信号通路。非经典 NF-κB 信号通路在
外周免疫器官的发育中起着重要作用,敲除非经典
NF-κB 信号通路的某些组成部分,如 NIK、IKKα、LT
和 RANK,将都会导致外周淋巴器官发育缺陷。非
经典信号通路形成 p52 /RelB二聚体,其靶标主要是
器官形成过程中的初级转录调节子,如 CXCL12、
CXCL13、CCL19、CCL21 和 Mad CAM-1[3]。单独敲
除 p52,不能形成正常的 B细胞滤泡、生发中心和派
伊尔结;而敲除 RelB,将会缺失派伊尔结,影响淋巴
结发育,产生的淋巴结无抗病原能力。
脾的结构对 B 淋巴细胞的发育和 B 细胞介导
的免疫反应的起始及成熟较为重要。脾在结构和功
能上分为白髓和红髓两部分。在红髓区有巨噬细
胞,主要负责吞噬损伤的红细胞,白髓是脾淋巴细胞
聚集之地,有 B细胞区和 T 细胞区。但是脾的形成
过程是动态的,在产生 B 细胞反应的过程中形成生
发中心就证明了这一点。与其他次级免疫器官一
样,NF-κB在脾脏的形成和维持方面有重要作用。
敲除 p65 的小鼠,脾脏发育缺陷;敲除 RelB、NIK 或
IKKα,也导致脾发育缺陷,与 ltbr - / - 脾相似;与
p65 /TNFR1 敲除小鼠类似,非经典信号通路缺失的
小鼠白髓区的 B细胞区和 T 细胞区混杂在一起,免
疫后不能形成生发中心。RelB、p52、NIK 或 IKKα
缺失小鼠,红髓区和白髓区之间的边缘区的巨噬细
胞缺失或处于混乱无序状态[4]。最近研究表明,
LTα1β2 在边缘窦的形成过程中发挥重要作用,表
明 NF-κB在脾脏形成过程中的作用应着眼于脾脏
内皮。
1. 2 NF-κB与造血作用
免疫细胞包括淋巴和骨髓细胞系:T 细胞、B 细
胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DCs)、自然杀
伤细胞(NK)、噬中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、噬碱
性粒细胞和肥大细胞。其中,髓源细胞是固有免疫
和适应性免疫的核心组成部分。NF-κB参与调节造
血细胞的增殖、分化和凋亡。
1. 2. 1 NF-κB 与非淋巴细胞造血作用 NF-κB 在
非淋巴细胞造血作用中最重要的作用就是 CD8 -
DCs的发育需要,尽管单独敲除其他 NF-κB 基因对
DC发育基因无影响,但同时敲除 p65 和 p50 对 DC
发育影响重大。因此,毫无疑问,DC 发育过程中必
须有 NF-κB[5]。缺失 IKKβ或用可穿透细胞膜的肽
抑制 IKK 活性可阻止 DC 成熟和抗原递呈细胞
(APC)的功能。另外,抑制 NF-κB 活性,外周髓源
DCs的成熟和功能就会受到损害[6]。DCs 激活后只
在外周存活很短一段时间,但若 T 细胞表达
CD40L,则其存活时间会延长,因 CD40L 可激活经
典和非经典 NF-κB 信号通路。同时,缺失 p50 和 c-
Rel的 DCs,和过表达突变 IκBα 的 DCs的存活时间
都很短。但是到目前为止,NF-κB 在 DC 发育过程
中的靶标及在 DC发育的各个阶段的作用仍不是很
清楚。
NF-κB 缺失和激活的遗传模型表明 NF-κB 在
髓源细胞系中还发挥其他功能。在所有的非淋巴细
胞系中,NF-κB在噬中性粒细胞的发育中的作用研
究得最清楚。IκBα 缺失小鼠,NF-κB 活性增强,粒
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2011 年第 11 期 孙静静等:NF-κB免疫生物学作用的研究进展
细胞增多;缺失 c-Rel、p50 和 p65 也会出现粒细胞
增多症[7]。在成熟的噬中性粒细胞中,NF-κB 提供
的抗凋亡信号较重要。正常情况下中性粒细胞的生
命周期较短,因此在炎性反应过程中需要抗凋亡的
保护。在有多个促炎因子刺激时,噬中性粒细胞可
以通过激活 NF-κB 进而使噬中性粒细胞数量增
加[8]。尽管噬中性粒细胞可以通过 NF-κB 应对促
炎因子刺激,但因其缺乏可以维持长寿命的 p52 和
RelB因子,因此在噬中性粒细胞 NF-κB的作用是选
择性。
1. 2. 2 NF-κB 与淋巴组织生成 NF-κB 参与淋巴
组织发育的多个过程,而且对适应性免疫细胞的发
育和功能较重要[9]。NF-κB 介导的抗凋亡在淋巴
组织形成中起重要作用。但在一些情况下,必须需
要但无 NF-κB 时也可以通过转基因表达抗凋亡因
子 Bcl-2 来解决。因此,淋巴组织形成过程中 NF-
κB功能缺陷,可以通过过表达 Bcl-2 来弥补。
尽管 NF-κB详细的作用机制仍不清楚,但若小
鼠和人 NEMO 失活,B 和 T 细胞就不能发育,更确
定了 NF-κB 在淋巴细胞形成中的作用。在淋巴组
织形成过程中,在不同的时间点 NF-κB 发挥多种不
同功能。NF-κB 单一亚基敲除小鼠并不像 NEMO
敲除小鼠那样出现严重的表型改变———不能产生成
熟的淋巴细胞;Rel 蛋白双敲除小鼠证实了 NF-κB
的抗凋亡功能。例如,同时缺失 p50 和 p65 或同时
缺失 p65 和 c-Rel,可在前受体表达之前终止淋巴细
胞生产作用,表明 NF-κB可调节早期淋巴细胞存活
所需的抗凋亡因子[10]。由此可见,NF-κB 在早期淋
巴细胞形成过程中的作用:表达前 T细胞受体(pre-
TCR)或前 B 细胞受体(pre-BCR) ,NF-κB 活性增
强,诱导抗凋亡信号[11]。
NF-κB可以作为变阻器选择 DP(双阳性,CD4 +
CD8 +)胸腺细胞。TCR介导 NF-κB 活化后,与主要
组织相容性复合物(MHC)结合。经过阳性和阴性
选择,DP胸腺细胞分化成 SP胸腺细胞(CD4 + CD8 -
或 CD4 - CD8 +) ,然后从胸腺中释放出来,这个过程
需要 NF-κB,就如 cd4-Cre 小鼠敲除 NEMO 导致成
熟外周 T细胞缺失,敲除 NF-κB 信号通路上游激酶
TAK1 也会产生同样的结果。完整的 NF-κB 信号通
路所需要的元件仍不是很清楚,如 ikkb - / -嵌合体
或选择性的敲除 cd4-Cre IKKβ,都不会影响幼稚 T
细胞的产生。另外,NF-κB 对 CD8 和 CD4 细胞系
的影响并不相同,CD8 比 CD4 SP 细胞需要更强的
NF-κB活性,但 CD4 比 CD8 细胞抗凋亡因子 Bcl-2
表达水平高。因此,CD8 SP胸腺细胞的存活依赖于
NF-κB,而 CD4 则不需要;但 NF-κB 对 CD4 SP 的发
育很重要,NF-κB 激活是 CD4 SP 细胞阴性选择的
基础[12]。NF-κB在调节性 T 淋巴细胞(Treg)发育
中的作用了解得相对比较清楚。在胸腺,胸腺细胞
分化成 Foxp3 /CD25 阳性 Tregs 的过程需要 NF-κB,
NF-κB 作为一个先导转录因子与 foxp3 基因座
结合[13 - 15]。
未成熟的 B 细胞从骨髓中释放出来发育完全
成为滤泡细胞或边缘 B 细胞。NF-κB 调节表达的
促生存因子对 B细胞发育的最后阶段很重要。TN-
FR超家族成员 BAFFR 传导的信号对抗凋亡因子
Bcl-2 诱导的过渡期 B 细胞的存活较重要,因此,与
Bcl-XL敲除小鼠一样,BAFF敲除小鼠的过渡期 B 细
胞不能发育成熟[16]。BAFF可同时激活经典和非经
典 NF-κB信号通路,尽管主要是前者负责过渡期 B
细胞的抗凋亡功能。NEMO,IKKα或 IKKβ 缺失,成
熟 B细胞的数量减少[17,18]。同样 p50 /p52 或 p65 /
c-Rel双敲除祖细胞也很难超越过渡期 B 细胞阶段
发育为成熟细胞。但敲除 p50 /p52 比敲除 p65 /c-
Rel更能完全阻止发育,表明 B 细胞发育既需要经
典信号通路也需要非经典信号通路。只有经典信号
通路和非经典信号通路同时缺失的小鼠,才会出现
像 BAFF或 Bcl-XL缺失那样明显的表型改变。
2 NF-κB在固有免疫中的作用
2. 1 模式识别受体
哺乳动物表达多种多样的模式识别受体
(PPRs)来识别病原体。这些 PPRs包括跨膜 Toll样
受体(TLRs)、胞质 Nod样受体(NLR)和 RIG-I 样受
体(RLR)、清道夫受体、C-型凝集素和补体系统。
尽管上皮细胞首先接触病原体,但其也接触非病原
微生物。因此,虽然在表皮、内脏、肺脏、尿道和生殖
道上皮都可表达各种 PPRs,但其表达和反应都处在
严格的控制下。反而固有免疫系统的哨兵细胞尤其
是组织原位 DC和巨噬细胞,表达更完全的 PRRs补
体,对识别病原体信号更敏感。
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生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2011 年第 11 期
TLRs是进化上比较保守的模式识别受体,可识
别各种病原微生物的特定的基本的分子[19]。11 种
已鉴定的哺乳动物 TLRs 组织分布不同,是病毒、细
菌、真菌和寄生虫等的模式分子的识别受体。富含
亮氨酸重复序列的 TLR 胞外结构域,具有模块特
性,可识别多种微生物分子。TLRs通过选择性的激
活 NF-κB、IRFs和其他的诱导性转录因子来选择激
活固有和适应性免疫反应[20]。TLR 信号通路较复
杂,分为 MyD88 依赖性和 TRIF 依赖性通路:MyD88
通路主要激活 NF-κB;而 TRIF通路可同时激活 NF-
κB和 TRIF3 信号通路,但主要是后者。
最近几年对胞质 PRRs 的特点的研究比较多,
尤其是识别病毒核酸,其中 NOD1 和 NOD2 是了解
得最清楚的。NOD1、NOD2 和 IPAF 都有 CARD 结
构域,可向 NF-κB传递信号。NOD1 识别肽聚糖,通
过经典 NF-κB 信号通路激活 IKKβ。NOD2 识别几
乎存在于所有细菌细胞壁上的胞壁酰二肽(MDP)。
CARD结构域内的 RIP2 激酶可激活 NF-κB 信号通
路,RIP2 酪氨酸激酶具体的作用不清楚,但最近发
现 RIP2 酪氨酸激酶抑制剂可以阻止 MDP诱导的细
胞因子反应[21]。
RIG-1 和黑色素瘤分化相关分子 5(MDA5)都
是胞质蛋白,C-端有类似 DExD /H-box RNA 解旋酶
的结构,可直接与 dsRNA 结合[22,23]。RIG-I 识别负
链单链 RNA(ssRNA)病毒的复制中间体 dsRNA,
MDA5 识别正链 ssRNA 病毒长的复制中间体 dsR-
NA[24]。RIG-I 还可通过 RNA 聚合酶 III 产生的
dsRNAs 识别 DNA 病毒[25]。但是也有研究表明,
RIG-I可识别包含 5三磷酸的 ssRNA,可能是负链
RNA病毒相关的 PAMP。但不管是与病毒基因组、
病毒复制中间体,还是与 RNA 产物结合,RIG-I 和
MDA5 都能诱导 IRF3 和 NF-κB的激活。因此 RIG-I
和 MDA5 虽识别不同的 RNA 病毒,但均可产生稳
健的抗病毒反应[26]。
2. 2 模式识别在固有免疫中的作用
据 PRRs 的识别可将病原分为细菌、病毒和真
核生物,每一种病原都有多个已知的 PAMPs。由于
原核生物的普遍性和独特性,细菌细胞壁是最常见
的 PAMPs,脂蛋白、糖脂和细菌细胞壁的其他蛋白
成分都可作为 PAMPs。革兰氏阴性菌外膜糖脂 LPS
是 TLR4 的配体,是目前研究得最透彻的 PAMP,也
是现在已知的最有效的 TLR 配体。痕量的 LPS 就
可与 TLR4 结合激活固有免疫系统,促使多种促炎
因子,如 TNFα、IL-1 和 IL-6 的产生。病毒核酸也是
主要的病毒 PAMPs,可被 TLRs3、7、8 和 9 识别,也
可被 RLRs识别。病毒 PAMPs传导的信号使 NF-κB
和 IRFs激活,两者协同介导 IFN-α /β 的产生[27,28]。
TLR3 可识别病毒复制的中间体 dsRNA。TLR7 和
TLR8 可识别抗病毒复合物,识别 RNA 病毒中富含
G和 U 的 ssRNA。TLR9 识别病毒的 CpG 序列,诱
导产生 IFN-α。
虽然 PAMP /PRR 识别的研究不断发展,但是有
关寄生虫的 PAMP 的鉴定比较难,关于其是否存在
也具有争议。TLR4 可识别曲霉菌和新型隐球菌荚
膜。TLR2 和 TLR6 可识别酵母聚糖。TLR2 异二聚
体可识别多个寄生虫 GPI锚定蛋白和原生动物克氏
锥虫糖肌醇磷脂。TLR11 识别前纤维蛋白样蛋白,
是顶覆虫包括刚地弓形虫的比较保守的区域。有关
蠕虫的模式识别仍然是具有争议性的。尤其是仍不
知道蠕虫 PAMPs如何选择性的诱导此类病原的特
征性反应———TH2 反应。在某些情况下,固有免疫
识别后可转向适应性免疫,如 C 型凝集素可直接影
响 TH激活和分化,dectin-2 C 型凝集素识别白念珠
菌 α-甘露聚糖可以诱导保护性 TH17 反应
[29,30]。因
此,不管细胞类型或 PRR特异性,特异性 PAMPS 的
识别可以转变固有免疫和适应性免疫。
2. 3 炎性作用
大量的文献资料表明,炎性作用可促进 NF-κB
激活。许多研究用基因打靶和 NF-κB 抑制剂来确
定 NF-κB在炎性过程中的作用。NF-κB 负责编码
促炎因子和趋化因子基因的转录。从病原识别到促
炎因子的产生都依赖于 NF-κB。NF-κB依赖性促炎
因子的靶标,如 TNFα,也可以反过来激活 NF-κB。
TNFα对局部和系统炎性反应都很重要,是一个潜
在的研究得比较透彻的 NF-κB诱导剂。
在急性炎症期间,有多个负反馈通路控制炎性
反应。有些细胞如巨噬细胞可以抗重复的炎性刺
激。IκB 家族蛋白 Bcl-3 既可以作为 NF-κB 转录的
抑制剂也可以作为调节子。在受 LPS 刺激后诱导
产生 Bcl-3,Bcl-3 与 p50 二聚体可抑制 NF-κB 靶基
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2011 年第 11 期 孙静静等:NF-κB免疫生物学作用的研究进展
因的表达,Bcl-3 以这种方式选择性抑制巨噬细胞重
复的 LPS刺激[31]。Bcl-3 /p50 可能诱导转录抑制从
而导致 LPS耐受。另外,Bcl-3 通过选择性的影响核
染色质重排,抑制促炎基因表达,促进抗炎基因
IL-10的表达。在某些条件下,NF-κB p50 也可以介
导抗炎反应,如 p50 可通过促进 NK 细胞的增殖来
负调控 IFNγ 的产生,M2 样肿瘤相关巨噬细胞
(TAMs)P50 的表达水平可调节促炎和抗炎功能的
平衡,因此 TAMs 过表达或敲除 p50,可破坏其促炎
功能[32]。
在炎性扩散过程中抑制 NF-κB 可延长炎性过
程,阻止部分组织损伤。另外,在局部和系统炎性模
型中,IKKα 缺失小鼠炎性反应增强,促炎趋化因子
和细胞因子含量增加。与野生型相比,IKKα缺失小
鼠巨噬细胞出现更强的炎性反应。IKKα 通过影响
核 p65 和 c-Rel 的水平,抑制转录反应。但是最近
的研究表明,巨噬细胞 IKKβ 可具有抗炎功能[33 - 35]:
首先,IKKβ 抑制潜在的促炎因子 IL-1β 的分泌;第
二,IKKβ 维持 TAMs 的 M2 样抗炎表型;第三,
IKKβ 通过干扰感染时 SAT通路抑制 M1 巨噬细胞
的功能。
3 NF-κB在适应性免疫中的作用
3. 1 NF-κB与 T细胞免疫反应
NF-κB调节基因的程序性表达影响 T细胞的活
化、分化和增殖。目前 NF-κB在 T 细胞活化中的作
用直接集中在 CD4 + T 细胞。依据 CD4 + T 活化过
程中细胞因子的表达分化成 TH1 或 TH2 细胞
[36]。
可是 CD4 + T细胞分化成其他效应器细胞如诱导调
节性 T细胞,促炎 TH17 细胞、TH22 细胞和 TH9 细胞
的能力使人们重新审视 NF-κB 在 T 细胞分化中的
作用。
幼稚 T细胞的激活需要活化的 APCs 提供抗原
特异性和共刺激信号。TCR 与结合在 MHC 槽内的
同源肽结合提供了抗原特异性信号,CD8 与活化的
APCs表达的 B7 结合提供了共刺激信号。激活的幼
稚 T细胞快速增殖,同时分化成效应器细胞。对于
CD4 + T细胞,增殖导致其分化成不成熟的效应器细
胞 TH0,随后分化成 TH1、TH2、TH9、TH17 或诱导型
Treg(iTreg)细胞。通过 TCR 和 CD28 激活 T 细胞,
激活的 T细胞快速增殖,同时产生细胞因子尤其是
IL-2,支持细胞增殖和分化。抑制 T 细胞 NF-κB 的
活性可促进产生激活诱导的细胞死亡(AICD)或凋
亡,刺激 p65 缺陷幼稚 T 细胞也可诱导细胞死亡。
c-Rel是体外产生 IL-2 所必须的也是增殖必须的,
缺失 c-Rel的 T 细胞并不会凋亡,但在用有丝分裂
剂刺激时细胞也不能增殖。c-Rel缺失 T细胞在 TH
1 增殖和 IFNγ产生方面也有缺陷,表明了 NF-κB家
族成员在 TH1 /TH2 分化选择上也起一定作用。
多个转录激活子和抑制子调节 IL-2 的表达。
在此过程 NF-κB 家族成员发挥多重作用。幼稚 T
细胞并不表达 IL-2,在经 CD3 /CD28 共刺激后,
c-Rel通过 IL-2 基因座介导幼稚 T细胞染色质重排。
c-Rel 敲除小鼠 T 细胞不能增殖是因为不能产生
IL-2。因此,可通过促炎细胞因子激活 c-Rel,促使
幼稚 T细胞增殖,从而产生针对 CD3 /CD28 共刺激
的更加稳健的反应。
TH0 依赖于特定的转录因子分化成 TH1、TH2、
TH9、TH17 和 Treg 效应器细胞,这些转录因子分别
是 T-bet、GATA3、PU. 1、RORγt 和 Foxp3。越来越多
的证据表明 NF-κB 家族成员起关键作用。如 p50
缺失小鼠不能产生 TH2 反应,因 p50 缺失 T 细胞不
能表达 T细胞向 TH2 分化必需的 GATA3。随后发
现 Bcl-3 缺失小鼠也不能经历 TH2 分化。这些结果
说明 p50 /Bcl-3 复合物在 TH2 分化中发挥重要作
用[37]。如上所述,许多相关的 NF-κB尤其是 c-Rel,
在调节 Foxp3 表达和 Treg 发育中发挥重要作用。
总之,NF-κB 促使细胞增殖,参与 T 细胞反应的起
始,也可调节细胞凋亡,也有许多证据表明其在 TH
细胞分化的调节中发挥重要作用 。
3. 2 NF-κB与 B细胞免疫反应
NF-κB在 T 和 B 细胞中的作用有很多重叠。
NF-κB 可促进 B 细胞增殖、调节凋亡、控制分化及
成熟。B细胞反应分为两种,胸腺依赖性(TD)和胸
腺非依赖性(TI)。TD反应时,需要来自表达 CD40L
和细胞因子(如 IL-4)的 TH细胞的共刺激信号,之后
促使形成生发中心,生发中心是体细胞超突变、类别
转换、血浆细胞分化的地方。CD40 信号激活经典
和非经典 NF-κB 通路,尽管有证据表明 TD 抗原反
应并不需要非经典信号通路。relB - / -小鼠 B 细胞,
增殖速度减慢,但仍能分泌 IgM并能发生类别转换。
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缺失功能性 NIK或 IKKα 无此反应,但现在仍不能
确定 NIK 和 IKKα 是激活经典还是非经典信号
通路[38]。
有证据表明,经典信号通路在类别转换中发挥
重要作用。与缺失 RelB 或 p52 的 B 细胞不同,re-
la - / -小鼠类别转换明显减弱,淋巴细胞增殖减弱。
同样,c-Rel 缺失小鼠不能产生保护性体液免疫反
应,p50 /p65 双敲除小鼠 B细胞不能增殖,也不能产
生类别转换。因此 B细胞增殖和 TD B 细胞成熟依
赖于经典的 NF-κB 通路。
TI抗原具有在无 T 细胞辅助时能激发 B 细胞
反应的能力。TI 抗原既可以作为抗原也可以是 B
细胞刺激剂,如 PRR 配体抗原,或具有高亲和力可
以通过重复结构与 BCR 交联的抗原[39]。TI 抗原 B
细胞反应更依赖于经典信号通路成员,而且现已证
明了其在 TLR 和 BCR 信号中的作用。c-Rel 缺失
小鼠 B细胞易凋亡;p50 和 p50 /RelA双敲除 B细胞
在 TI刺激时不能产生反应;IKKβ 缺失 B 细胞自发
凋亡率增加,表明 NF-κB对 B细胞生存很重要[40]。
4 展望
NF-κB是一个重要的免疫反应调节子,它是维
持上皮细胞、调节炎性过程、炎性疾病发展的关键因
子,并参与固有免疫反应和适应性免疫反应。但对
人类 NF-κB仍有许多未知的领域,如 NF-κB 在非淋
巴组织造血作用中的作用;应对危险信号和过敏原
的反应;识别特定病原体的固有免疫和适应性免疫
的协调;淋巴和非淋巴固有免疫细胞的分化及效应
器反应等。因此,未来关于 NF-κB 转录家族的研究
仍然任重道远。
参 考 文 献
[1] van de Pavert SA,Mebius RE. New insights into the development of
lymphoid tissues. Nat Rev Immunol,2010,10(9) :664-674.
[2]Alcamo E,Hacohen N,Schulte LC,et al. Requirement for the NF-kap-
paB family member RelA in the development of secondary lymphoid
organs. J Exp Med,2002,195(2) :233-244.
[3]Yilmaz ZB,Weih DS,Sivakumar V,et al. RelB is required for Peyer’s
patch development:differential regulation of p52-RelB by lymphotoxin
and TNF. EMBO J,2003,22(1) :121-130.
[4]Weih DS,Yilmaz ZB,Weih F. Essential role of RelB in germinal
center and marginal zone formation and proper expression of hom-
ing chemokines. J Immunol,2001,167(4) :1909-1919 .
[5]Ouaaz F,Arron J,Zheng Y,et al. Dendritic cell development and
survival require distinct NF-kappaB subunits. Immunity,2002,16
(2) :257-270.
[6] van de Laar L,van den Bosch A,van der Kooij SW,et al. A nonre-
dundant role for canonical NF-kB in human myeloid dendritic cell
development and function. J Immunol,2010,185(12) :7252-7261.
[7] von Vietinghoff S,Asagiri M,Azar D,et al. Defective regulation of
CXCR2 facilitates neutrophil release from bone marrow causing spon-
taneous inflammation in severely NF-kappa B-deficient mice. J Im-
munol,2010,185(1) :670-678.
[8]Francois S,El Benna J,Dang PM,et al. Inhibition of neutrophil ap-
optosis by TLR agonists in whole blood:involvement of the phos-
phoinositide 3-kinase /Akt and NF-kappaB signaling pathways,lead-
ing to increased levels of Mcl-1,A1,and phosphorylated Bad. J Im-
munol,2005,174(6) :3633-3642.
[9] Siebenlist U,Brown K,Claudio E. Control of lymphocyte develop-
ment by nuclear factor-kappaB. Nat Rev Immunol,2005,5(6) :
435-445.
[10]Grossmann M,Metcalf D,Merryfull J,et al. The combined absence
of the transcription factors Rel and RelA leads to multiple hemopoi-
etic cell defects. Proc Natl Acad Sci USA,1999,96 (21) :
11848-11853.
[11] Jimi E,Phillips RJ,Rincon M,et al. Activation of NF-kappaB pro-
motes the transition of large,CD43 + pre-B cells to small,CD43- pre-
B cells. Int Immunol,2005,17(6) :815-825.
[12]Jimi E,Strickland I,Voll RE,et al. Differential role of the transcrip-
tion factor NF-kappaB in selection and survival of CD4 + and
CD8 + thymocytes. Immunity,2008,29(4) :523-537.
[13]Ruan Q,Kameswaran V,Tone Y,et al. Development of Foxp3(+)
regulatory t cells is driven by the c-Rel enhanceosome. Immunity,
2009,31(6) :932-940.
[14]Long M,Park SG,Strickland I,et al. Nuclear factor-kappaB modu-
lates regulatory T cell development by directly regulating expression
of Foxp3 transcription factor. Immunity,2009,31(6) :921-931.
[15] Isomura I,Palmer S,Grumont RJ,et al. c-Rel is required for the de-
velopment of thymic Foxp3 + CD4 regulatory T cells. J Exp Med,
2009,206(13) :3001-3014.
[16]Schiemann B,Gommerman JL,Vora K,et al. An essential role for
BAFF in the normal development of B cells through a BCMA-inde-
pendent pathway. Science,2001,293(5537) :2111-2114.
[17] Pasparakis M,Schmidt-Supprian M,Rajewsky K. IkappaB kinase
signaling is essential for maintenance of mature B cells. J Exp Med,
2002,196(6) :743-752.
[18]Kaisho T,Takeda K,Tsujimura T,et al. IkappaB kinase alpha is es-
sential for mature B cell development and function. J Exp Med,
2001,193(4) :417-426.
86
2011 年第 11 期 孙静静等:NF-κB免疫生物学作用的研究进展
[19]Akira S,Uematsu S,Takeuchi O. Pathogen recognition and innate
immunity. Cell,2006,124(4) :783-801.
[20]Kawai T,Akira S. The role of pattern-recognition receptors in innate
immunity:update on Toll-like receptors. Nat Immunol,2010,11:
373-384.
[21] Tigno-Aranjuez JT,Asara JM,Abbott DW. Inhibition of RIP2’s
tyrosine kinase activity limits NOD2-driven cytokine responses.
Genes Dev,2010,24:2666-2677.
[22] Yoneyama M,Kikuchi M,Natsukawa T,et al. The RNA helicase
RIG-I has an essential function in double-stranded RNA-induced
innate antiviral responses. Nat Immunol,2004,5(7) :730-737.
[23] Andrejeva J,Childs KS,Young DF,et al. The V proteins of pa-
ramyxoviruses bind the IFN-inducible RNA helicase,mda-5,and
inhibit its activation of the IFN-beta promoter. Proc Natl Acad Sci
USA,2004,101(49) :17264-17269.
[24]Pichlmair A,Schulz O,Tan CP,et al. RIG-I-mediated antiviral re-
sponses to single-stranded RNA bearing 5-phosphates. Science,
2006,314(5801) :997-1001.
[25] Ablasser A,Bauernfeind F,Hartmann G,et al. RIG-I-dependent
sensing of poly(dA:dT)through the induction of an RNA polymer-
ase III-transcribed RNA intermediate. Nat Immunol,2009,10:
1065-1072.
[26]Kato H,Takeuchi O,Sato S,et al. Differential roles of MDA5 and
RIG-I helicases in the recognition of RNA viruses. Nature,2006,
441(7089) :101-105.
[27]Wang J,Basagoudanavar SH,Wang X,et al. NF-kappa B RelA sub-
unit is crucial for early IFN-beta expression and resistance to RNA
virus replication. J Immunol,2010,185(3) :1720-1729.
[28]Apostolou E,Thanos D. Virus infection induces NF-kappaB-depend-
ent interchromosomal associations mediating monoallelic IFN-beta
gene expression. Cell,2008,134(1) :85-96.
[29]Gringhuis SI,den Dunnen J,Litjens M,et al. Dectin-1 directs T
helper cell differentiation by controlling noncanonical NF-kappaB
activation through Raf-1 and Syk. Nat Immunol,2009,10(2) :
203-213.
[30] Saijo S,Ikeda S,Yamabe K,et al. Dectin-2 recognition of alpha-
mannans and induction of Th17 cell differentiation is essential for
host defense against Candida albicans. Immunity,2010,32(5) :
681-691.
[31]Wessells J,Baer M,Young HA,et al. BCL-3 and NF-kappaB p50
attenuate lipopolysaccharide-induced inflammatory responses in
macrophages. J Biol Chem,2004,279(48) :49995-50003.
[32]Tato CM,Mason N,Artis D,et al. Opposing roles of NF-kappaB
family members in the regulation of NK cell proliferation and pro-
duction of IFN-gamma. Int Immunol,2006,18(5) :505-513.
[33]Greten FR,Arkan MC,Bollrath J,et al. NF-kappaB is a negative
regulator of IL-1beta secretion as revealed by genetic and pharma-
cological inhibition of IKKbeta. Cell,2007,130(5) :918-931.
[34]Hagemann T,Lawrence T,McNeish I,et al.“Re-educating”tumor-
associated macrophages by targeting NF-kappaB. J Exp Med,2008,
205(6) :1261-1268.
[35] Fong CH,Bebien M,Didierlaurent A,et al. An antiinflammatory
role for IKKbeta through the inhibition of " classical" macrophage
activation. J Exp Med,2008,205(6) :1269-1276.
[36]Zhu J,Yamane H,Paul WE. Differentiation of effector CD4 T cell
populations. Annu Rev Immunol,2010,28:445-489.
[37]Corn RA,Hunter C,Liou HC,et al. Opposing roles for RelB and
Bcl-3 in regulation of T-box expressed in T cells,GATA-3,and Th
effector differentiation. J Immunol,2005,175(4) :2102-2110.
[38]Mills DM,Bonizzi G,Karin M,et al. Regulation of late B cell differ-
entiation by intrinsic IKKalpha-dependent signals. Proc Natl Acad
Sci USA,2007,104(15) :6359-6364.
[39]Owyang AM,Tumang JR,Schram BR,et al. c-Rel is required for
the protection of B cells from antigen receptor-mediated,but not
Fas-mediated,apoptosis. J Immunol,2001,167(9) :4948-4956.
[40]Li ZW,Omori SA,Labuda T,et al. IKK beta is required for periph-
eral B cell survival and proliferation. J Immunol,2003,170(9) :
4630-4637.
(责任编辑 狄艳红)
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