P38 MAPK信號通路通過調(diào)控炎癥因子參與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機制

任 茜綜述，何成松審校

（四川醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

P38 MAPK信號通路通過調(diào)控炎癥因子參與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機制

任 茜綜述，何成松審校

（四川醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

關(guān)節(jié)炎，類風(fēng)濕； 蛋白激酶類； 信號傳導(dǎo)； 炎癥； 綜述

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種慢性自身免疫性疾病[1]，具體發(fā)病機制仍難以捉摸[2]。目前，大多數(shù)研究表明，細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路通過激活下游炎癥因子介導(dǎo)RA慢性炎癥及關(guān)節(jié)損傷，從而參與其發(fā)病機制[3]。絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedpro tein kinase，MAPK）信號通路是細(xì)胞內(nèi)重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一，參與了細(xì)胞的生長、分化、發(fā)育、凋亡等一系列過程，有研究發(fā)現(xiàn)，其在RA滑膜中活化明顯增強，參與了關(guān)節(jié)炎癥及骨質(zhì)破壞[4]。

1 MAPK信號通路

MAPK是廣泛存在于哺乳動物細(xì)胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其家族成員大致分為典型和非典型蛋白激酶。典型蛋白激酶主要包括3個成員：細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）1/ ERK2、p38 MAPK、c-jun氨基末端激酶（c-jun N-terminal kinase，JNK），在調(diào)節(jié)細(xì)胞功能活動中各自扮演不同角色。如p38 MAPK通過微調(diào)抗炎及促炎信號影響炎性反應(yīng)[5]；ERK（ERK1/ERK2）主要參與細(xì)胞生長及增殖；JNK的3個亞型JNK1、JNK2、JNK3與基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）的產(chǎn)生相關(guān)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的降解。非典型MAPK包括ERK3/ERK4、ERK7、NLK（nemo-like kinase），但其生理功能尚未完全闡明。

2 p38 MAPK信號通路

p38 MAPK是MAPK家族中的重要成員，在炎癥因子及其外界環(huán)境刺激下引發(fā)細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶連鎖反應(yīng)，從而影響細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、蛋白合成和細(xì)胞表面受體表達等。1994年在研究高滲透壓、內(nèi)毒素、紫外線照射、熱休克等外界環(huán)境刺激下細(xì)胞信號通路的激活及細(xì)胞反應(yīng)實驗中p38 MAPK被發(fā)現(xiàn)和克隆[6]。隨后全基因組分析表明，高達85%上調(diào)基因的表達確實與p38 MAPK的活化有關(guān)[7]。

p38 MAPK家族的4個亞型（α、β、δ、γ）由離散基因編碼，到目前為止，已確定在哺乳動物細(xì)胞中表達，且表達具有組織特異性[8]。p38α亞型已被公認(rèn)為是介導(dǎo)炎性反應(yīng)中最重要的一個，表達于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等；p38β亞型主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達，也可介導(dǎo)炎性反應(yīng)[9]。且p38α、p38β亞型具有超過70%同源性，而p38δ、γ亞型親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，被認(rèn)為在神經(jīng)及肌肉細(xì)胞中具有專門功能，也可能表達于炎癥關(guān)節(jié)[10]。

MAPK信號通路調(diào)控是通過介導(dǎo)一系列激活激酶誘導(dǎo)的磷酸化或抑制磷酸酶誘導(dǎo)的去磷酸化，從而將細(xì)胞外信號傳遞至細(xì)胞核內(nèi)。這種磷酸化級聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄基因激活，調(diào)控目標(biāo)基因表達。與ERK、JNK信號通路一樣，p38 MAPK信號通路也是保守的三級磷酸化酶促級聯(lián)反應(yīng)。大多數(shù)情況下MAPK激酶激酶作用于MAPK激酶（mitogen activated protein kinase kinase，MKK），使之磷酸化并活化，而活化的MKK3或MKK6作用于p38 MAPK，使之磷酸化并活化。p38 MARK信號通路上游關(guān)鍵酶——MAPK激酶激酶類主要包括轉(zhuǎn)化生長因子激酶（transforming growth factor-βactivated kinase，TAK）、凋亡信號調(diào)節(jié)激酶（apoptosis signal regulating kinase，ASK）、混合譜系激酶（mixed lineage kinase，MLK）等，但在炎性反應(yīng)中最重要的是TAK1[11]。一旦p38 MAPK途徑被激活，MAPK繼續(xù)磷酸化和激活下游激酶，從而從轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控促炎癥因子和其他基因表達，并也可通過磷酸化激活下游激酶如MAPK相關(guān)蛋白激酶2，從而從轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控炎癥基因表達[12]。但這種轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用尚未研究清楚。

3 p38 MAPK信號通路通過調(diào)控炎癥因子參與RA的發(fā)病機制

3.1 調(diào)控炎癥因子表達 許多研究表明，細(xì)胞內(nèi)信號通路參與RA發(fā)病機制，而這些信號通路是炎性反應(yīng)的核心。p38 MAPK信號通路是介導(dǎo)RA滑膜炎癥的核心機制，能被細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白介素（interleukin，IL）-1激活，而活化后又可產(chǎn)生細(xì)胞因子，促進炎性反應(yīng)，由此使關(guān)節(jié)炎癥遷延進展[13]。Lin等[14]在RA滑膜組織T細(xì)胞中檢測到大量磷酸化p38 MAPK。在滑膜內(nèi)皮細(xì)胞上也能檢測到磷酸化p38 MAPK，其能調(diào)節(jié)編碼細(xì)胞黏附分子基因的表達。p38 MAPK激活后能使促炎癥因子、趨化因子、MMP和信號酶在滑膜組織中過度表達。但p38 MAPK信號通路對基因表達大多數(shù)是間接的，是通過磷酸化和激活下游激酶來介導(dǎo)的，根據(jù)下游效應(yīng)分子的不同可能發(fā)揮促炎和抗炎雙重作用[15]。鋅指蛋白36（tristetraprolin，TTP）是一種mRNA結(jié)合蛋白，能加速降解細(xì)胞因子mRNA水平。p38 MAPK被激活后能磷酸化下游分子絲裂原激活蛋白激酶活化蛋白激酶 2/3（mitogen-activated protein kinase-activated protein kinase 2/3，MK2/3）并使之活化，而活化的MK2/3能磷酸化TTP，從而增加TNF-α、IL-6、γ干擾素mRNA的穩(wěn)定性，降低mRNA降解能力[16]。因此，p38-MK2/3-TTP軸能介導(dǎo)促炎信號，這也可解釋MK2基因敲除小鼠不能發(fā)展為實驗性關(guān)節(jié)炎的原因[17]。相反，Ananieva等[18]研究表明，p38 MAPK能磷酸化激活其他下游分子如絲裂原和應(yīng)激激活蛋白激酶（mitogen and stress-activated protein kinase，MSK）1和MSK2，啟動抗炎軸，使轉(zhuǎn)錄因子環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白、轉(zhuǎn)錄激活因子1磷酸化，抑制炎性反應(yīng)，并且能誘導(dǎo)MAPK磷酸酶雙特異性磷酸酶 1（dual specificity plaosphatase，DUSP1）和巨噬細(xì)胞中抗炎癥因子——IL-10的表達。此外最近的一項研究表明，MSK通過IL-10依賴型機制和非依賴型機制調(diào)控白介素-1受體（interleukin-1 receptor，IL-1R）拮抗劑的基因轉(zhuǎn)錄[19]。同時在小鼠模型試驗研究中發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞p38α亞型條件性刪除將導(dǎo)致更嚴(yán)重關(guān)節(jié)炎，可能由于p38α-MSK1/2-DUSP1/IL-10/IL-1Ra軸穩(wěn)態(tài)失衡[20]。

3.2 參與滑膜細(xì)胞增殖和骨及軟骨破壞 滑膜增生是RA主要的病理改變，而增生的滑膜細(xì)胞對骨及軟骨的侵入性破壞是導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能障礙和慢性炎癥的直接原因。RA成纖維滑膜樣細(xì)胞是增生滑膜組織中的主要細(xì)胞類型，其生長特點是腫瘤樣擴大，并對軟骨造成侵蝕性損害[21]。Schett等[22]認(rèn)為，在炎癥介質(zhì)環(huán)境下p38α亞型在RA患者滑膜組織中被激活且呈高表達，能激活上游MKK3、MKK6，導(dǎo)致p38 MAPK信號通路在成纖維滑膜細(xì)胞中激活，從而介導(dǎo)炎癥介質(zhì)如TNF-α的產(chǎn)生，促進滑膜細(xì)胞增生和骨及軟骨破壞。在大鼠佐劑性關(guān)節(jié)炎和膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎模型中均證實，p38 MAPK抑制劑能明顯減輕炎癥、軟骨破壞和骨侵蝕[23]。p38 MAPK參與TNF-α等炎癥因子誘導(dǎo)的滑膜細(xì)胞增殖，但不是唯一的信號途徑，與其他信號通路存在串話，以一種復(fù)雜的方式調(diào)控RA慢性滑膜炎癥及隨后的關(guān)節(jié)損害。核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）受體激動劑在破骨細(xì)胞的分化和活化中扮演重要角色，通過結(jié)合NF-κB受體激動劑配體激活p38 MAPK，反過來，p38 MAPK激活后調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子——激活T細(xì)胞核因子、小眼球相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、嘌呤元素結(jié)合因子1的表達[24]。這些轉(zhuǎn)錄因子能促進酸性磷酸酶、組織蛋白酶K和對破骨細(xì)胞再吸收關(guān)鍵基因的表達。而p38 MAPK信號通路介導(dǎo)MMP-13在軟骨細(xì)胞中表達，具有促進軟骨退化的作用[25]。因此，p38 MAPK對RA的作用是清晰可見的，其通過介導(dǎo)不同下游效應(yīng)分子發(fā)揮抗炎和促炎雙重效應(yīng)，調(diào)控炎癥因子表達，導(dǎo)致滑膜增生，進而出現(xiàn)軟骨、骨降解及退化。

4 p38 MAPK抑制劑

動物實驗?zāi)Ｐ脱芯拷Y(jié)果表明，p38 MAPK抑制劑能很好的控制RA，幾個早期和新一代p38 MAPK抑制劑被證明能有效降低疾病嚴(yán)重程度[23]。鑒于信號通路抑制劑還具有許多有利特性，如大多為小分子化合物可穿透細(xì)胞膜，與生物制劑比較成本低、口服便利，較少引起免疫反應(yīng)等。因此，幾個具有選擇性p38 MAPK抑制劑被研發(fā)出來并用于RA臨床試驗。然而這些臨床試驗得出類似結(jié)果：p38 MAPK抑制劑能起到一定的臨床療效和暫時抑制C-反應(yīng)蛋白和血清淀粉樣蛋白A等炎癥標(biāo)志物，而最終又恢復(fù)到安慰劑水平[26]。這些讓人失望的結(jié)果表明，p38MAPK在調(diào)控炎癥過程中較想象的更為復(fù)雜。新型抑制劑如 VX-702、SCIO469、度馬莫得（doramapimod，BIRB796）、Pamapimod包括非腺苷三磷酸競爭性抑制劑直接針對構(gòu)象表位，更有選擇性針對p38 MAPK，但也只是顯示對炎癥標(biāo)志物的短暫抑制，不能完全控制病情惡化及進展[27]。

到目前為止，沒有一種p38 MAPK抑制劑治療RA成功后通過了后期臨床試驗。許多研究項目的終止是因為三大安全問題：顯著的肝毒性、皮膚病變及對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響[28]。如VX-745導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變，很快就被停止使用[29]。這些新型抑制劑臨床療效不佳，存在不可接受的安全問題，可能歸因于激酶的低選擇性及化學(xué)結(jié)構(gòu)的毒性，導(dǎo)致這些化合物的臨床發(fā)展被終止。Terajima等[8]認(rèn)為，一種對p38α亞型具有高選擇性新型強效p38 MAPK抑制劑——AS-1940477能抑制人外周血單核細(xì)胞脂多糖或植物凝集素誘導(dǎo)的促炎癥因子如TNF-α、IL-1β、IL-6的產(chǎn)生，也能抑制人滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞中 TNF-α和 IL-1β誘導(dǎo)的 IL-6、前列腺素 2和MMP-3的產(chǎn)生，從而抑制促炎癥因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制炎癥因子的產(chǎn)生。因此，p38 MAPK抑制劑在RA的治療方面尚存在爭議，必須更深層次理解p38 MAPK信號通路調(diào)控炎癥信號的復(fù)雜性及p38 MAPK通路與其他信號通路多層次的相互作用[30]。

5 展望及小結(jié)

在RA中MAPK信號通路是普遍上調(diào)的[31]。然而其以一種復(fù)雜的方式發(fā)揮功能，僅簡單調(diào)節(jié)這些激酶總是達不到要求的目標(biāo)[32]。p38 MAPK抑制劑的失敗很可能是因為p38 MAPK信號通路在炎性反應(yīng)中的抗炎及促炎復(fù)雜的雙重調(diào)節(jié)機制，且p38 MAPK信號通路與其他信號通路存在多層次的串話，長期抑制p38 MAPK可能增加了其他信號通路的活化如JNK或NF-κB信號通路，為炎癥基因的表達提供了其他途徑。因此，需要深層次研究p38 MAPK信號通路在調(diào)控炎癥信號的復(fù)雜機制及其與其他信號通路多層次的相互作用，從而為RA的治療提供新的方向。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.24.021

A

1009-5519（2015）24-3744-04

2015-08-12）

任茜（1989-），女，四川綿陽人，在讀碩士研究生，主要從事風(fēng)濕免疫臨床工作；E-mail：584906164@qq.com。

何成松（E-mail：13700980878@163.com）。