癲癇發(fā)病相關(guān)的ERK信號通路的研究現(xiàn)狀

王偉濤張永全

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院，廣西 南寧 530001）

癲癇發(fā)病相關(guān)的ERK信號通路的研究現(xiàn)狀

王偉濤1張永全2

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院，廣西 南寧 530001）

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在癲癇中的作用是近年來癲癇基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)。其中細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK1/2）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一條重要的信息傳遞通路，可通過磷酸化后參與神經(jīng)元的興奮過程，進(jìn)而影響癲癇的發(fā)病機(jī)制，研究認(rèn)為， ERK1/2磷酸化是癲癇發(fā)作過程中細(xì)胞的早期反應(yīng)之一，可作為阻止癲癇發(fā)作的潛在治療靶點(diǎn)。文章主要從對ERK信號通路的認(rèn)識以及ERK信號通路如何參與癲癇的發(fā)病機(jī)制、ERK信號通路相關(guān)的癲癇治療來闡述當(dāng)前的研究進(jìn)展，為尋求治療癲癇新藥物提供理論依據(jù)。

癲癇；ERK信號通路；治療靶點(diǎn)；研究現(xiàn)狀

癲癇是一組反復(fù)發(fā)作的神經(jīng)元異常放電所致的暫時性中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常的慢性疾病。目前癲癇的患病率為4‰～9‰，由世界衛(wèi)生組織在我國組織的大規(guī)模的調(diào)查報告為8‰，我國現(xiàn)有癲癇病人1000多萬人，新發(fā)病率為25/10萬/年，每年新增發(fā)病人數(shù)約為40萬人。在癲癇患者中，兒童和青少年仍是癲癇高發(fā)人群，癲癇人群的治療狀況令人擔(dān)憂。因此，積極尋找預(yù)防和治療癲癇的方法成為當(dāng)今我國乃至世界所面臨的緊迫任務(wù)之一。研究認(rèn)為，ERK1/2磷酸化是癲癇發(fā)作過程中細(xì)胞的早期反應(yīng)之一，可作為阻止癲癇發(fā)作靶的潛在治療點(diǎn)?，F(xiàn)就與癲癇發(fā)病相關(guān)的ERK信號通路的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的含義

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在癲癇中的作用是近年來癲癇基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)，是 MAPK 家族中的重要成分，也是 MAPK 家族中第一個被克隆的成員［1］，該通路廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在細(xì)胞生長、分化、增殖等方面起著很重要的作用。細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK1/2）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是其中一條重要的信息傳遞通路，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑為一種抗凋亡信號，有益于神經(jīng)元的存活。但也有研究認(rèn)為ERK1/2途徑底物表達(dá)以及活性增強(qiáng)是海馬損傷的關(guān)鍵因素。癲癇發(fā)作可引起神經(jīng)細(xì)胞損傷，包括壞死和凋亡。在病理和生理?xiàng)l件下，ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路通過調(diào)節(jié)蛋白合成和基因表達(dá)等影響軸突生長、突觸重塑和神經(jīng)元的興奮性等［2］。

2 ERK通路參與癲癇的發(fā)病機(jī)制

現(xiàn)普遍認(rèn)為，ERK1/2的激活在癲癇發(fā)作早期可能具有保護(hù)作用，但其持續(xù)激活會啟動凋亡級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡，并且參與海馬膠質(zhì)細(xì)胞增生［3］。癲癇發(fā)作會造起神經(jīng)元損傷、凋亡，膠質(zhì)細(xì)胞增生，顳葉癲癇會形成海馬硬化。在此過程中，ERK信號通路可能發(fā)揮了重要作用。薛梅等［4］通過免疫組織化學(xué)方法檢測ERK1/2在致癇灶內(nèi)的表達(dá)情況，證實(shí)了癲癇發(fā)作后刺激了ERK1/2的表達(dá)，ERK1/2在癲癇發(fā)作初期通過特定的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮抗凋亡作用，有利于神經(jīng)元存活，但隨著癲癇的進(jìn)一步發(fā)生發(fā)展則發(fā)揮促凋亡作用。Zhao［5］等在研究中證實(shí)了ERK1/2在癇性放電時，Ⅰ型代謝性谷氨酸受體（ImGluR）通過酪氨酸酶依賴的過程激活了ERK1/2，并且 ERK1/2的活化是海馬內(nèi)長時程癇樣放電所必需的，這說明ERK1/2參與了致癇作用。Merlo等［6］發(fā)現(xiàn)4-氨基吡啶（4-AP）作用于大鼠海馬腦片10～15分鐘后，神經(jīng)元開始放電，大約20分鐘后ERK1/2磷酸化達(dá)峰值，并且持續(xù)至2小時仍高于正常組30%左右。特異性MEK抑制劑U0126顯著抑制了ERK的活化，同時發(fā)作期神經(jīng)元放電完全消失，發(fā)作間期放電顯著減少，提示ERK參與了神經(jīng)元同步化活動。Carolyn R等［7］認(rèn)為ERK1/2的增加可能是癲癇發(fā)作時最早被激活的神經(jīng)元細(xì)胞免疫組化指標(biāo)。Xu等［8］在離體細(xì)胞模型中，海馬神經(jīng)元癲癇樣放電后30min，ERK1/2的磷酸化即達(dá)到峰值。de Lemos等［9］在海人酸小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了 ERK1/2的磷酸化明顯增強(qiáng)。Yi等［10］在癲癇模型中發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)作時ERK的激活可能促進(jìn)放射狀膠質(zhì)神經(jīng)前體細(xì)胞的增值。Di Maio等［11］認(rèn)為ERK1/2磷酸化是癲癇發(fā)作過程中細(xì)胞的早期反應(yīng)之一，也可作為阻止慢性癲癇的潛在治療靶點(diǎn)。

雖然已經(jīng)有多種報道證明ERK信號通路在癲癇模發(fā)病過程中起著重要作用，但是其起作用的機(jī)理尚不十分清楚。目前可以證實(shí)的是 ERK通路激活的主要途徑為 Raf/Ras/ MEK/ERK［12］。該通路可由多種胞外刺激物激活，例如生長因子、G蛋白耦聯(lián)受體等，信號通路上游的生長因子受體結(jié)合蛋白2是起橋梁作用的連接蛋白，它的SH2結(jié)構(gòu)域分別與受體結(jié)合，形成生長因子受體結(jié)合蛋白2/核苷酸交換因子復(fù)合物，然后使Ras發(fā)生磷酸化從而激活Ras，Ras與Raf等結(jié)合，選擇性激活MEK，活化的MEK進(jìn)一步激活ERK，ERK進(jìn)入核內(nèi)，進(jìn)一步激活核因子KB、C-Myc、C-Jun、C-Fos、Sap、Ets1、Flk1、Stat和環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白等轉(zhuǎn)錄因子，其中如c-fos，也被稱為細(xì)胞內(nèi)的第三信使，它屬于 ERK 的下游因子，在正常生理狀態(tài)下，c-fos只有很低的表達(dá)水平，但癲癇或者機(jī)械性損傷均可激活鈣離子通道使Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高從而誘導(dǎo)c-fos高表達(dá)，導(dǎo)致 ERK 信號通路被激活，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，可以促進(jìn)環(huán)腺苷酸應(yīng)答元件結(jié)合蛋白（CREB）等轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化［13］，從而對c-fos產(chǎn)生相應(yīng)的激活作用，進(jìn)而影響到 CNS（中樞神經(jīng)區(qū)域）的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能長時程的改變。

3 目前可能與 ERK信號通路相關(guān)的一些抗癲癇治療手段

與癲癇發(fā)病相關(guān)的ERK信號通路的發(fā)現(xiàn)，為我們研究癲癇發(fā)病機(jī)制及治療提供了一個新的解決思路。目前在一些抗癲癇治療手段中，都可能與ERK 信號通路密切相關(guān)。

（1）丙戊酸鈉是傳統(tǒng)的抗癲癇藥物，劉華等［14］用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了不同濃度的丙戊酸均能顯著抑制海馬神經(jīng)元癇樣放電后ERK1/2的活化，且不同濃度的丙戊酸降低 ERK1/2的磷酸化水平的差異無顯著差異。另外，丙戊酸降低 ERK1/2的磷酸化水平具有明顯的時效性，丙戊酸在有效濃度50mg/L，放電前30min加入時，ERK1/2磷酸化水平以及對GAP-43和SYP的影響最大。這也與臨床抗癲癇的治療基本原則相吻合。

（2）近年來使用伽馬刀治療難治性癲癇的報道越來越多，并且逐步得到認(rèn)可，尹昱等［15］用實(shí)驗(yàn)證明了低劑量伽瑪?shù)墩丈湓诳刂瓢d癇發(fā)作大鼠并能夠改善認(rèn)知功能的同時，大鼠海馬組織及額葉中的CREB、CaMKII蛋白表達(dá)明顯減少，而ERK1/2顯著增加，提示低劑量伽瑪?shù)赌軌蛲ㄟ^改變靶區(qū)皮層及海馬組織中上述生物學(xué)分子的表達(dá)及活性，從而發(fā)揮抗癲癇和改善認(rèn)知功能的作用。

（3）神經(jīng)電刺激技術(shù)在癲癇診斷及治療領(lǐng)域的應(yīng)用已有一定歷史并取得了肯定的效果，楊忠華等［16］將針刺和電刺激結(jié)合起來治療局灶性腦缺血，通過電針干預(yù)MAPK/ERK信號通路的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)電針可以調(diào)控MAPK/ERK信號通路，干預(yù)MAPK/ERK信號通路對神經(jīng)元產(chǎn)生的毒性作用，對大腦起到保護(hù)的作用。雖然神經(jīng)電刺激術(shù)在癲癇治療中的作用不斷受到關(guān)注，但是否是通過參與ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來發(fā)揮抗癲癇作用，仍有待進(jìn)一步的研究。

（4）中藥防治癲癇具有副作用少，毒副反應(yīng)輕等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的一些中藥，如石菖蒲、三七等都具有明顯的抗癲癇作用，有研究表明川芎中的川芎嗪［17］，可通過阻斷鈣通道抑制鈣離子內(nèi)流，從而阻斷c-fos基因的啟動，而c-fos，也被稱為細(xì)胞內(nèi)的第三信使，它屬于ERK 的下游因子，因此川芎嗪可能通過參與ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來發(fā)揮抗癲癇作用。另外在一些中藥復(fù)方中，如舒郁膠囊［18］也可以糾正抑郁情緒模型大鼠血清引起的海馬神經(jīng)元中的P-ERK1/2水平異常升高的狀態(tài)。另有大量藥理研究表明，天麻、青陽參、丹參、牡丹皮、鉤藤、桂枝等中藥的有效成分也具有對抗多種癲癇模型的作用。但是否通過參與ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來發(fā)揮抗癲癇作用，則有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶ERK是腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子發(fā)揮保護(hù)作用最可能的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制，但是ERK 信號通路并不一定是參與癲癇發(fā)病的唯一機(jī)制。因此采用藥物維持保護(hù)性信號通路的激活，是臨床治療癲癇的重要思路?？勺鳛樽柚拱d癇發(fā)作的潛在治療靶點(diǎn)，為尋求治療癲癇的新藥物提供理論依據(jù)。

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Epilepsy related research status quo of ERK signaling pathway

The role of signal transduction pathways in epilepsy is epileptic basic research hotspot in recent years. The extracellular signal regulating kinase （ERK1/2） signal transduction pathway is an important message， after through phosphorylation in neuronal excitatory process， thus influence the pathogenesis of epilepsy， Studies suggest that ERK1/2 phosphorylation is one of the early response of cells in the process of epileptic seizures， can be used as potential therapeutic targets to prevent seizures. This article mainly from the understanding of ERK signaling pathway and how ERK signaling pathways involved in the pathogenesis of epilepsy， epilepsy treatment of ERK signaling pathways related to illustrate the current research progress， which provides the theoretical basis for new drugs to treat epilepsy.

Epilepsy； ERK signaling pathway； therapeutic targets； research status

R742

A

1008-1151（2016）01-0070-02

2015-12-10

王偉濤，廣西中醫(yī)藥大學(xué)在讀研究生。

張永全，廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師，教授，研究生導(dǎo)師，從事神經(jīng)內(nèi)科臨床、教學(xué)及科研工作。