骨關(guān)節(jié)炎與MAPK信號通路關(guān)系的研究概況

景帆*

1.云南中醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院昆明市中醫(yī)醫(yī)院，云南 昆明 650011； 2.云南中醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500

文獻(xiàn)綜述

骨關(guān)節(jié)炎與MAPK信號通路關(guān)系的研究概況

王濤1殷紅2廖江龍1何云鵬1李金磊1艾元亮1許燕飛1劉維統(tǒng)1楊光1溫輝1楊景帆1*

1.云南中醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院昆明市中醫(yī)醫(yī)院，云南 昆明 650011； 2.云南中醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500

絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是生物體內(nèi)重要的細(xì)胞信號傳遞途徑之一，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞功能活動。MAPK信號通路包括多個亞家族如細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)通路、氨基末端激酶(JNK)通路、P38MAPK等。ERK、JNK、P38信號傳導(dǎo)途徑被活化后參與骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞的增殖、凋亡與分化反應(yīng)，加速骨關(guān)節(jié)炎軟骨組織病理性降解，導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)的發(fā)生。文章對近年來OA與MAPK信號通路關(guān)系進(jìn)行綜述。

骨關(guān)節(jié)炎；MAPK；研究概況

骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)主要特點是：關(guān)節(jié)疼痛、僵硬、酸麻、乏力、活動受限等[1]。其發(fā)病機(jī)制為各種原因相互作用致軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和軟骨下骨三者降解和合成偶聯(lián)失衡[2]。OA的發(fā)生發(fā)展涉及軟骨細(xì)胞增殖、凋亡、損傷、分化等過程，其中絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase，MAPK)信號通路在上述環(huán)節(jié)中起關(guān)鍵性作用。現(xiàn)就MAPK信號通路與OA關(guān)系方面進(jìn)行綜述。

軟骨細(xì)胞主要分布于軟骨基質(zhì)中，其主要生理功能是維持軟骨的完整性、軟骨損傷及重塑的平衡、關(guān)節(jié)軟骨的負(fù)重功能[3-4]。細(xì)胞凋亡與機(jī)體的生長、發(fā)育密切相關(guān)，是損傷細(xì)胞的程序性死亡[5]。軟骨細(xì)胞凋亡涉及到凋亡的啟動、凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)、凋亡效應(yīng)分子的激活、核內(nèi)分子的斷裂和軟骨細(xì)胞的死亡[6]。而軟骨細(xì)胞凋亡過程與MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路關(guān)系密切。OA軟骨損傷過程：炎性因子、機(jī)械應(yīng)力等刺激骨軟骨細(xì)胞→激活細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號→信號傳遞給各種轉(zhuǎn)錄因子→調(diào)控軟骨組織的內(nèi)環(huán)境等病理生理過程。其中介導(dǎo)OA軟骨損傷最重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)是MAPK信號通路[7]。炎癥因子、生長因子等激活細(xì)胞內(nèi)的MAPK轉(zhuǎn)導(dǎo)信號→基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)表達(dá)增加→軟骨細(xì)胞凋亡、肥大、鈣化及增殖等→軟骨破壞等一系列反應(yīng)[8-9]。

MAPK信號通路是在真核細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，細(xì)胞外信號或刺激如炎性細(xì)胞因子、生長因子、細(xì)菌復(fù)合物等可以將MAPK信號通路激活，激活后可以將細(xì)胞外信號逐級放大傳至細(xì)胞核內(nèi)，伴隨轉(zhuǎn)錄因子活性的調(diào)節(jié)，相應(yīng)基因調(diào)控的表達(dá)。MAPKs家族包括：ERK(Extracellular signal-regulated kinase，ERK)、p38 MAPK、ERK3、 JNK(Jun N-terminal kinase, JNK)、 BMK1/ERK5、ERK27、ERK8 和NLK等8個亞家族[10]。各個通路受不同的刺激因素作用后，形成各自的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，激活各自的轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)不同的生物學(xué)效應(yīng)，但是各自的通路存在廣泛的“cross talk”而產(chǎn)生相互協(xié)同或抑制作用。目前發(fā)現(xiàn)參與OA發(fā)病的有JNK、P38MAPK及ERK通路[11]。其中ERK1/2 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在受外界刺激時，可以促進(jìn)細(xì)胞增殖，調(diào)控、決定細(xì)胞的終末分化。外界多種應(yīng)激原作用于各個通路會引起一串的連鎖反應(yīng)：細(xì)胞因子、低氧等因素→JNK和P38磷酸化→細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶反應(yīng)。

1 ERK信號傳導(dǎo)與OA

ERK包括ERK1-5及ERK7/8等亞型，其中ERK1、ERK2、ERK5研究較多。ERK1/ERK2有很多靶位，如AP-1(Activator protein-1)轉(zhuǎn)錄因子、Bcl-2細(xì)胞存活調(diào)節(jié)器。G蛋白的生長因子、細(xì)胞因子等對ERK1/ERK2，ERK1/ERK2通路的激活促進(jìn)細(xì)胞增殖或分化[11]。ERK1/ERK2的主要作用：調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化和分裂；神經(jīng)細(xì)胞的學(xué)習(xí)和記憶。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在OA中呈高表達(dá)狀態(tài)[12]。Prasadam等[13]研究發(fā)現(xiàn)ERK1、ERK2聯(lián)合ERK基因沉默技術(shù)的情況下，體外培養(yǎng)的人軟骨細(xì)胞Ⅱ型膠原、環(huán)氧化酶-2(COX-2)的表達(dá)受到抑制，且抑制效果更明顯[14]。程亮等[15]研究發(fā)現(xiàn)ERK1/2可能通過增殖細(xì)胞核抗原(Proliferating Cell Nuclear Antigen，PCNA)來調(diào)控OA軟骨細(xì)胞增殖參與OA的病理過程。Sondergaard等[16]研究發(fā)現(xiàn)ERK1/2信號通路的激活，可以促進(jìn)人骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞的增殖[17]。陳澤華等[18]發(fā)現(xiàn)ERK1、ERK2可通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的增殖、凋亡活性參與骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病的整個過程。MAPK-ERK1/2 通路的活化是決定細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵。因ERK1/2通路參與多種細(xì)胞信號傳導(dǎo)，能調(diào)控OA軟骨細(xì)胞的增殖與凋亡。目前應(yīng)用方面發(fā)現(xiàn)ERK1/2 特異性抑制劑對OA的治療存在一定毒副作用，尋找合適MAPK-ERK1/2靶點藥物對人體OA的治療有著重要意義。

2 JNK信號傳導(dǎo)與OA

JNK信號通路的模式可大致為[19]：應(yīng)激、紫外線等→生發(fā)中心激酶→JNK→細(xì)胞凋亡、增殖、分化等。JNK的參與炎癥因子對關(guān)節(jié)軟骨損傷過程：JNK被磷酸化→轉(zhuǎn)錄因子AP-1蛋白→調(diào)控MMP-3/MMP-13的表達(dá)→軟骨細(xì)胞基質(zhì)降解。在細(xì)胞因子作用下激活JNK通路，該通路被激活后參與細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡等細(xì)胞調(diào)控。上游信號→JNK-SAPK激酶→核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子c-Jun-氨基末端63、73位絲氨酸殘基磷酸化→激活c-Junc而增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性→c-Jun/c-Fos異二聚體及c-Jun同二聚體的形成→許多基因啟動子區(qū)AP-1位點，增加特定基因的轉(zhuǎn)錄活性[20]。JNK家族成員的功能：調(diào)節(jié)壓力反應(yīng)、參與神經(jīng)發(fā)育及炎癥、凋亡。林嘉輝等[21]研究發(fā)現(xiàn)龜甲膠和鹿角膠都能有效減少豚鼠OA軟骨細(xì)胞JNK基因的表達(dá)，抑制軟骨細(xì)胞凋亡，促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，從而一定程度上減緩骨關(guān)節(jié)炎的病損進(jìn)展。JNK雖在介導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡作用明確，但對OA的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3 p38信號傳導(dǎo)與OA

p38MAPK屬絲氛酸/蘇氨酸蛋白激酶，炎性細(xì)胞因子，生長因子、熱休克因子等多種細(xì)胞外的應(yīng)激原均可將其激活，且經(jīng)過3級激酶“級聯(lián)”程序轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，調(diào)控下游多種酶及轉(zhuǎn)錄因子的基因表達(dá)活性，從而調(diào)控細(xì)胞功能。p38MAPK可分為p38α、p38β、p38δ和p38γ等4種亞型，其中 p38α和 p38β幾乎在所有的組織細(xì)胞中表達(dá)，p38δ和 p38γ相對具有特異性[22]。p38MAPK也參與調(diào)控軟骨細(xì)胞的合成代謝。趙曉等[23]研究發(fā)現(xiàn)外源性S100A11通過與RAGE結(jié)合，通過 P38MAPK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)MMP-13、ADAMTS-5 以及Ⅹ型膠原蛋白表達(dá)，并降低Ⅱ型膠原蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞肥大和細(xì)胞外基質(zhì)的降解。郭靜等[24]研究發(fā)現(xiàn)p38MAPK及NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在OA 關(guān)節(jié)軟骨和滑膜細(xì)胞中被激活，P-p38的高表達(dá)可能促進(jìn)NF-κB的表達(dá)，二者對OA的發(fā)生發(fā)展起重要作用。于波等[25]研究發(fā)現(xiàn)OA患者關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)P38MAPK可激活促進(jìn)軟骨細(xì)胞的肥大、鈣化及凋亡，并且介導(dǎo)疼痛，可能與其參與軟骨基質(zhì)合成與代謝的不平衡有關(guān)。Ding等[26]研究證實創(chuàng)傷后繼發(fā)性O(shè)A與p38MAPK磷酸化有關(guān)，抑制其磷酸化利于降低MMP-13的表達(dá)。p38 MAPK信號通路卻起著關(guān)鍵性作用。

4 中醫(yī)藥通過MAPK信號通路治療OA的研究進(jìn)展

周江濤等[27]研究發(fā)現(xiàn)牛膝含藥血清與P38阻斷劑療效相當(dāng)，能使P38含量減少，說明牛膝含藥血清能通過阻斷OA軟骨細(xì)胞絲裂原活化蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而保護(hù)軟骨細(xì)胞；賈曉益等[28]研究發(fā)現(xiàn)白芍總苷可抑制大鼠滑膜細(xì)胞ERK1/2 的磷酸化水平；高潤成等[29]研究發(fā)現(xiàn)麝香烏龍丸能夠減輕骨關(guān)節(jié)炎模型兔OA軟骨病理損害，抑制軟骨細(xì)胞過度凋亡，降低P38MAPK的表達(dá)；周凌云等[30]研究發(fā)現(xiàn)復(fù)元膠囊可抑制骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞中p-JNK及下游信號因子Bax的活化和表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡并促進(jìn)增殖，進(jìn)而用于防治OA。眭蘊(yùn)慧[31]研究發(fā)現(xiàn)：淫羊藿苷和黃芪甲苷可促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)MAPKs信號通路活化，降低P38、JNK、ERK的磷酸化程度，減少P38、JNK、ERK的蛋白表達(dá)量；丹參酮可促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)MAPKs信號通路活化，降低P38、ERK的磷酸化程度，減少P38、ERK的蛋白表達(dá)量。淫羊藿、黃芪、丹參治療OA可能與調(diào)節(jié)MAPKs信號通路活化有關(guān)。

5 小結(jié)與展望

MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化與OA病理性改變的關(guān)系密切，揭示了JNK信號通路和p38MAPK介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，參與軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解；ERK有促進(jìn)細(xì)胞肥大化等作用。MAPK相關(guān)蛋白激酶抑制劑對OA軟骨的保護(hù)有一定的作用，但由于臨床耐受性差、毒副作用較大，需更深入研究MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，才能為延緩或阻止骨關(guān)節(jié)炎藥物的研發(fā)提供基礎(chǔ)研究。

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ResearchProgressontheRelationshipbetweenOsteoarthritisandMAPKSignalingPathway

WANG Tao1YIN Hong2LIAO Jianglong1HE YunPeng1LI Jinlei1AI Yuanliang1XU Yanfei1LIU Weitong1YANG Guang1Wen Hui1YANG Jingfan1*

1.Third Affiliated Hospital of Yunnan University of TCM,Kunming Municipal Hospital of TCM,Kunming 650011,China; 2.Yunnan University of TCM,Kunming 650500,China

Mitogen activated protein kinase is an important cell signaling pathway involved in the regulation of cell function activity of.MAPK signal pathway comprises a plurality of sub family such as ERK, JNK, p38MAPK.ERK, JNK, activation of P38 signaling pathway in osteoarthritis cartilage cell proliferation, apoptosis and differentiation reaction, accelerate osteoarthritic cartilage pathological degradation, resulting in osteoarthritis the occurrence of OA.In recent years, the relationship between OA and MAPK signaling pathway is summarized as follows.

Osteoarthritis; MAPK; Research Progress

R684.3

A

1007-8517(2017)19-0027-04

2017-08-09 編輯：陶希睿)

云南省科技計劃項目-中醫(yī)聯(lián)合專項(U0120150196)。

王濤(1984-)，男，碩士研究生，主治醫(yī)師，研究方向為退行性關(guān)節(jié)病的防治。

楊景帆(1971-)，男，漢族，碩士研究生，副主任醫(yī)師，研究方向為運(yùn)動醫(yī)學(xué)、關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷外科。E-mail:183070775@qq.com