絲裂原活蛋白激酶信號(hào)通路與增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變相關(guān)性的研究進(jìn)展

劉曉清，譚涵宇，項(xiàng)宇，陳梅,2，吳權(quán)龍，彭清華

增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變(proliferative vitreoretinopathy，PVR)是1983 年由美國(guó)視網(wǎng)膜專家協(xié)會(huì)提出用來描述孔源性視網(wǎng)膜脫離(rhegmatogenous retinal detachment，RRD)等疾病后在玻璃體和/或視網(wǎng)膜前后面特異細(xì)胞增殖形成可以收縮的細(xì)胞性膜，進(jìn)而引起視網(wǎng)膜牽拉、脫離與固定的一種病變，是一種常見的難治性致盲性眼病[1]。據(jù)報(bào)道，5%～10%的RRD 可繼發(fā)PVR，而在復(fù)發(fā)性視網(wǎng)膜脫離(retinal detachment，RD)中，PVR 的發(fā)生率增至75%。在嚴(yán)重眼外傷引起RD 的情況中，如果眼球穿透，發(fā)生率可高達(dá)50%[2]。目前大量的研究證明PVR 是一種由多種細(xì)胞成分、玻璃體、細(xì)胞外基質(zhì)以及大量自分泌或旁分泌的細(xì)胞因子的混合作用構(gòu)成的復(fù)雜病理反應(yīng)，并且是以細(xì)胞介導(dǎo)為主的病理過程[3-4]。細(xì)胞增殖、炎癥反應(yīng)和疤痕形成是PVR 發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵。其形成由血-視網(wǎng)膜屏障的破壞、細(xì)胞的趨化和遷移、細(xì)胞增生、細(xì)胞外基質(zhì)形成和膜的纖維性收縮形成褶皺五個(gè)方面組成[5]。目前PVR 的治療方式仍是以手術(shù)為主，但手術(shù)只能去除病變的增生組織，不能預(yù)防和阻止細(xì)胞增生和發(fā)展。藥物治療包括抗代謝藥物、糖皮質(zhì)激素、抑制纖維素生成藥物等。新的藥物治療進(jìn)展有基因治療、免疫抑制劑、磷酸化糖蛋白等。但目前治療PVR 的藥物只是在實(shí)驗(yàn)中取得了較好的療效，已投入到臨床應(yīng)用的較少，且效果并不明顯[6-7]。因此，PVR 的發(fā)病機(jī)制研究對(duì)PVR 的防治有著重要的意義。最近研究中發(fā)現(xiàn)有關(guān)多種因子發(fā)揮生物效應(yīng)的絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路在眼底疾病發(fā)生發(fā)展過程中有著調(diào)控作用[8]。通過對(duì)MAPK 信號(hào)通路在PVR 機(jī)制中的探索，有助于更深入了解PVR 的發(fā)病形成和發(fā)展規(guī)律。為防治PVR 提供新的思路和方案。

1 MAPK 信號(hào)通路概述

MAPK 是在20 世紀(jì)80 年代中期Sturgill 等在對(duì)酵母菌進(jìn)行遺傳學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，其最初被命名為MAP2K、RSKK、ERTK、ERK 等，后來培養(yǎng)細(xì)胞在受到生長(zhǎng)因子等絲裂原刺激時(shí)被激活而被鑒定，故命名為MAPK[9]。MAPK 是一組能被不同的細(xì)胞外刺激，如細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞應(yīng)激及細(xì)胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。MAPK 存在于所有生物體內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞，是真核細(xì)胞生物重要的信號(hào)傳導(dǎo)通路。MAPK 通路的基本組成是一種從酵母到人類都保守的三級(jí)激酶模式，包括MAPK 激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)、MAPK 激 酶 (MAP kinase kinase，MKK) 和MAPK，這3 種激酶能依次激活，可將細(xì)胞表面信號(hào)刺激傳導(dǎo)至細(xì)胞及其核內(nèi)，共同參與了細(xì)胞的增殖與分化，介導(dǎo)炎癥、凋亡等多種生理與病理的過程，對(duì)各種應(yīng)激源誘導(dǎo)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，在多種細(xì)胞活動(dòng)的調(diào)控中起到了重要的作用[10]。目前己經(jīng)查明的MAPK 家族成員共有14 個(gè)，分屬于細(xì)胞外信號(hào)調(diào)控蛋白激酶 (extracellular signal-regulated kinases，ERK)，c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases，JNK)/應(yīng)激激活蛋白激酶(stress activated protein kinases，SAPK)，P38MAPK 以及細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5（extracellular signal regulated kinase，ERK5）/大絲裂素活化蛋白激酶1 (big mitogen-activated protein kinase 1，BMK1)4 條途徑[9]。

2 MAPK 信號(hào)通路與PVR 的相關(guān)性

2.1 ERK 信號(hào)通路與PVR

ERK 是MAPK 信號(hào)通路中最早發(fā)現(xiàn)、最經(jīng)典的一條通路,也稱為Ras-Raf-MEK-ERK 信號(hào)通路。ERK 是一個(gè)多功能的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過磷酸化多種底物蛋白來調(diào)節(jié)細(xì)胞多種生理過程，如細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂、增殖、凋亡等。在結(jié)構(gòu)及生物學(xué)信息的推動(dòng)下，ERK 已成為目前小分子藥物所研發(fā)關(guān)注的熱點(diǎn)。其中ERK 的抑制劑的研究也是當(dāng)下熱點(diǎn)，分為ATP 和非ATP 競(jìng)爭(zhēng)性ERK 抑制劑，抑制劑的研發(fā)使藥物對(duì)靶點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的特異性調(diào)節(jié)更有利[11]。ERK 包括了ERK1-8，研究最多的為ERK1 和ERK2，分子量分別為44 kDa 和42 kDa，兩者具有83%的同源性，統(tǒng)稱為ERK1/2[12-13]。

PVR 的特征在于視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（Retinal Pigment Epithelium，RPE）的上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）和纖維膜的連續(xù)形成，導(dǎo)致視網(wǎng)膜再次粘連，造成嚴(yán)重的視力損害。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）在這一過程中起著重要的作用，在PVR 中TGF-β1的上調(diào)伴有上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[14]。研究發(fā)現(xiàn)Jagged/Notch 信號(hào)通路在人RPE 細(xì)胞中TGF-02052 誘導(dǎo)的EMT 中起關(guān)鍵作用，并且可能促進(jìn)PVR 發(fā)展[15]。陳小云等[16]經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明ERK1/2 信號(hào)通過與RPE 細(xì)胞中TGFβ/Smad 和Jagged/Notch 信號(hào)通路的交叉相互作用介導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，ERK1/2 抑制劑可能對(duì)PVR 等纖維化疾病的預(yù)防和治療具有治療價(jià)值。Zhao 和Torcaso 等[17]發(fā)現(xiàn)ERK/AKT 磷酸化通過aoctamin 6 缺陷參與細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)，其通過調(diào)節(jié)ERK/AKT信號(hào)傳導(dǎo)途徑在C2C12 成肌細(xì)胞增殖中具有關(guān)鍵作用。此外，Chong 和Zheng[18]的研究表明，青蒿素可以通過激活ERK/環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白信號(hào)通路來保護(hù)人RPE 細(xì)胞免受過氧化氫誘導(dǎo)的氧化損傷。Chen and Ni[19]等實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β 活化激酶-1 的抑制劑能夠抑制TGF-β 介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化從而減弱RPE 細(xì)胞的增殖，可能與ERK/AKT 信號(hào)通路相關(guān)。這些報(bào)道提示ERK 信號(hào)通路參與了PVR 的病理過程。

2.2 JNK 信號(hào)通路與PVR

JNK 是MAPK 家族重要成員之一，可以調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外不同的應(yīng)激反應(yīng)，也被稱為應(yīng)激激活蛋白激酶。JNK 蛋白激酶有3 個(gè)基因編碼，分別Jnk 1、Jnk 2、Jnk 3。Jnk 1 和Jnk 2 基因在全身廣泛表達(dá)，而Jnk 3 呈限制性表達(dá)，僅見于腦、心臟和睪丸[20-21]。在未受刺激的細(xì)胞中，JNK 主要存在于胞質(zhì)內(nèi)，但核內(nèi)也有一定分布。在受到刺激后，JNK 迅速而顯著地聚積于核內(nèi)，并導(dǎo)致相應(yīng)基因表達(dá)改變。JNK 信號(hào)通路能被多種細(xì)胞外刺激因素如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、應(yīng)激等所激活，從而廣泛參與凋亡、增值、代謝、運(yùn)輸及DNA 損傷修復(fù)等細(xì)胞生命過程，其功能的失調(diào)與神經(jīng)退行性疾病、I 型糖尿病、腫瘤、慢性乙型肝炎等多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[22]。大量的實(shí)驗(yàn)研究也表明JNK 信號(hào)通路在多種疾病的生成和進(jìn)展中發(fā)揮十分重要的作用，JNK 信號(hào)通路也可以成為正常與疾病兩種狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)靶點(diǎn)[23-25]。

目前發(fā)現(xiàn)，Jnk 1 與氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、巨噬細(xì)胞凋亡、年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）中脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的增生有著緊密的關(guān)系[26]。JNK 信號(hào)通路能夠介導(dǎo)脂多糖引起的IL-6，IL-8，MCP-1 等促炎因子表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致RPE 凋亡，而重氮氨苯脒乙酰甘氨酸鹽則可以下調(diào)JNK 通路的活化[27]。南娜等[28]采用銀杏葉提取物對(duì)高糖誘導(dǎo)的人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞ARPE-19 細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物能夠抑制JNK 進(jìn)入細(xì)胞核，降低Bax 和Caspase-3 的表達(dá)，升高Bcl-2表達(dá)，降低細(xì)胞凋亡受體Fas 和Fas L 的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞凋亡起保護(hù)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的作用。

血小板源性生長(zhǎng)因子（Platelet Derived Growth Factor，PDGF）在PVR 中作為RPE 和視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的趨化劑和促分裂原具有關(guān)鍵作用。有實(shí)驗(yàn)研究通過四甲基偶氮唑鹽法測(cè)定和免疫沉淀分析所顯示的，PDGF 誘導(dǎo)Müller 細(xì)胞增殖并增加PDGF 受體（PDGFR）的磷酸化，這2 種效應(yīng)均被JNJ（PDGFR 選擇性酪氨酸激酶抑制劑）阻斷。PDGF 也刺激了c-JNK 和Akt 的磷酸化。分別用SP600125 和LY294002，c-JNK 和Akt 磷酸化抑制劑預(yù)處理，PDGF 誘導(dǎo) 的Müller 細(xì)胞增殖顯著降低。該實(shí)驗(yàn)表明，PDGF 刺激的Müller 細(xì)胞增殖通過激活c-JNK 和PI3K/Akt 信號(hào)通路發(fā)生[29]。

2.3 p38MAPK 信號(hào)通路與PVR

p38 MAPK 是1993 年由Brewster 等人在研究高滲環(huán)境對(duì)真菌的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)的。p38MAPK 是由360 個(gè)氨基酸組成的相對(duì)分子質(zhì)量為38×103 的蛋白。p38MAPK 有4 個(gè)異構(gòu)體，分別是p38α、p38β、p38γ、p38δ[30]。p38MAPK 信號(hào)通路可以在紫外照射、熱擊、高滲透壓、炎癥因子等細(xì)胞外刺激使激活，調(diào)控細(xì)胞分化、周期、炎癥反應(yīng)等多種生理過程[31-32]。p38MAPK 參與調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)過程中，由于刺激物的不同，p38MAPK 表現(xiàn)為正性和負(fù)性雙重作用，既可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，也可促進(jìn)細(xì)胞增生及分化[33]。

鄭燕林等[34]運(yùn)用凝血酶刺激hRPE 細(xì)胞生成hRPE 細(xì)胞增生模型檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)p38MAPK 熒光表達(dá)顯著升高，而水蛭提取液抑制hRPE 細(xì)胞增生組中卻發(fā)現(xiàn)p38MAPK 熒光表達(dá)顯著降低，提示水蛭提取液能抑制PVR 中hRPE 細(xì)胞的增生,其機(jī)制與p38 MAPK 介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。在PVR 發(fā)生過程中，VEGF 是重要的相關(guān)細(xì)胞因子之一，也是目前研究的最多的因子之一。李永浩等[35]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)p38MAPK 抑制劑SB203580 能夠抑制視網(wǎng)膜上caspase-3 和VEGF 的表達(dá)，從而能夠減輕糖尿病早期血視網(wǎng)膜屏障的破壞和視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞的調(diào)亡,提示p38MAPK 信號(hào)通路在糖尿病早期對(duì)DR 的發(fā)展起著一定的作用。多效因子（pleiotrophin，PTN)在PVR 增殖膜上有高度的表達(dá)，PTN 參與人TGF-β1 誘導(dǎo)的EMT 過程。實(shí)驗(yàn)研究表明敲除PTN 可以使ARPE-19 細(xì)胞中TGF-β1誘導(dǎo)的EMT 作用減弱，從而抑制PVR 的進(jìn)展，這些作用可能是通過p38MAPK 信號(hào)通路介導(dǎo)的[36]。

Müller 細(xì)胞是哺乳動(dòng)物視網(wǎng)膜中主要的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之一，在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)元結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面具有重要作用[37]。劉秀芬等[38]研究顯示p38MAPK通路通過調(diào)控IL-6 啟動(dòng)子基因-651bp 之內(nèi)的順式作用元件參與IL-1β 引起視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞IL-6 的升高，證實(shí)IL-1β主要通過p38MAPK/NF-kB 通路激活視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞IL-6啟動(dòng)子活性，從而調(diào)控視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞IL-6 的產(chǎn)生。

2.4 ERK5/BMK1 信號(hào)通路與PVR

ERK5 是一條非典型的MAPK 通路，Lee 等通過PCR 掃描人類胎盤的cDNA 文庫(kù)后分離出一種新的MAPK 信號(hào)通道分子，因其獨(dú)特的大分子結(jié)構(gòu)，被稱為大MAPK 通路（Big MAPK/BMK1)[39]。ERK5 分子量較大，為115 kD，它是由816個(gè)氨基酸構(gòu)成的120 kU 蛋白，長(zhǎng)度幾乎是其他MAPK 家族成員的2 倍，與ERK1 和ERK2 有50%的相似性[40]。ERK5 可以被各種刺激因素激活，如有絲分裂原、細(xì)胞應(yīng)激(例如氧化作用和滲壓震擾)、生長(zhǎng)因子（表皮生長(zhǎng)因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子和纖維生長(zhǎng)因子等）等。它正常位于胞漿，當(dāng)激活后轉(zhuǎn)位至胞核，才可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性，產(chǎn)生調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、分裂及細(xì)胞間功能的同步性等多種生理功能[41]。研究者發(fā)現(xiàn)ERK5在生理學(xué)上它能使細(xì)胞生存、增殖、變異，在病理學(xué)上具有致癌作用，同時(shí)可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大、動(dòng)脈硬化[42]。也有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ERKS 與RCC 的逆行神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)[43]。

由于它是較晚發(fā)現(xiàn)的一條通路，目前相關(guān)它的研究甚少，對(duì)于PVR 在視網(wǎng)膜增殖膜形成過程中ERK5/BMK1 信號(hào)通路的作用機(jī)制國(guó)內(nèi)外仍缺乏深入的研究，尚需進(jìn)一步的探究。

3 展望

綜上所述，MAPK 信號(hào)通路在PVR 發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的調(diào)控作用，也是近幾年研究PVR 發(fā)病機(jī)制的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著更多的PVR 與MAPK 信號(hào)通路研究的進(jìn)行，揭示疾病的發(fā)生機(jī)制，采取合理的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)阻斷方法治療疾病具有重要的價(jià)值。