呼吸系統(tǒng)疾病中p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)糖皮質(zhì)激素受體的調(diào)控

呂天宜，李得民，程思益，楊道文

(中日友好醫(yī)院呼吸中心中醫(yī)肺病科 國家呼吸醫(yī)學(xué)中心 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院呼吸病學(xué)研究院 國家呼吸疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心世界衛(wèi)生組織戒煙與呼吸疾病預(yù)防合作中心，北京 100029)

糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor，GR)是一種配體依賴的轉(zhuǎn)錄活化因子，其與糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid，GC)結(jié)合發(fā)揮作用是GC治療呼吸系統(tǒng)疾病的最主要機(jī)制[1]。作為最主要的抗炎劑，GC在慢性氣道炎癥性疾病中的療效已得到廣泛認(rèn)可。p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路可引起GR功能變化，在GR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中具有關(guān)鍵作用，可通過抑制 p38 MAPK信號(hào)通路的活化，調(diào)節(jié)GR的功能，提高GR對(duì)GC的應(yīng)答效率，達(dá)到治療呼吸系統(tǒng)炎癥的目的[2]。近年來，GC抵抗現(xiàn)象逐漸成為GC抗炎療法的最大威脅之一[3]。一部分哮喘和未經(jīng)治療的急性肺損傷(acute lung injury，ALI)患者以及幾乎所有的慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)患者均表現(xiàn)出對(duì)GC治療的不敏感[4-5]。隨著研究的不斷深入，p38 MAPK信號(hào)通路被證實(shí)可以通過提高功能性GRα的數(shù)量，改善激素不敏感現(xiàn)象[6]。另外，p38 MAPK抑制劑也可改善GC抵抗現(xiàn)象，但僅停留在實(shí)驗(yàn)室，尚未被應(yīng)用于臨床[7]。因此，進(jìn)一步探索p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控作用，對(duì)于提高GC抗炎療效、改善激素不敏感現(xiàn)象均具有重要作用。現(xiàn)就呼吸系統(tǒng)疾病中p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控作用予以綜述。

1 GR與p38 MAPK信號(hào)通路

GR主要分為3個(gè)亞型，即GRα、GRβ和GRγ，GC主要與功能性GR亞型——GRα結(jié)合，發(fā)揮治療作用。GR對(duì)GC的應(yīng)答效率主要取決于GRα的數(shù)量和親和力[6]。如果GRα數(shù)量較少，親和力降低，則GC的反應(yīng)性降低，最終導(dǎo)致抗炎療效減弱以及GC抵抗現(xiàn)象[8]。在應(yīng)用GC治療的患者中，約30%的患者會(huì)出現(xiàn)對(duì)GC的不敏感，其中4%～10%的哮喘患者、部分ALI患者以及幾乎所有的COPD患者會(huì)發(fā)生GC不敏感現(xiàn)象[5,9-10]。

MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)信號(hào)通路是最關(guān)鍵的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路之一，其通常經(jīng)過三激酶級(jí)聯(lián)激活，即MAPK、MAPK激酶和MAPK激酶激酶[11-12]。MAPK主要分為胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶、c-Jun氨基端激酶和p38 MAPK三個(gè)途徑，其中p38 MAPK途徑主要與炎癥、細(xì)胞生長和應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān)。p38 MAPK信號(hào)通路既存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，也存在于細(xì)胞核中，p38 MAPK可以被一系列中間反應(yīng)激活，激活后的p38 MAPK最終被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中參與生物過程[13]。p38 MAPK相關(guān)上游因子可以活化磷酸化p38 MAPK信號(hào)通路，誘導(dǎo)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，引起肺部炎癥；同時(shí)，磷酸化p38 MAPK又能影響GR功能，參與呼吸系統(tǒng)疾病的病理過程[14]。GC是人體內(nèi)最重要的激素之一，GC與GR結(jié)合影響機(jī)體生理活動(dòng)是其發(fā)揮治療作用的主要機(jī)制。GC與GR結(jié)合后可影響MAPK信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)機(jī)體活動(dòng)，由GR介導(dǎo)的GC對(duì)MAPK通路的影響取決于細(xì)胞來源的組織和該組織中MAPK的生理作用，在呼吸系統(tǒng)組織中表現(xiàn)為抑制MAPK信號(hào)通路的活化[15-16]。一方面，GC與GR結(jié)合可導(dǎo)致GR結(jié)構(gòu)的變化，抑制p38 MAPK信號(hào)通路的激活，避免因p38 MAPK信號(hào)通路活化磷酸化引起的肺組織炎癥[17-18]；另一方面，抑制p38 MAPK信號(hào)通路活化，可以避免活化后的p38 MAPK使GR磷酸化，導(dǎo)致GRα數(shù)量減少，產(chǎn)生GC抵抗現(xiàn)象[19]。

2 p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控作用與呼吸系統(tǒng)疾病

2.1p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控與哮喘

2.1.1p38 MAPK信號(hào)通路與GR相關(guān)抗炎作用 哮喘是呼吸系統(tǒng)最常見的疾病之一，由多細(xì)胞及細(xì)胞組分參與的氣道慢性炎癥是其重要病理特征，這種氣道炎癥與氣道高反應(yīng)性相關(guān)，通常出現(xiàn)廣泛的氣流受限，引起相關(guān)癥狀。GC是被廣泛認(rèn)可的治療哮喘的手段，也是最有效的抗炎劑，GC與GR結(jié)合可抑制炎癥因子的表達(dá)，起到抗炎作用[20]。核因子κB(nuclear factor-kappaB，NF-κB)是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，可控制DNA的轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞因子的產(chǎn)生和細(xì)胞存活，并參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)，其過度激活與許多炎癥疾病密切相關(guān)[21]。激活蛋白-1(activator protein-1，AP-1)是機(jī)體內(nèi)一類重要的核轉(zhuǎn)錄因子，其是由c-Fos和和c-Jun組成的異二聚體[22]。NF-κB、AP-1是肺部炎癥反應(yīng)中的重要轉(zhuǎn)錄因子，可以參與肺組織中炎癥因子的表達(dá)，同時(shí)均受MAPK信號(hào)通路的調(diào)節(jié)[23]。文獻(xiàn)報(bào)道，GC可以通過與GR結(jié)合，調(diào)節(jié)MAPK信號(hào)通路，抑制NF-κB、AP-1等轉(zhuǎn)錄因子，從而下調(diào)炎癥因子的表達(dá)，抑制哮喘相關(guān)炎癥反應(yīng)[24]。

雙特異性磷酸酶1是一種重要的MAPK信號(hào)通路抑制因子，可以特異性催化已經(jīng)活化的MAPK激酶中氨基酸基團(tuán)的水解，使已經(jīng)活化的p38 MAPK與c-Jun氨基端激酶去磷酸化修飾，抑制白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6、腫瘤壞死因子等炎癥因子的過度分泌，在細(xì)胞炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵的負(fù)調(diào)控作用[25-26]。同時(shí)，雙特異性磷酸酶1可以作為一種GR激動(dòng)劑，通過抑制MAPK信號(hào)通路的活化提高GC的抗炎作用[26]。研究證實(shí)，在GR敲低的哮喘模型中雙特異性磷酸酶1可以作用于GR，從而調(diào)節(jié)由MAPK通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[25]。這為雙特異性磷酸酶1通過調(diào)節(jié)GC與GR結(jié)合介導(dǎo)MAPK通路、改善哮喘患者炎癥反應(yīng)提供了有力證據(jù)。

2.1.2p38 MAPK信號(hào)通路與GR敏感性 在治療哮喘的過程中，GC可以抑制患者體內(nèi)的炎癥反應(yīng)，減輕相關(guān)癥狀，然而并不是所有的哮喘患者均能受益于GC，5%～10%的哮喘患者表現(xiàn)出激素不敏感現(xiàn)象[27-28]。而p38 MAPK信號(hào)通路與哮喘患者體內(nèi)GC抵抗現(xiàn)象密切相關(guān)，p38 MAPK抑制劑的應(yīng)用可以改善GC的敏感性[29]。進(jìn)一步研究表明，糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄1(glucocorticoid-induced transcript 1，GLCCI1)基因及其功能位點(diǎn)以及1,25-二羥維生素D等均參與了p38 MAPK介導(dǎo)的GC抵抗[30-31]。

GLCCI1基因是一種由GC誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄基因，可以參與p38 MAPK信號(hào)通路中相關(guān)GR的表達(dá)，同時(shí)GLCCI1基因還可以促進(jìn)p38 MAPK信號(hào)通路磷酸化，抑制GR和MAPK磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的活化，導(dǎo)致GC敏感性降低[32]。rs37973是GLCCI1基因上的功能位點(diǎn)，哮喘患者長期吸入GC治療，其rs37973位點(diǎn)表達(dá)發(fā)生變化，導(dǎo)致患者肺功能降低，對(duì)后續(xù)繼續(xù)使用GC治療的反應(yīng)較差[33]。Xu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，rs37973基因的表達(dá)可使GR對(duì)GC不敏感，導(dǎo)致長期吸入GC的哮喘患者療效較差。

維生素D缺乏是哮喘的危險(xiǎn)因素之一[34]。維生素D可以通過誘導(dǎo)MKP-1的表達(dá)，抑制p38 MAPK信號(hào)通路的激活，從而抑制炎癥因子的合成，且這種作用可以增強(qiáng)人體單核細(xì)胞對(duì)GC的應(yīng)答[35]。同時(shí)，維生素D可以通過抑制p38 MAPK信號(hào)通路的活性，上調(diào)GR的表達(dá)，導(dǎo)致GR對(duì)GC的敏感性增強(qiáng)，從而使GC與GR的結(jié)合效應(yīng)更強(qiáng)[21,31]。但Zhang等[31]發(fā)現(xiàn)，無論是對(duì)激素敏感的哮喘患者，還是對(duì)激素不敏感的哮喘患者，維生素D均可部分增強(qiáng)GR活性，且在對(duì)激素敏感的患者中這種現(xiàn)象尤為顯著?？梢?，雖然維生素D可以通過p38 MAPK信號(hào)通路改善GR的敏感性，但與對(duì)激素敏感的哮喘患者相比，對(duì)激素不敏感的哮喘患者GR的敏感性并不能得到顯著改善。

2.2p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控與COPD COPD是一種以慢性呼吸道癥狀和持續(xù)氣流受限為特征的疾病，氣道炎癥是COPD的主要致病因素，炎癥反應(yīng)是COPD病情演變的核心，且炎癥因子的釋放是COPD患者肺組織破壞的核心[36]。GC是COPD最主要的治療方法之一，同時(shí)GC與β受體激動(dòng)劑結(jié)合可以顯著改善COPD的急性加重[37]。

p38 MAPK在COPD患者中性粒細(xì)胞中高表達(dá)，且影響COPD氣道炎癥的發(fā)生、發(fā)展；p38 MAPK信號(hào)通路還可以減少GR的表達(dá)，阻礙GR與GC結(jié)合，影響GC對(duì)COPD的療效[38]。研究表明，p38 MAPK信號(hào)通路可以通過GR上的Ser211基因位點(diǎn)調(diào)節(jié)GR的轉(zhuǎn)錄[39]；而p38 MAPK抑制劑可以通過調(diào)節(jié)GR上Ser211的表達(dá)，改善COPD患者GR的不敏感性[40]。這一發(fā)現(xiàn)為治療COPD提供了新思路，p38 MAPK抑制劑不僅作為抗炎劑治療COPD，還可誘導(dǎo)GR不敏感性的逆轉(zhuǎn)，治療對(duì)GR不敏感的COPD。

此外，p38 MAPK信號(hào)通路還可以使GR敏感性降低。MKP-1是一種內(nèi)源性p38 MAPK抑制劑，可以抑制p38 MAPK的活化，在COPD的治療中GC可以通過提高M(jìn)KP-1的表達(dá)水平，抑制p38 MAPK信號(hào)通路[41]。然而有研究表明，在GC抵抗型COPD患者體內(nèi)，p38 MAPK的高度活化導(dǎo)致GC對(duì)MKP-1的調(diào)控作用減弱[42]。提示COPD患者的GC抵抗現(xiàn)象可能與GC不能誘導(dǎo)MKP-1表達(dá)，進(jìn)而無法抑制p38 MAPK的活化有關(guān)。

2.3p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控與ALI ALI是由感染性肺損傷引起的肺炎癥性疾病，目前臨床尚無針對(duì)ALI的有效治療方法。迄今為止，GC僅被認(rèn)為在早期階段對(duì)ALI有治療意義[43-44]。因此，明確GC治療ALI的機(jī)制極為關(guān)鍵。GR是GC調(diào)節(jié)ALI炎癥反應(yīng)的重要中介因子，GC與GR的結(jié)合對(duì)于改善ALI病理過程中的炎癥反應(yīng)尤為重要，其抗炎作用可以通過抑制p38 MAPK信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)[45]。在ALI患者體內(nèi)，GC通過與GR結(jié)合抑制p38 MAPK通路活化，改善肺部炎癥及全身炎癥，達(dá)到保護(hù)患者肺組織細(xì)胞、緩解癥狀的目的。研究表明，GC-GR二聚體協(xié)同p38 MAPK信號(hào)通路可誘導(dǎo)鞘氨醇激酶1基因表達(dá)，減輕ALI患者肺組織中的炎癥反應(yīng)[46]。另有研究發(fā)現(xiàn)，GC活化GR可誘導(dǎo)肺組織中MKP-1的表達(dá)，進(jìn)而抑制p38 MAPK活化，緩解脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷[47]。這些研究闡述了GC治療ALI可能的機(jī)制，明確了p38 MAPK信號(hào)通路及GR的重要作用，發(fā)現(xiàn)了MKP-1、鞘氨醇激酶1等下游因子，為GC治療ALI提供了新靶點(diǎn)。

2.4p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控與鼻竇炎-鼻息肉

2.4.1鼻竇炎-鼻息肉與GC抵抗現(xiàn)象 鼻竇炎-鼻息肉是一種發(fā)生在鼻腔和鼻竇黏膜的慢性炎癥，可根據(jù)伴或不伴有鼻息肉將鼻竇炎-鼻息肉分為兩類。由于GC在改善炎癥、控制鼻息肉增長方面的療效，無論伴或不伴有鼻息肉，GC均為鼻竇炎-鼻息肉的一線治療藥物[48]。雖然GC在大多數(shù)鼻竇炎-鼻息肉患者的治療中有效，但仍有部分患者對(duì)GC治療不敏感。

在作用機(jī)制方面，GC與GR結(jié)合才能發(fā)揮抗炎作用，而GR主要分為GRα與GRβ兩種變體[43]。機(jī)體對(duì)于激素是否敏感可能與功能性GRα的狀態(tài)有關(guān)，GRα與GRβ結(jié)合形成二聚體，可使功能性GRα的轉(zhuǎn)錄活性顯著降低，而p38 MAPK是調(diào)控GRα/GRβ表達(dá)的主要上游通路[49-50]。研究表明，在GC抵抗型鼻竇炎-鼻息肉患者中GRβ的高表達(dá)導(dǎo)致更多的GRα與GRβ結(jié)合形成二聚體，GRα/GRβ比值降低，功能性GRα活性降低[50]。細(xì)胞因子IL-1β在鼻腔、鼻竇炎癥黏膜及鼻腔分泌物中的水平均異常升高，可導(dǎo)致鼻腔黏膜中GRα表達(dá)降低、GRβ表達(dá)上升，GR敏感性降低[51]。另有研究表明，在IL-1β依賴型鼻腔黏膜中磷酸化p38 MAPK的表達(dá)水平更高，影響GR敏感性[52]。但有試驗(yàn)表明，支氣管上皮細(xì)胞中GR的表達(dá)及GC的敏感性與p38 MAPK信號(hào)通路無關(guān)，與IL-17介導(dǎo)的磷脂酰肌醇-3-激酶信號(hào)通路密切相關(guān)[53]。提示由不同細(xì)胞因子誘導(dǎo)的不同組織，可能通過不同的信號(hào)通路，調(diào)節(jié)GR亞型的表達(dá)。

2.4.2鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘 鼻竇炎-鼻息肉并不是一種獨(dú)立的慢性炎癥性疾病，其鼻黏膜的異常炎癥反應(yīng)常與哮喘相關(guān)[54]。鼻竇炎-鼻息肉與哮喘有強(qiáng)烈的相關(guān)性，其嚴(yán)重程度與重癥哮喘患者的高氣道反應(yīng)有直接關(guān)系。據(jù)報(bào)道，晚期鼻竇疾病已成為嚴(yán)重哮喘的一種重要的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[55]。GC是治療鼻竇炎-鼻息肉的一線藥物，但在一些鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘的患者中激素不敏感現(xiàn)象尤為突出，這與鼻腔微生物感染有關(guān)。有證據(jù)表明，在鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘的患者中，微生物感染可加重鼻黏膜的炎癥反應(yīng)，且病毒、細(xì)菌、長期暴露于內(nèi)毒素下等因素均會(huì)導(dǎo)致對(duì)GC不敏感[56]。

脂多糖是一種細(xì)菌分解產(chǎn)物，可降低GR的表達(dá)水平和親和力，同時(shí)脂多糖可以在鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘患者的鼻黏膜成纖維細(xì)胞中高表達(dá)[57]。研究表明，在鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘患者的鼻黏膜成纖維細(xì)胞中，脂多糖可以增加IL-6和CXC趨化因子配體8的分泌，從而激活p38 MAPK信號(hào)通路，下調(diào)GR的表達(dá)，導(dǎo)致GR對(duì)GC不敏感[58]。這為改善鼻竇炎-鼻息肉合并哮喘患者體內(nèi)GC不敏感現(xiàn)象提供了思路。

3 小 結(jié)

p38 MAPK信號(hào)通路作為一種重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是近年來的研究熱點(diǎn)。p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)節(jié)已被大量國內(nèi)外研究所證實(shí)，且與多種呼吸系統(tǒng)疾病(哮喘、COPD、ALI和鼻竇炎-鼻息肉等)相關(guān)。一方面，在哮喘、COPD、ALI中p38 MAPK信號(hào)通路可與GR相互作用，調(diào)節(jié)呼吸系統(tǒng)自身炎癥；另一方面，在長期應(yīng)用GC治療的疾病(如哮喘、COPD、鼻竇炎-鼻息肉)中常出現(xiàn)GC抵抗現(xiàn)象，而p38 MAPK信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)GR的敏感性，改善GC抵抗現(xiàn)象。因此，深入研究p38 MAPK信號(hào)通路對(duì)GR的調(diào)控機(jī)制對(duì)于闡述呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病的病理生理過程及開發(fā)新型治療藥物均具有重要意義。