膀胱平滑肌收縮相關(guān)信號通路的研究進(jìn)展

阮林，朱旭，張佳鋮，趙中浩，曹志華，馬勇

（上海市松江區(qū)泗涇醫(yī)院，上海 201601）

0 引言

膀胱出口梗阻后，膀胱平滑肌細(xì)胞收縮功能易導(dǎo)致下降，從而引起排尿功能障礙及下尿路癥狀[1]，嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量。那么在此過程中的作用機(jī)制就顯得格外重要，本文歸納總結(jié)近20年來相關(guān)信號通路的研究，主要對MAPK家族、NF-κB家族、Akt家族重點(diǎn)闡述。

1 MAPK家族（mitogen-activated protein kinase 絲裂原活化蛋白激酶）

眾所周知，無論是心肌細(xì)胞[2]、血管平滑肌細(xì)胞[3]的收縮均與MAPK家族通路息息相關(guān)。MAPK家族成員主要包括Jnk、Erk、P38[4]。下面將對其主要成員的研究進(jìn)行闡述。

（1）Jnks

Elham Javed[5]等以小鼠膀胱平滑肌組織模型，發(fā)現(xiàn)平滑肌組織收縮功能下降與Jnk2磷酸化增加密切相關(guān)，Jnk2敲除后，其收縮功能改善。Liu[6]等證實Jnk磷酸化可誘導(dǎo)人膀胱平滑肌細(xì)胞的遷移。Abubakr H Mossa[7]等發(fā)現(xiàn)在膀胱過度活動時，Jnks磷酸化水平明顯升高，從而證實膀胱收縮與Jnks密切相關(guān)。Osamu[8]給予人膀胱平滑肌細(xì)胞周期性或持續(xù)拉伸時，JNK的激活在MAPK家族成員的3個亞群中最為顯著，從機(jī)械刺激開始后5分鐘開始，活性增加，在10分鐘達(dá)到峰值，其認(rèn)為 JNK可能是機(jī)械牽張激活膀胱平滑肌細(xì)胞的主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。MLC20的磷酸化/去磷酸化是調(diào)節(jié)平滑肌收縮和其他基于肌球蛋白的細(xì)胞活動的關(guān)鍵因素[9]，Deng[10]等通過組織及細(xì)胞試驗證實MLC20磷酸化在很大程度上與三個成員（Jnks、Erks、P38）的磷酸化有關(guān)，而加入相應(yīng)的抑制劑后，MLC20磷酸化也顯著改變。

（2）Erks

我們團(tuán)隊[11]曾經(jīng)以大鼠膀胱梗阻模型以及體外培養(yǎng)人膀胱平滑肌細(xì)胞進(jìn)行牽拉后發(fā)現(xiàn)，在此過程中激活了ERK/p90RSK/NF-κB且此過程呈現(xiàn)時間依賴性，同時予以相應(yīng)的抑制劑后可明顯減少膀胱平滑肌細(xì)胞收縮表型蛋白的水平，即降低膀胱平滑肌的收縮性。Nicola Arrighi[12]等通過體外試驗證實平滑肌細(xì)胞增殖與PI3K及Erk密切相關(guān)。Adam[13]等通過兔膀胱平滑肌證實β腎上腺素受體激動劑異丙腎上腺素顯著降低基礎(chǔ)逼尿肌平滑肌張力，而這一過程與Erk息息相關(guān)。Mossa[7]等在膀胱過度活動試驗中同時也發(fā)現(xiàn)Erks磷酸化水平升高。Weng[14]等對大鼠膀胱內(nèi)注射致病菌株制造急性膀胱炎，發(fā)現(xiàn)膀胱收縮功能升高同時伴隨著Erk1/2的激活，而治療后發(fā)現(xiàn)其收縮功能降低伴隨著Erk1/2反應(yīng)性降低，間接說明Erk1/2與膀胱收縮功能有關(guān)。

（3）P38

Antonio[15]等通過對大鼠阻斷腎素-血管緊張素系統(tǒng)可以改善腎血管性高血壓大鼠排尿功能障礙，而這一過程與P38密切相關(guān)。Rosalyn[16]等在拉伸的膀胱平滑肌細(xì)胞和心肌成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Akt和p38迅速磷酸化，同時PI3K或p38抑制劑可抑制拉伸誘導(dǎo)的DNA合成，此過程與Erk信號通路無關(guān)。但Shen[17]等通過體外培養(yǎng)大鼠平滑肌細(xì)胞模擬逼尿肌過度活動模型發(fā)現(xiàn)，此過程與P38信號通路無關(guān)而與Erk有關(guān)。Nguyen[16]等通過周期性拉伸膀胱平滑肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可迅速誘導(dǎo)P38磷酸化，而Erk無明顯改變。Sarel[18]等發(fā)現(xiàn)膀胱的離體擴(kuò)張中激活MAPK信號家族中的Jnk及Erk2，而與P38信號通路無關(guān)。Romel[19]等發(fā)現(xiàn)對離體人膀胱平滑肌細(xì)胞機(jī)械牽拉與P38信號通路無關(guān)，而與Jnk信號通路相關(guān)。Maurits[20]等發(fā)現(xiàn)P38信號通路參與膀胱平滑肌細(xì)胞的增殖過程。Kushida[21]等通過對膀胱平滑肌細(xì)胞機(jī)械牽拉發(fā)現(xiàn)，Jnk信號通路明顯被激活，P38僅稍許激活，而Erk通路完全未被激活。Deepali[22]等在小鼠糖尿病并發(fā)排尿功能障礙模型中發(fā)現(xiàn)此過程與P38、Jnk、Erk均有關(guān)聯(lián)。Brahim[23]等發(fā)現(xiàn)機(jī)械牛膀胱平滑肌細(xì)胞過程中不僅僅激活P38信號通路，同時也激活NF-κB通路。同時Yohei[24]等也發(fā)現(xiàn)機(jī)械牽拉過程與P38有關(guān)。Wang[25]等發(fā)現(xiàn)在膀胱出口部分梗阻的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)膀胱纖維化過程中與MAPK家族中的三個成員均無關(guān)。

2 TGF-β通路（transforming growth factor-beta 轉(zhuǎn)化生長因子β）

Levin[26]等通過動物模型發(fā)現(xiàn)膀胱出口梗阻后悔導(dǎo)致嚴(yán)重過度拉伸，從而致使膀胱功能發(fā)生改變，在此過程中，TGF-β表達(dá)明顯減少，解除梗阻后可逆轉(zhuǎn)膀胱功能障礙，伴隨TGF-β顯著增加。Aron[27]等發(fā)現(xiàn)大鼠平滑肌細(xì)胞的收縮功能隨著細(xì)胞數(shù)量的增加而增強(qiáng)，此過程被TGF-β所抑制，TGF-β1誘導(dǎo)膀胱平滑肌細(xì)胞高分子量鈣調(diào)素表達(dá)降低，因此TGF-β1可以調(diào)節(jié)膀胱平滑肌細(xì)胞的功能，在病理性膀胱疾病中可能是膀胱平滑肌細(xì)胞表型的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。他們[28]在后續(xù)試驗中發(fā)現(xiàn)TGF-β1可改變膠原原纖維組織，并隨著細(xì)胞數(shù)目的增多而增加，其誘導(dǎo)膀胱平滑肌細(xì)胞形成聚集體，同時發(fā)現(xiàn)TGF-β1可改變膀胱平滑肌收縮表型的改變及收縮功能的改變。Aruna[29]等通過培養(yǎng)人膀胱平滑肌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，AP-1家族中Jun-B通過改變肌動蛋白聚合和肌球蛋白輕鏈磷酸化來調(diào)節(jié)膀胱平滑肌細(xì)胞的收縮力，這一過程離不開其上游TGFβ1的改變，因此TGFβ1-JunB軸可能導(dǎo)致與下尿路功能障礙引起的平滑肌異常收縮有關(guān)。Karl[30]等發(fā)現(xiàn)膀胱排尿功能障礙與纖維化密切相關(guān)，這與TGF-β的激活密切相關(guān)，因此TGF-β可作為改善排尿功能治療藥物的靶點(diǎn)。Jochen[31]等發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)的人膀胱平滑肌細(xì)胞中，TGF-β1顯著下調(diào)連接蛋白43，證實TGF-β1參與膀胱功能障礙的病理生理學(xué)過程。Kazem[32]等發(fā)現(xiàn)在缺血性膀胱過度活動動物模型中TGF-β明顯升高，認(rèn)為其可能在膀胱過度活動及下尿路癥狀中起關(guān)鍵作用。Chen[33]等發(fā)現(xiàn)血管平滑肌細(xì)胞與間充質(zhì)細(xì)胞相互轉(zhuǎn)化的過程中與TGF-β相關(guān)。Gu[34]等證實人臍帶血中間充質(zhì)細(xì)胞在TGF-β的作用可轉(zhuǎn)化為平滑肌細(xì)胞且同時具有收縮能力。Chuang[35]等通過建立冷凍大鼠膀胱致使逼尿肌功能下降模型，發(fā)現(xiàn)在此過程中TGF-β起著至關(guān)重要的作用。

3 NF-κB通路（nuclear factor kappa-B 核因子κB）

Chellappagounder[36]等通過建立膀胱出口梗阻大鼠模型，發(fā)現(xiàn)膀胱平滑肌功能的下降的過程中激活NF-κB，敲除NF-κB相關(guān)基因可抑制平滑肌功能受損，從而得出膀胱平滑肌收縮過程與NF-κB通路密切相關(guān)。Ettickan[37]等發(fā)現(xiàn)NF-κB的過度表達(dá)與前列腺增生誘導(dǎo)的逼尿肌肥大及收縮功能改變有關(guān)。他們[38]在2014年的試驗中發(fā)現(xiàn)膀胱出口部分梗阻中膀胱過度擴(kuò)張引起的細(xì)胞拉伸可啟動調(diào)節(jié)逼尿肌收縮功能的相關(guān)信號蛋白的表達(dá)，而此過程與GATA-6和NF-κB密切相關(guān)。Ding[39]等通過建立膀胱過度活動模型發(fā)現(xiàn)，TNF-α及NF-κB與逼尿肌收縮密切相關(guān)。Lee[40]等證實α-防御素1通過NF-κB途徑對大鼠逼尿肌收縮具有舒張作用。

3.1 Akt通路（蛋白激酶B）

Wei[41]等通過小鼠膀胱平滑肌細(xì)胞及平滑肌組織試驗?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，機(jī)械牽拉平滑肌誘發(fā)鈣離子釋放的概率與頻率和牽拉程度與時間密切相關(guān)，而此過程與PI3K/Akt信號通路密切相關(guān)。Martin[42]等發(fā)現(xiàn)膀胱出口部分梗阻導(dǎo)致逼尿肌收縮功能改變的過程中不僅僅與a1腎上腺素受體有關(guān)，MAPK家族（Jnk、Erk、P38）及AKT也起著至關(guān)重要的作用。Joshua[43]等給予離體的小鼠平滑肌細(xì)胞周期性循環(huán)水壓，發(fā)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞的增殖與壓力有關(guān)，Akt磷酸化明顯升高，予以Akt抑制劑后，壓力作用下平滑肌無明顯增殖，表明PI3K/Akt途徑參與了SMC對循環(huán)壓力的增殖反應(yīng)。Luiz[44]等通過建立胰島素抵抗肥胖小鼠膀胱過度活動模型發(fā)現(xiàn)胰島素通過激活膀胱粘膜中的PI3K/AKT/eNOS通路來放松小鼠膀胱。

4 其他通路

Derek[45]等證實S1P（Sphingosine-1-phosphate鞘氨醇-1-磷酸 ）通過S1P2受體收縮兔膀胱平滑肌，并且主要依賴于MLC磷酸化和肌絲鈣增敏，以響應(yīng)ROCK激活。Junya[46]等發(fā)現(xiàn)ADRB2（β腎上腺素受體2）ADRB3（β腎上腺素受體3）通過PKA/EPAC-SMAD2途徑調(diào)節(jié)靜水壓下人膀胱平滑肌細(xì)胞的收縮。Chen[47]等證實人膀胱平滑肌細(xì)胞收縮主要由MCP-1/CCR2-MCPIP1途徑調(diào)節(jié)。Han[48]等糖尿病大鼠膀胱肌收縮力下降是PLC/IP3介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放和PDE5活性紊亂的結(jié)果。Bálint[49]等證實Gq/11介導(dǎo)RhoA激活NK2R，從而促進(jìn)逼尿肌收縮。Péter[50]等證實G12/13 Rho-Rho激酶信號通路在介導(dǎo)逼尿肌收縮中起重要作用，因此可能是一個潛在的治療靶點(diǎn)。Irfan[51]等證實間質(zhì)性膀胱炎中S1P誘導(dǎo)的收縮涉及PKC和ROCK鈣增敏途徑。Igor[52]等發(fā)現(xiàn)TRPA1表達(dá)和功能的增加、氧化應(yīng)激的增強(qiáng)以及CSE/H2S途徑的下調(diào)可導(dǎo)致高糖大鼠膀胱平滑肌收縮功能下降。

5 展望

目前國內(nèi)外對膀胱平滑肌收縮過程所涉及的信號通路仍有許多欠缺之處，也有許多矛盾點(diǎn)，正如上文所述，關(guān)于P38或者Erk等仍存在爭議。本文主要將近20年內(nèi)對該領(lǐng)域的探索進(jìn)行了歸納，主要對MAPK、NF-κB、Akt等信號通路進(jìn)行了綜述，當(dāng)然還有許多通路仍需要?dú)w納與總結(jié)，可見膀胱平滑肌收縮是一個極為復(fù)雜的過程，這需要后續(xù)學(xué)者和專家進(jìn)一步進(jìn)行探索，同時對目前的爭議問題進(jìn)一步試驗探究，盡可能得到國際統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)，相信在不久的將來，這一過程將會日趨完善，對膀胱出口梗阻所致逼尿肌收縮功能下降患者的治療提供更多藥物靶點(diǎn)，從而最終服務(wù)于病人。