潘 娜 ， 王 開 ， 郭夢茹 ， 胡桂學(xué)

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 吉林長春130118)

絲裂原活化蛋白激酶在炎癥性腸炎中的功能及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

潘 娜 ， 王 開 ， 郭夢茹 ， 胡桂學(xué)

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 吉林長春130118)

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase, MAPK)家族包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinases, ERKs)、絲氨酸蘇氨酸激酶(c-Jun N-terminal kinases, JNKs)、p38蛋白激酶,是一類廣泛存在于哺乳動物的絲/蘇氨酸蛋白激酶，在胞外刺激傳導(dǎo)到胞內(nèi)起關(guān)鍵作用，影響著生長、增殖、分化、遷移、炎癥等進程[1]。

炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease, IBD)的主要表現(xiàn)形式是潰瘍性結(jié)腸(Ulcerative colitis, UC)和克羅恩氏病(Crohn’s disease, CD)，這兩種疾病導(dǎo)致的慢性和復(fù)發(fā)性炎癥在全球的發(fā)病呈上升趨勢。研究發(fā)現(xiàn)ERK、JNK和p38 MAPK以及NF-κB在炎癥性腸病的發(fā)展過程中顯著地激活[2]，與炎癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。因此，本文就MAPK 信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)及MAPK與IBD的關(guān)系進行綜述，為IBD的治療提供新的思路，同時對尋找新的藥物靶點和篩選新藥提供理論意義。

1 MAPK 信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)及與IBD的關(guān)系

1.1 ERK信號通路 ERK是第一個被發(fā)現(xiàn)的MAPK蛋白激酶。ERK信號通路的激活主要包括Raf，MEK1/2，ERK1/2。炎癥介質(zhì)、細菌產(chǎn)物等刺激時使酪氨酸激酶與小GTP蛋白結(jié)合啟動Ras信號，導(dǎo)致Raf活化，活化的Raf結(jié)合并磷酸化雙特異性激酶MEK1/2，使ERK1/2激活并轉(zhuǎn)移到細胞核內(nèi)，使眾多的下游底物轉(zhuǎn)錄因子TNF、IL-1、IL-6、IL-8等表達，影響著炎癥反應(yīng)進程[3]。

1.2 JNK途徑 JNK位于胞質(zhì)中，1991年首次被發(fā)現(xiàn)，存在著3個關(guān)鍵酶，MAPK激酶的激酶(MAP kinase kinase kinases，MAPKKK)、MAPK激酶(MAP kinase kinases，MAPKK)和MAPK。JNK的MAPKKKs共11種，能夠激活MEKK3/4、mLK1-3、ASK1/2和 TAK1。激活JNK的MKK主要有MKK4(由細胞因子激活)和MKK7(由細胞因子激活)[4]。特異性因素能夠引起MAPKKK活化，進而磷酸化MAPKK的亞型MKK4/MKK7，從而活化JNK表達特異性蛋白酶和細胞因子，使其在慢性炎癥性疾病中發(fā)揮重要作用。Park等研究發(fā)現(xiàn)，LPS能夠激活JNK信號通路誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[5]，而JNK抑制劑SP600125干預(yù)多種動物炎癥模型后發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生減少，炎癥反應(yīng)減輕[6]。

1.3 p38 MAPK 途徑 P38蛋白激酶是一個分子量為38 kDa的蛋白質(zhì)，包括p38α、p38β、p38γ 和 p38δ四個亞型成員[7]。MAP3Ks包括凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1/2、MEKK3/4、轉(zhuǎn)化生長因子-β、活化蛋白激酶1等，MAP3Ks能夠磷酸化MAP2Ks(MEK3、MEK4和MEK6)，隨后活化p38蛋白激酶。大量證據(jù)表明，p38信號通路在腸道炎癥方面是至關(guān)重要的。p38蛋白是IBD維持腸道炎癥的一個重要激酶，p38基因定位在IBD易感區(qū)域3，據(jù)報道p38 MAPK在CD患者活性增加[8]。促炎因子IL-1β和TNF-α等升高時能夠激活p38 MAPK。研究發(fā)現(xiàn),活化p38能夠抑制腸上皮細胞增殖和促進細胞凋亡[9]。腸上皮缺失p38基因，上調(diào)了炎癥進程，導(dǎo)致腸上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)的破壞，當(dāng)給予重度CD患者JNK、p38 MAPK抑制劑CNI-1493進行治療時可改善患者的臨床癥狀，降低疾病活動指數(shù)，對炎癥的治療有積極作用[10]。這些結(jié)果均表明p38對 IBD炎癥反應(yīng)存在調(diào)節(jié)作用。

2 MAPK信號通路對IBD相關(guān)的炎癥介質(zhì)的調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn),MAPK信號通路能夠調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。如MAPK信號通路調(diào)節(jié)囊泡單胺轉(zhuǎn)運體1(vesicle monoamine transporter1,VMAT1)和色氨酸羥化酶-1(trypt-ophan hydroxylase-1,TPH-1)間接對5-羥色胺的合成和分泌進行調(diào)節(jié)，放大炎癥反應(yīng)；環(huán)氧化酶(cyclooxygenase, COX)是前列腺素合成的限速酶，JNK、p38、ERK1/2 MAPK通路均參與COX-2的表達[11]。而抗炎藥物作用于MAPK信號通路可減少COX-2的表達[12]；MAPK信號通路還可通過磷酸化調(diào)節(jié)細胞因子的分泌，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。如ERK1/2和p38 MAPK通路的激活可調(diào)節(jié)DSS誘導(dǎo)小鼠腹腔巨噬細胞分泌IL-1β，給予p38、JNK、ERK抑制劑能夠改善小鼠潰瘍性結(jié)腸炎，顯著下調(diào)了TNF-α、TNF-α、L-1β等促炎因子[13]。

3 MAPK信號通路和IBD下游的核目標(biāo)

近年來研究發(fā)現(xiàn),MAPK調(diào)控的下游轉(zhuǎn)錄因子與炎癥性腸病相關(guān)。目前研究的比較透徹的是MAPK下游信號通路NF-κB。NF-κB家族包括p50、p52、p65、cRel和 RelB 5個成員，它們可以形成同源或異源二聚體。p38 MAPK通過活化MSK1絲氨酸276位的p65使NF-κB表達和活化，使 IBD患者和實驗性結(jié)腸炎模型的腸道炎癥加劇[14]。

轉(zhuǎn)錄激活因子(Signal transducers and activators of transcription, STATs)參與細胞因子合成、細胞生長、抗凋亡、細胞修飾等生物過程的基因轉(zhuǎn)錄，影響著炎癥進程。目前已有數(shù)據(jù)表明，STAT1和 STAT3受p38磷酸化、JNK1/2和 ERK1/2 MAPKs磷酸化[15]。

STAT3尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子2(Caudal type homeobox transcription factor 2, CDX2)是一種腸道特異性轉(zhuǎn)錄因子被稱為主要蛋白調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)腸道特異性基因的表達，在腸穩(wěn)態(tài)和維持腸道表型有重要作用，能被p38磷酸化，然而ERK1/2能夠抑制CDX2的活化。Sipos曾報道UC過程中CDX2低水平表達[16]，與Kim研究發(fā)現(xiàn)TNF-α通過NF-κB下調(diào)了CDX2表達水平的結(jié)果一致[17]。CDX2缺陷鼠飲用DSS后腸通透性增加、結(jié)腸炎高度易感，證實了CDX2基因與IBD的關(guān)系[18]。此外，也有研究報道CDX2可與NF-κB相互作用形成轉(zhuǎn)錄活性DNA活性復(fù)合物，從而減少COX-2的表達。

激活蛋白-1(activator protein, AP-1)轉(zhuǎn)錄因子家族是由Jun (c-Jun, JunB和JunD)和Fos蛋白家族(c-Fo、FOSB、FRA1和FRA2)二聚體組成，AP-1蛋白的二聚化需要與DNA結(jié)合，c-Jun是JNK的靶位，JNK磷酸化增加了c-Jun的轉(zhuǎn)錄活性。AP-1轉(zhuǎn)錄因子家族調(diào)控了炎癥反應(yīng)、細胞分化、增殖和凋亡等細胞過程。AP-1被MAPK活化后誘導(dǎo)了COX-2和 iNOS。Takada等人最近報道DSS誘導(dǎo)的小鼠實驗性結(jié)腸炎中AP-1家族成員表達升高[19]。Fos缺陷鼠較正常鼠對DSS易感性高，TNF-α、NF-κB等表達量增加。

4 總結(jié)

炎性因子、細菌復(fù)合物等多種因素能夠激活細胞外或細胞內(nèi)信號，涉及了諸多疾病如炎癥性腸病。在細胞內(nèi)MAPK信號通路主要以MAPKKK/MAPKK/MAPK為線路，通過復(fù)雜的細胞內(nèi)信號的傳導(dǎo)，介導(dǎo)各種IBD相關(guān)炎癥基因的轉(zhuǎn)錄和活化各種轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，構(gòu)成了一個功能多樣、反應(yīng)靈敏的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，促進炎癥的發(fā)生發(fā)展。因此，繼續(xù)了解轉(zhuǎn)錄因子在IBD的發(fā)病機制中的作用為靶向調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子活性的治療策略提供了希望。因此，預(yù)期的新方法是通過靶向調(diào)節(jié)分子通路下游促炎性因子介導(dǎo)的炎癥性腸病，如針對MAPK，NF-κB及其他IBD轉(zhuǎn)錄因子等特定的途徑，可能為治療IBD提供了新的機會。

[1] Jin Chen, Jianying Zhang, Junmei Cao,etal. Inflammatory MAPK and NF-κB signaling pathways differentiated hepatitis potential of two agglomerated titanium dioxide particles [J]. Journal of Hazardous Materials, 2016, 304(5): 370-378.

[2] Zhang J, Dou W, Zhang E,etal. Paeoniflorin abrogates DSS-induced colitis via a TLR4-dependent pathway [J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2014, 306(1):27-36.

[3] Galia Maik-Rachline, Rony Seger.The ERK cascade inhibitors: Towards overcoming resistance [J].Drug Resistance Updates, 2016,25:1-12.

[4] Hao Feng, Fnu Gerilechaogetu, Honey B. Golden,etal. p38α MAPK inhibits stretch-induced JNK activation in cardiac myocytes through MKP-1[J].International Journal of Cardiology, 2016,203(15) :145-155.

[5] Hana Park, Nam Ho Jeoung. Inflammation increases pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4) expression via the Jun N-Terminal Kinase (JNK) pathway in C2C12 cells [J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2016, 469(4): 1049-1054.

[6] Mitsuyama K, Suzuki A, Tomiyasu N,etal. Pro-inflammatory signaling by Jun-N-terminal kinase in inflammatory bowel disease[J]. Int J Mol Med, 2006, 17:449-455.

[7] Mehmet Coskuna, Jorgen Olsen, Jakob Benedict Seidelin,etal. MAP kinases in inflammatory bowel disease [J]. Clinica Chimica Acta, 2011, 412(7-8):513-520.

[8] Docena G, Rovedatti L, Kruidenier V,etal. Down-regulation of p38 mitogen-activated protein kinase activation and proinflamma-tory cytokine production by mitogen-activated protein kinase inhibitors in inflammatory bowel disease [J].Clinical & Experimental Immunology, 2010, 162: 108-115.

[9] Derek Wakeman M D, John E.Schneidei B S, Jingxia Liu PhD,etal. Deletion of p38-alpha mitogen-activated protein kinase within the intestinal epithelium promotes colon tumorigenesis [J].Surgery, 2012, 152(2):286-293.

[10] Hommes D, van den Blink B, Plasse T,etal. Inhibition of stress-activated MAP kinases induces clinical improvement in moderate to severe Crohn's disease [J].Gastroenterology, 2002, 122(1): 7-14.

[11] Chin A, Svejda B, Gustafsson B I,etal. The role of mechanical forces and adenosine in the regulation of intestinal enterochromaffin cell serotonin secretion [J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2012, 302(3):397-405.

[12] González-Mauraza H, Martín-Cordero C, Alarcón-de-la-Lastra C,etal. Anti-inflammatory effects of Retama monosperma in acute ulcerative colitis in rats [J]. J Physiol Biochem, 2014, 70(1): 163-172.

[13] Reinecke K, Eminel S, Dierck F,etal. The JNK inhibitor XG-102 protects against TNBS-induced colitis [J]. PLoS One, 2012, 7(3):30985.

[14] Kristensen N N, Olsen J, Gad M,etal. Genome-wide expression profiling during protection from colitis by regulatory T cells [J]. Inflamm Bowel Dis, 2008, 14(1):75-87.

[15] Levy D E, Darnell Jr J E. Stats: transcriptional control and biological impact [J]. Nat Rev Mol Cell Biol，2002,3:651-662.

[16] Kim S, Domon-Dell C, Wang Q,etal. PTEN and TNF-alpha regulation of the intestinal-specific Cdx-2 homeobox gene through a PI3K, PKB/Akt, and NF-kappaB -dependent pathway [J].Gastroenterology, 2002, 123(4):1163-1178.

[17] Calon A, Gross I, Lhermitte B,etal. Different effects of the Cdx1 and Cdx2 homeobox genes in a murine model of intestinal Inflammation [J].Gut，2007, 56:1688-1695.

[18] Mutoh H, Hayakawa H, Sakamoto H,etal. Homeobox protein CDX2 reduces Cox-2 transcription by inactivating the DNA-binding capacity of nuclear factor-kappaB [J]. J Gastroenterol, 2007, 42(9):719-729.

[19] Takada Y, Ray N, Ikeda E,etal. Fos proteins suppress dextran sulfate sodium-induced colitis through inhibition of NF-kappaB [J]. J Immunol, 2010, 184(10):14-21.

2016-4-13

國家自然科學(xué)基金項目(31372413)

潘娜(1991-)，女，碩士生，主要從事動物分子病原學(xué)研究，E-mail：751579895@qq.com

胡桂學(xué)，E-mail：guixue1964@126.com

R392

A

0529-6005(2016)11-0082-02