唐姣 綜述，何振華審校

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，湖南衡陽421000）

MAPK信號通路與肺纖維化研究進展

唐姣 綜述，何振華△審校

（南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，湖南衡陽421000）

肺纖維化；蛋白激酶類；信號傳導(dǎo)；綜述

目前，肺纖維化的發(fā)病機制不明確且缺少有效治療方法，通常是許多慢性肺部疾病的最終表現(xiàn)。其病理特點主要是肺成纖維細(xì)胞（fibroblast，F(xiàn)B）不斷增生和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）過度沉積，最后造成肺組織結(jié)構(gòu)的破壞，最終導(dǎo)致慢性呼吸衰竭［1-2］。肺纖維化的發(fā)病過程與不同細(xì)胞因子及信號通路密切相關(guān)，其中絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路的表達(dá)與之關(guān)系甚密。MAPK是生物體內(nèi)傳遞信號的關(guān)鍵途徑之一，能調(diào)控多種炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子的表達(dá)，在FB增生和ECM沉積中具有關(guān)鍵作用。很多研究表明，阻斷這條信號通路可抑制ECM、降低FB增殖和活化速度，進而延緩或逆轉(zhuǎn)肺纖維化過程。本文根據(jù)研究現(xiàn)狀，就MAPK信號通路及其與肺纖維化的關(guān)系作一綜述。

1　MAPK信號通路

MAPK信號通路是目前發(fā)現(xiàn)的一類最主要的生長信號調(diào)節(jié)蛋白，是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核聯(lián)系的樞紐，使細(xì)胞對外界環(huán)境變化給予應(yīng)答，在細(xì)胞生長、分化、發(fā)育及神經(jīng)功能、免疫應(yīng)答等生理過程中具有重要調(diào)節(jié)作用。哺乳動物中MAPK家族主要分為三大類，即細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK）和p38MAPK。MAPK的激活途徑很保守［3］，特異性刺激因素激活下游MAPK激酶激酶（MAPK kinase kinases，MAP3Ks），活化的MAP3Ks磷酸化絲氨酸（Ser）和蘇氨酸（Thr）而激活MAPK激酶（MAPK kinases，MAP2Ks），活化的MAP2Ks磷酸化Thr和Tyr雙位點最大激活MAPK。每個MAPKK（又名MEK）激活的MAPK信號不同，MEK1、MEK2激活ERK1/2，MEK3、MEK6激活p38 MAPK，而MEK4則能同時激活JNK和p38 MAPK，從而保證MAPK正?；罨a(chǎn)生特定生理效應(yīng)。

然而每條級聯(lián)信號的特異性傳導(dǎo)取決于上游激酶與下游底物之間的獨特作用，不同亞族底物特異性不同，且可被不同外界刺激調(diào)節(jié)。ERK信號通路的激活原主要為不同生長因子和細(xì)胞因子［4］，在細(xì)胞生長、增殖及分化等過程中發(fā)揮作用；而JNK和p38 MAPK則通常被一些炎性細(xì)胞因子或外界壓力所活化，主要調(diào)控細(xì)胞因子的表達(dá)和編程性細(xì)胞死亡。

2　MAPK信號通路的轉(zhuǎn)位入核

活化后的MAPK信號移位入核，各自發(fā)揮相應(yīng)生理效應(yīng)。關(guān)于如何轉(zhuǎn)位入核方面對ERK信號通路有較多研究，也提出了很多機制［5-6］。活化前的MAPK停留于細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞核中也有一定的分布，可被表皮生長因子、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）等激活，再進入細(xì)胞核內(nèi)激活目的基因。在MEK磷酸化作用下ERK信號從MEK中解離出來，并快速轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核。且ERK被酪蛋白激酶2結(jié)合于核轉(zhuǎn)運蛋白Imp7的核易位信號磷酸化后其進入細(xì)胞核內(nèi)則變得容易［5-7］。核孔復(fù)合體（包括Nup50、Nup153、Nup214）的組成成分就是ERK的底物，表明ERK可直接調(diào)節(jié)核孔滲透性和潛在調(diào)節(jié)入核轉(zhuǎn)運［8］。含經(jīng)典核定位序列的核蛋白可輔助ERK、JNK轉(zhuǎn)位入核。膽綠素還原酶是ERK的一種核轉(zhuǎn)運體［9］，但也有報道，JNK的核積累可因其與核轉(zhuǎn)錄因子c-Jun相互作用而得到增強，但是不是c-Jun直接將JNK帶入到細(xì)胞核或僅因為JNK信號的定位點就在細(xì)胞核內(nèi)，目前尚不清楚［10］。

同源二聚體的形成對MAPK信號通路的移位入核具有重要生理功能。有研究表明，磷酸化的ERK2和磷酸化或未磷酸化的ERK2可結(jié)合為同源二聚體，然后進行轉(zhuǎn)位入核，且只發(fā)生磷酸化但沒有二聚體化的ERK2突變體不能入核。同樣p38MAPK亞族之間也能形成同源二聚體，而如何影響定位尚不清楚。JNK亞型——JNK2α2同源二聚體介導(dǎo)的核轉(zhuǎn)位已有報道，但確切機制仍有待于闡明。此外Mxi2是p38α的剪接變體，結(jié)合于ERK和核孔蛋白上［11］，可在生長信號刺激下促進ERK轉(zhuǎn)位入核，一旦進入核內(nèi)，Mxi2能防止活化后ERK去磷酸化，從而增強ERK在細(xì)胞核內(nèi)的作用［12］。

3　MAPK信號通路對肺纖維化的影響

3.1p38MAPK信號通路p38 MAPK是于1993年由Brewster等首先發(fā)現(xiàn)的，目前已報道存在6個異構(gòu)體，分別為p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ，肺內(nèi)主要為p38δ，p38MAPK信號通路作為MAPK家族中重要的一員，靜息狀態(tài)主要散在分布于細(xì)胞質(zhì)，在受到低氧、紫外線等因素刺激后可發(fā)生磷酸化，并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性及細(xì)胞因子的合成對炎性反應(yīng)的調(diào)控和創(chuàng)面愈合具有關(guān)鍵性作用［13］。p38MAPK激活后可促進腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白介素-8（interleukin-8，IL-8）、IL-1b、IL-6等多種促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)和釋放，使炎性反應(yīng)調(diào)控失衡，導(dǎo)致級聯(lián)“瀑布”反應(yīng)［14-15］。p38MAPK信號通路在被這些炎性細(xì)胞因子活化的同時也可影響多種細(xì)胞因子的產(chǎn)生，如p38MAPK激活后可促進單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α、IL-1等炎性細(xì)胞因子，還可活化很多炎癥細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞的炎性聚集很大程度上依賴p38MAPK的激活，而應(yīng)用p38MAPK抑制劑能顯著抑制中性粒細(xì)胞趨化性黏附和超氧化物的產(chǎn)生，減輕炎性反應(yīng)。一方面炎性細(xì)胞因子（IL-1β、TNF-α）可通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化，進而促進組織細(xì)胞凋亡，激活p38MAPK信號通路而發(fā)揮作用；另一方面p38MAPK磷酸化促進核因子-κB活化并轉(zhuǎn)位入核，進而刺激TNF-α等炎性細(xì)胞因子大量合成［16］。有研究表明，玻璃纖維能誘導(dǎo)原代肺泡巨噬細(xì)胞內(nèi)MAPK信號通路中的ERK，導(dǎo)致p38MAPK磷酸化，而p38MAPK可激活轉(zhuǎn)錄因子——c-Jun，從而導(dǎo)致其與TNF-α基因啟動子位點結(jié)合調(diào)控TNF-α基因表達(dá)。表明p38MAPK參與了炎性細(xì)胞因子對肺纖維化的調(diào)控。

3.2ERK信號通路目前在MAPK信號通路中研究較清楚的一條是ERK信號通路包括5個亞族，其中ERK1、ERK2是2個主要成員，主要分布于細(xì)胞質(zhì)中，接受NGF、Ras、Raf、MEK順序激活而轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，對轉(zhuǎn)錄因子磷酸化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性。在肺纖維化的人或動物模型中活化的ERK1/2信號蛋白表達(dá)上調(diào)，加入其抑制劑后明顯減弱肺纖維化程度，說明該信號通路參與了肺纖維化過程。

3.2.1ERK信號通路對FB增殖、凋亡及膠原增生的影響ERK1/2信號通路的激活與很多致纖維化因子及激酶有關(guān)，如轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、FB生長因子、PDGF、基質(zhì)金屬蛋白酶等。采用免疫沉淀激酶分析及Western blotting證實，TGF-β誘導(dǎo)人FB堿性成纖維生長因子（bas-is fibroblast growth factor，bFGF）的蛋白表達(dá)和釋放，進而誘導(dǎo)ERK磷酸化，而該作用可被ERK信號通路的非特異性抑制因子——PD98059顯著抑制。TGF-β1可增加NIH3T3 FB中ERK1的活性，同時增加GTP與Ras的結(jié)合，顯性失活的ERK1可減弱TGF-β1刺激的纖溶酶原激活物-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）和Ⅰ型膠原增強子的作用。表明ERK1參與了TGF-β1對PAI-1和Ⅰ型膠原增強子的上調(diào)作用并刺激ECM的沉積。另外有研究表明，PAI-1可通過激活鈣、ERK、蛋白激酶B信號通路等抑制FB凋亡［17］。表明ERK信號通路在FB增殖、凋亡及Ⅰ型膠原增生方面具有重要作用，若限制該信號通路活性可抑制FB增殖并減少ECM的生成。

3.2.2ERK信號通路對血管新生的影響刺激血管生長因子和抑制血管生長因子的精妙平衡可調(diào)控血管新生，一旦這種平衡被外界因素打破則導(dǎo)致血管新生［18］。有研究發(fā)現(xiàn)，在特發(fā)性肺纖維化患者中存在廣泛血管新生，且ERK信號通路參與了肺血管新生。血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）高表達(dá)時可強烈激活ERK1/2，導(dǎo)致血管發(fā)生形態(tài)學(xué)變化。內(nèi)皮抑素是已知最強的血管生成抑制劑，Wan等［19］研究表明，內(nèi)皮抑素可阻斷VEGF/Flk-1信號和減少ERK1/2磷酸化，給予血管內(nèi)皮抑素治療可減少VEGF的表達(dá)和誘導(dǎo)ERK1/2脫磷酸化，導(dǎo)致新形成血管收縮［20］。

3.3JNK信號通路在研究紫外線輻射下細(xì)胞的一系列生物過程（紫外線反應(yīng)）時發(fā)現(xiàn)了JNK這種重要的蛋白激酶，其主要作用是調(diào)節(jié)c-Jun等活化蛋白磷酸化；通過轉(zhuǎn)錄和非轉(zhuǎn)錄依賴形式活化下游核轉(zhuǎn)錄因子，主要介導(dǎo)應(yīng)激狀態(tài)下及器官發(fā)育期細(xì)胞改變，且在炎癥、癌癥、纖維化等研究領(lǐng)域成為熱點。JNK信號通路參與了神經(jīng)細(xì)胞、干細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞凋亡的發(fā)生。最近有研究進一步發(fā)現(xiàn)，在特發(fā)性肺纖維化細(xì)胞凋亡中JNK信號通路與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切［21］。JNK信號通路可促進細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致肺纖維化，其促進凋亡的可能機制：（1）通過上調(diào)p53、Bax、Fasl、TNF等促凋亡蛋白的表達(dá)，促進細(xì)胞凋亡；（2）作用于線粒體，促使細(xì)胞色素C釋放入細(xì)胞質(zhì)并與半胱天冬酶-9（caspase-9）結(jié)合，最終激活caspase-3，從而激活caspase-3級聯(lián)反應(yīng)，與凋亡底物結(jié)合引起細(xì)胞凋亡。曹鳳菊等［22］研究表明，在博來霉素誘導(dǎo)的肺間質(zhì)纖維化模型中p-JNK、caspase-3表達(dá)增強，而給予JNK信號通路特異性抑制劑后表達(dá)減少，肺纖維化程度減輕，說明JNK信號通路參與了肺纖維化過程，且發(fā)揮了促細(xì)胞凋亡作用。

4　展望

目前，肺纖維化發(fā)病機制尚不明確，涉及多因子、多信號通路相互作用，MAPK信號通路是重要的信號通路之一，其主要通過調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)、促進細(xì)胞凋亡、參與血管新生等多種途徑在肺纖維化發(fā)病方面具有關(guān)鍵作用，且不同MAPK級聯(lián)信號通路又扮演了不同角色，功能獨立，但卻有所交匯，無疑這條信號通路在肺纖維化方面發(fā)揮著重要作用。JNK信號通路主要通過介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，對肺纖維化過程進行調(diào)控；而ERK和p38MAPK信號通路的活化參與了多種炎性細(xì)胞因子和致病因素導(dǎo)致的肺纖維化過程。隨著MAPK信號通路3條主要途徑在肺纖維化中研究的不斷深入，進一步確定其在肺纖維化發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及其分子機制對尋求新的抗肺纖維化藥物具有重大意義。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.12.022

A

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（2016-01-18）