劉 曄綜述 趙林雙審校

MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在糖尿病腎病免疫機(jī)制中作用的研究進(jìn)展

劉 曄1綜述 趙林雙2審校

本文2010—10—20收到，2011—02—18修回，2011—03—02接受

越來(lái)越多的研究結(jié)果表明2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM）的發(fā)生與自身免疫機(jī)制有關(guān)，糖尿病腎?。―iabetic Nephropathy，DN）發(fā)病的免疫機(jī)制研究已成為T2DM研究的重點(diǎn)課題之一。絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen Activated Protein Kinase，MAPK）家族作為免疫家族中的一員，是DN不同信號(hào)通路的交匯點(diǎn)，在其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中扮演重要角色。本文就其目前研究進(jìn)展綜述如下。

1 MAPK的組成和調(diào)節(jié)

1.1 MAPK的組成

MAPK是聯(lián)系細(xì)胞膜受體與細(xì)胞內(nèi)重要調(diào)節(jié)靶目標(biāo)的重要傳遞者。在真核細(xì)胞中，已鑒定出四條MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：即細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶 （Extracellular Signal-regulated Protein Kinase，ERK）通路、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal Kinase，JNK）／應(yīng) 激 激 活 的 蛋 白 激 酶（Stress Activated Protein Kinase，SAPK）通路、p38 MAPK通路、ERK5／大絲裂素活化蛋白激酶-1（Big MAP Kinase-1，BMK-1）。它們被不同的細(xì)胞外信號(hào)激活，產(chǎn)生不同的效應(yīng)［2］。MAPK被活化后可磷酸化核轉(zhuǎn)錄因子和其它蛋白激酶等多種底物，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而參與細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、分裂及細(xì)胞間的功能同步等多種生理過(guò)程，并在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化等病理過(guò)程中起重要作用［3，4］。

1.2 MAPK活性的調(diào)節(jié)

MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路多級(jí)激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)包括順序激活的三個(gè)關(guān)鍵激酶：即MAPK激酶的激酶（Mitogen Activa-ted Protein Kinase Kinase Kinase，MAPKKK）→MAPK激酶（Mitogen Activated Protein Kinase Kinase，MAPKK）→MAPK。MAPKKK對(duì) MAPKK的蘇氨酸（Threonine，T）、酪氨酸（Tyrosine，Y）進(jìn)行雙位點(diǎn)磷酸化活化。這兩個(gè)磷酸化位點(diǎn)中間被一氨基酸隔開，構(gòu)成三肽基TXY。不同的MAPK亞族成員，其雙磷酸化位點(diǎn)之間的X殘基不同。MAPKK又通過(guò)雙位點(diǎn)磷酸化激活MAPK。每一種MAP—KK可被至少一種MAPKKK激活，每一種MAPK又可被不同的MAPKK激活，使MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)［5］。

以MAPK為核心的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是一個(gè)底物磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，受到蛋白激酶磷酸化與去磷酸化調(diào)節(jié)，磷酸化使其活化，而去磷酸化使其失活。調(diào)節(jié)MAPK磷酸化的主要是絲裂原蛋白激酶磷酸酶（Mitogen Activated Protein Kinase Phos-phatase，MKPs）。MKPs在靜息狀態(tài)的細(xì)胞中是不表達(dá)的，只有在受到如氧化應(yīng)激、絲裂原、紫外照射等的刺激下才被誘導(dǎo)，并且在轉(zhuǎn)錄水平上受到多種因素的調(diào)節(jié)，以不同方式、不同程序誘導(dǎo) MKPs的表達(dá)［6］。且現(xiàn)已證實(shí)，涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞膜受體中最大的家族—G蛋白偶聯(lián)受體（G-pro-tein-coupled-receptor，GPCR）與 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)高度相關(guān)，且介導(dǎo)一系列免疫反應(yīng)，導(dǎo)致組織損傷。正是這種表達(dá)而產(chǎn)生不同的病理效應(yīng)，因此成為研究疾病發(fā)生發(fā)展所要關(guān)注的重點(diǎn)。

2 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與DN的關(guān)系

2.1 高糖環(huán)境誘導(dǎo)DN與MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

DM是一種發(fā)病機(jī)制復(fù)雜的內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病。目前對(duì)其并發(fā)癥DN的研究主要集中于高糖環(huán)境對(duì)DN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的影響，如可經(jīng)蛋白質(zhì)非酶糖化、多元醇通路激活、二酰基甘油（Diacyl Glycerol，DAG）—蛋白激酶C（Protein Kinase C，PKC）通路以及氧化應(yīng)激等環(huán)節(jié)導(dǎo)致DN等并發(fā)癥的發(fā)生，并且這些病理環(huán)節(jié)都可致MAPK激活，進(jìn)而磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，參與并發(fā)癥的發(fā)生［6～8］。但是有研究發(fā)現(xiàn)，有些多年血糖未控制在良好水平的DM患者未患DN，而某些初發(fā)的DM患者已經(jīng)出現(xiàn)DN的臨床癥狀，表明DN發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，僅用血液動(dòng)力學(xué)障礙、高血糖等解釋尚難定論。最近研究發(fā)現(xiàn)自身免疫機(jī)制參與DN的發(fā)生。

2.2 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)通路在DN中的作用

目前，DN致病機(jī)制研究中有關(guān) MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等的作用已有報(bào)道，尤其備受關(guān)注的是p38MAPK和JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。而對(duì)ERK通路的研究甚少。DN機(jī)制在p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面主要集中于研究p38MAPK及其下游轉(zhuǎn)錄因子，如環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（c AMP Response Element-Bingding protein，CREB）、轉(zhuǎn)錄活化因子-1（Activating Transcription Factor-1，ATF-1）、轉(zhuǎn)錄活化因子-2（Activating Transcription Factor-2，ATF-2）、轉(zhuǎn)錄激活因子ETS樣蛋白-1（ETS-like-1，ELK-1）等的表達(dá)及其與腎小球肥大、細(xì)胞外基質(zhì)積聚的關(guān)系，以及由p38MAPK 通 過(guò) 調(diào) 節(jié) 轉(zhuǎn) 化 生 長(zhǎng) 因 子—β1（Transforming Growth Factor-βl，TGF-βl）、基質(zhì)金屬蛋白酶活性及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)等多種途徑影響纖維連接蛋白、Ⅳ型膠原的生成而影響DN進(jìn)程等［9，10］。而JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面主要研究JNK-c-Jun信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路經(jīng)血管緊張素Ⅱ（AngiotensinⅡ，AngⅡ）誘導(dǎo)的腎小球系膜細(xì)胞（Glomerular Mesangial Cell，GMC）對(duì)增殖細(xì)胞周期的調(diào)控、與 TGF-βl的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)系及其介導(dǎo)TGF—βl誘導(dǎo)系膜細(xì)胞過(guò)度分泌纖維結(jié)合蛋白（Fibronectin，F(xiàn)N），從而誘發(fā) DN 等［11，12］。

高糖培養(yǎng)GMC，與正常濃度葡萄糖培養(yǎng)時(shí)相比，MAPK（包括ERK和p38MAPK）的磷酸化和活性顯著升高［13］。但高糖培養(yǎng)GMC中未見(jiàn)JNK激活的報(bào)道，如Kang等［14］研究指出短期（48h）高糖（40m M）作用不能引起原代培養(yǎng)GMC中JNK的磷酸化和活化。提示p38MAPK與ERK可能與DN的發(fā)生與發(fā)展有關(guān)，而JNK與其無(wú)關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)在高血糖狀態(tài)下，DAG合成增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)DAG含量升高，進(jìn)而激活PKC，影響MAPK通路。用PKC抑制劑Cal-phostin C或下調(diào)PKC活性都能抑制高糖所引起的ERK活性升高［15］，但是用PKC抑制劑GF109203X不能阻止高糖所引起的p38 MAPK活性升高［16］。提示高糖時(shí)ERK通路可能以PKC依賴方式激活，而p38MAPK則以PKC非依賴方式激活。因此，p38MAPK雖可介導(dǎo)DN的發(fā)病與腎基質(zhì)的積聚，但因其是PKC非依賴方式激活而與GPCR介導(dǎo)的DN無(wú)關(guān)。而ERK通路因其可能以PKC依賴方式激活而與GPCR介導(dǎo)的DN高度相關(guān)。DN病人腎活檢免疫組化結(jié)果表明，糖化白蛋白（Glycated Albumin，GA）在正常葡萄糖濃度時(shí)即可提高腎小管細(xì)胞（Renal Tubular Cells，RTC）ERK活性和血管平滑肌細(xì)胞ERK和p38MAPK活性，因此成為進(jìn)一步探討DN發(fā)病機(jī)制的研究熱點(diǎn)。

3 GPCR與MAPK通路的關(guān)聯(lián)效應(yīng)

GPCR包括AT1、α1、β1、M2受體等，是涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞膜受體中最大的家族，它們介導(dǎo)的信號(hào)不僅涉及視覺(jué)調(diào)控，而且參與腎臟功能和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答［17］。Gouwy等［18］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受體受到反復(fù)刺激后通過(guò)內(nèi)化機(jī)制產(chǎn)生自身抗體而具有病理激動(dòng)劑樣活性，通過(guò)相應(yīng)受體引起病理效應(yīng)，導(dǎo)致自身免疫反應(yīng)，引起相應(yīng)組織損傷。且這些GPCR自身抗體可模擬正常的生理信號(hào)如AngⅡ、腎上腺素等，激動(dòng)相應(yīng)GPCR，發(fā)揮與其相似的作用。

G蛋白由α、β、γ三個(gè)亞基組成，GPCR與配體（激動(dòng)劑）結(jié)合后，Gα轉(zhuǎn)為與三磷酸鳥苷（Guanosine Triphosphate，GTP）結(jié)合的活化形式，并與Gβ、Gγ解離。GαGTP通過(guò)Gq蛋白，激活磷脂酶 C（Phospholipase C，PLC），產(chǎn)生雙信使DAG 和三 磷 酸 肌醇 （Inositol 1，4，5-Triphosphate，IP3）。DAG可激活PKC，而MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的ERK通路可能以PKC依賴方式激活，因而提示GPCR可能與ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路高度相關(guān)，即GPCR→PLC→DAG→PKC→MAPKKK→MAPKK→MAPK→轉(zhuǎn)錄因子→細(xì)胞增殖、分化。

賀紅焰等［19］報(bào)道ERK／c-Fos通路參與 Ang1～Ang7抑制AngⅡ誘導(dǎo)的大鼠GMC的增殖。但尚未發(fā)現(xiàn)在DN中GPCR與ERK的相關(guān)研究報(bào)道。因此，免疫機(jī)制在DN與GPCR介導(dǎo)的ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的作用值得進(jìn)一步探討。

4 GPCR介導(dǎo)DN的MAPK通路研究方法

DN的病理特點(diǎn)是腎小球的肥大和以系膜區(qū)為主的細(xì)胞外基質(zhì)的積聚，GMC作為DN致病因子作用的主要靶細(xì)胞，其分泌FN常常被用來(lái)作為基質(zhì)積聚程度的一個(gè)指標(biāo)［20］。MAPK 中的 ERK 可以磷酸化激活 ELK-1，ELK-1繼而增加c-fos的表達(dá)，提高轉(zhuǎn)錄激活蛋白（AP-1）與DNA的結(jié)合能力［21，22］?？捎猛凰厥聚櫡y(cè)定 MAPK活性，用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（Enzyme-linked Immunosorbent Assay，ELISA）法測(cè)定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血清中FN的含量，用免疫細(xì)胞化學(xué)方法檢測(cè)c-fos的表達(dá)。上述方法中檢測(cè)到GMC的ERK活性提高，血清中FN及c-fos的含量增加，表明GPCR介導(dǎo)的ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與DN的發(fā)生發(fā)展過(guò)程具有重要臨床意義。

5 小結(jié)

MAPK作為信號(hào)通路上的一個(gè)重要成分，可將刺激信息傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的各種生物活動(dòng)。且與以PKC依賴方式激活的ERK通路高度相關(guān)，繼而介導(dǎo)DN等DM并發(fā)癥。隨著對(duì)MAPK家族與DM并發(fā)癥關(guān)系的進(jìn)一步深入研究，特別是GPCR介導(dǎo)的DN與ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的相關(guān)研究，后者將有可能成為預(yù)防與治療DN的一個(gè)新的靶點(diǎn)，并且意義重大。

本文作者簡(jiǎn)介：

劉 曄（1986～），女，漢族，碩士研究生，主要從事糖尿病血管并發(fā)癥等的研究

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R587.2 Q257

A

1005—1740（2011）02—0071—03

1南方醫(yī)科大學(xué)，郵政編碼 廣州510510；2廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院內(nèi)分泌科； 通訊作者：趙林雙，E-mail：zls7111＠ya-hoo.com.cn

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