糖皮質激素的信號轉導系統

摘 要:糖皮質激素(glucocorticoid，GC)是由腎上腺皮質分泌的甾體激素，糖皮質激素具有調節免疫、代謝、滲透壓、生長發育等多種生理和藥理作用，并參與行為和認知過程的調節。就糖皮質激素受體(GR)因子在GC信號通路中的地位、組成與分類、作用機制與結構特點、與臨床疾病的關系及GR的最新研究進展作一綜述。

關鍵詞：受體及信號轉導（Receptor And Signal Transdution）;糖皮質激素(GC); 糖皮質激素受體(GR);MAPK信號傳導通路

中圖分類號：R458+.4文獻標識碼：A文章編號：1673-2197（2007）12-021-04

糖皮質激素(GC)是一種甾體類激素，通過膜受體快速激活細胞內信號傳導通路的機制，主要涉及ERK，JNK／SAPK和P38等MAPK家族的重要成員。GC在許多細胞中對ERK起抑制作用；在不同的細胞中，GC能激活JNK或抑制其活性，即具有一定的細胞特異性；GC還直接或間接地激活P38途徑。GC激活MAPK介導的信號傳導通路，產生一系列生物學效應，如抑制細胞的生長和繁殖，介導細胞的凋亡等。GC與細胞內糖皮質激素受體(GR)結合，選擇性地啟動GC依賴性基因網絡，從而發揮多種生物學效應。許多非受體類蛋白質參與了GC信號通路的轉導，其中，GR協同調節因子日益受到重視和關注。協同調節因子主要通過改變染色質構型，介導GR與其它轉錄因子和調節蛋白的相互作用來調節基因的轉錄，構成了GC信號通路的一個新環節。本文就該類因子在GC信號通路中的地位、組成與分類、作用機制與結構特點、與臨床疾病的關系及GR的最新研究進展作一綜述。

1 MAPK信號傳導通路

早在上世紀80年代末期因能使微管連接蛋白(MAP)的絲／蘇氨酸磷酸化而被發現。它廣泛存在于從酵母到哺乳動物的細胞中。哺乳動物中的MAPK家族包括4個亞族：ERK，SAPK／JNK，P38 MAPK，以及新發現的ERKS／BMK1(酵母中還有第5個亞族ERK3／4)。這些激酶的信號通路具有高度保守性，即通過3個激酶的級聯反應將信號從細胞外傳至細胞核。據報道ERK可能與生理性信號傳導有關，而P38和JNK／SAPK則主要參與傷害性應激信號的傳導。MAPK被激活后有3個去向：①留在胞質中，激活其它蛋白激酶；②使細胞骨架成分磷酸化；③轉位入核，磷酸化轉錄因子，

調控基因表達。如果外界刺激過強，信號轉導通路則導向細胞凋亡。

2 GC對MAPK信號通路的作用

近年來，GC的快速作用和非基因組機制引起了學術界和醫學界的廣泛重視。GC通過膜受體快速激活細胞內信號傳導通路，尤其是MAPK家族，而其中的膜受體(GR)起著舉足輕重的作用。研究發現GR存在2種亞型：GRα和GRβ，它們是由GR原始轉錄體經不同的剪切而形成的。結構上的區別僅在于GRβ的C端比GRα少了35個氨基酸殘基，從而導致GRβ在功能上不能與GC結合，也無轉錄激活功能，而且它們在不同的組織和器官中的分布也存在差別。另有報道說，GRβ與經典的GRα不同，它定位在細胞核中，GRβ可能是GRα的內源性抑制劑，但GR對GR轉錄活性的拮抗有待于進一步研究。在GC的信號轉導過程中，磷酸化過程扮演著十分重要的角色。MAPK的絲／蘇和酪氨酸磷酸化是其中的關鍵。由于正釩酸鈉(酪氨酸蛋白磷酸酶抑制劑)能完全改變Dex的作用，而氟化鈉(絲／蘇氨酸蛋白磷酸酶的抑制劑)卻不能，從而有力地證明了酪氨酸蛋白磷酸酶在對MAPK活性和MBA-15.4細胞增生的調控中起重要作用，Dex抑制細胞生長、繁殖正是通過這一酪氨酸蛋白磷酸酶的途徑。而在ASM細胞中J Gc不能激活ERK，細胞的分裂受到抑制，細胞周期蛋白D1的表達也被抑制。可見GC可以通過作用于MAPK幾條通路中的上游或下游的不同成分，產生不同的生物學效應。

2.1 GC對MAPK上游成分的作用

在MAPK介導的信號傳導通路中，MAPK的上游成分很多，包括：Ras、cdc42、Raf、MEK等。GC與細胞因子或應激原作用，影響MAPK及其上游成分的活性。如地塞米松可抑制許多促、抗炎因子的活性，阻斷OSM(制瘤素M，IL-6家族的成員)的誘導作用73。另外，GC與各種細胞因子之間存在相互作用：細胞因子誘導GC的分泌；GC反過來抑制其合成，阻斷其細胞凋亡作用。

p44／p42ERK通路。GC能抑制ERK通路上游的ras和raf的活性。有文獻報道，Grb2和P21(ras)能結合到活化的酪氨酸蛋白激酶生長因子受體上，引起激酶Raf下游包括Erk的活化，從而促進cPLA的活化和花生四烯酸的釋放，但Dex卻能阻斷Grb2結合到活化的表皮生長因子受體上去，抑制免疫細胞的活性_5J。具體機制是：Dex阻斷Grb2，p21(ras)和raf的募集，也可能是Dex誘導內源性ras和p85的募集J。不過，GC對信號傳導通路的作用，是否以對信號分子募集的影響開始，還需進一步證實。游走抑制因子對GC的免疫抑制有負反饋作用。在NIH 313成纖維細胞中，MIF經一個依賴PKA和p44／p42ERK的途徑，調節cPLA的活性，引起前列腺素、白三烯的合成，從而逆轉GC的抑制效應。GC還能誘導A-raf啟動子的活化。人A-raf啟動子區域包括了3個GC受體反應元件(GRE)：GRE1，GRE2，GRE3(圖1)，分別定位于-17，-34，-168。在Hela細胞中，A-raf啟動子的活性是Dex誘導的，在Dex的作用下，GR通過一種非協同效應與A-raf啟動子區域形成蛋白質—DNA復合體，因此GR與A-raf啟動子區域之間存在密切的聯系：A-raf啟動子中的GRE／PRE序列的點突變也會特異地去除Dex的誘導。另外，GR以不同的親和力與A-raf中的GRE／PRE反應元件相互作用，其中GRE-1與GR的親和力較低，它可能會與另一種轉錄因子相互作用J。所以，A-raf啟動子部分地受GR的調控，由此看出，GC的作用與MAPK通路密切相關。

JNK／SAPK通路。在RAW 264.7細胞中，Dex能抑制LPS對JNK／SAPK的激活J。LPS是革蘭氏陰性菌的主要成分，是重要的促炎物質，從文獻上來看，LPS能激活MAPK家族的幾乎所有成員。LPS能激活巨噬細胞產生TNF-Ot，并在轉錄和翻譯水平上受MAPK信號轉導系統的調控，特別是JNK／SAPK通路。Dex能通過阻斷山梨糖醇(sorbito1)對JNK／SAPK的活化作用，使SAPK-p，SAPK.pK.A激酶發生缺失，進而阻斷細胞因子TNF-Ot的表達J。相反，野生型SAPK.B能解除Dex對TNF-Ot的表達的抑制。而LPS對ERK和p38通路的激活，卻不受Dex的抑制。

p38通路。GC對P38通路的作用較復雜：Dex既通過抑制p38活性而影響B球蛋白-cox(環氧合酶).2的mRNA的穩定性_l；Gc還能直接激活p38通路，引起h-Sgk的基因表達，從而介導對高滲的應答。

其它上游因子在多發性骨髓瘤細胞凋亡的研究中發現：由Dex誘導的信號途徑，雖然與SAPK／JNK，P38激酶的活化無關，但能引起生長相關蛋白激酶(如P )活性的明顯降低，且能被IL-6抑制。而由電離輻射誘導的OCI-MYS MM細胞的凋亡途徑，則與SAPK／JNK，P38的激活有關。

2.2 GC對MAPK下游因子的作用

MAPK的下游因子主要是些轉錄因子和核蛋白(如P53、CREB、ATF-2、CHOP)，及胞漿蛋白(如cPLA)。GC能抑制人A549的腎癌細胞和NIH 313細胞中cPLA的活性。5J.GC還能作用于ERK途徑的下游或旁路J，拮抗凝血酶作用，使細胞周期蛋白D的mR-NA和蛋白水平降低，使成視網膜細胞瘤蛋白磷酸降低。

3 MAPK 通路對GC的作用

GC能通過作用于MAPK通路中的某一成份，而調節細胞的各種生物學作用；反過來，MAPK通路對GC的合成也有一定的功能。類固醇生成因子(SF 1)是一種孤兒核受體。SF．1介導的轉錄依賴于絲氨酸殘基203的磷酸化。該絲氨酸殘基定位于蛋白質的一個主要區域(AF-1)，是Erk的一種主要底物。因而，SF.1的活化可能是由MAPK信號途徑介導的，即ERK使AF1磷酸化，增強了輔助因子結合到配體結合位點(LBD)上的能力。類固醇激素的合成受多條信號通路調節，其中包括MAPK途徑。總之，MAPK對SF一1的修飾和隨后增強核受體輔助因子的結合，把胞外信號和類固醇、多肽激素的合成有機聯系起來。MAPK還可以直接磷酸化GR，使其調節轉錄活性減弱；而細胞周期依賴性蛋白激酶(CDK)復合體卻能使GR調節轉錄作用增強。這是由于CDK和MAPK磷酸化GR的位點不同：MAPK能磷酸化蘇氨酸殘基171和絲氨酸殘基246，CDK能磷酸化絲氨酸殘基224和232，從而造成GR被磷酸化后起不同的作用。在人滑液纖維細胞中，Nimesu-lide(NIM)能使GR磷酸化和調節轉錄活性增強(圖2)。研究表明，NIM對GR結合位點的數量沒有影響，也不影響細胞GR蛋白的水平或核質穿梭，但能顯著地增強MAPK的磷酸化，MAPK再使GR磷酸化，GR與GRE結合，啟動一系列相關基因的轉錄。從而揭示了NIM(一種非固醇類抗炎藥物)的抗炎效應，說明其可能與GR的活化相關。

GC廣泛用于治療腎病綜合征、哮喘、自身免疫性疾病和某些血液系統腫瘤，然而其治療過程中出現的原發性和繼發性耐藥現象還有待解決。關于GC抵抗綜合征的發生機制有多種解釋，包括GR與GC親和力下降、HSP90、HSP70表達水平的改變、血清脂皮素抗體水平增高以及GC代謝動力學的改變等等。近年來隨著對協同調節因子認識的不斷深入，發現它在決定機體組織對GC的敏感性中有著不可忽視的作用，有研究表明，細胞內協同調節因子的比例失衡是引起GC抵抗的重要原因之一。Kino等發現細胞內CBP和P300相對濃度的不平衡影響組織對GC的敏感性；ttelman等則認為細胞DRIP150、DRIP205的比例失調會影響組織對GC的反應性。此外，在其它NR功能研究中得到的結論對GC抵抗產生的原因也有一定的提示作用。Cote等對維甲酸治療急性早幼粒細胞白血病過程中出現繼發耐藥的病例進行研究，發現維甲酸受體的突變引起CoRs釋放與CoAs募集困難，認為這是發生維甲酸抵抗的原因。而SRC-l對GC效應的發揮同樣是必需的，雖然尚未對GR進行類似的研究，但上述證據可以為協同調節因子在GC抵抗發生中的作用提供借鑒。以協同調節因子作為靶標進行干預治療，可能是逆轉激素抵抗綜合征的一種新思路。

4 糖皮質激素受體(GR)的研究進展

糖皮質激素(GC)參與許多生理過程的調節，包括生長發育、能量代謝、水電解質平衡、炎癥與免疫反應以及應激等等，而這些效應是通過活化細胞內相應的糖皮質激素受體(GR)來實現的。GR屬于核受體(nuclear receptor，NR)超家族成員，是一種GC依賴的核轉錄因子。GR與激素結合后，識別并結合于靶基因上游的一段特定核苷酸序列——糖皮質激素反應元件(gluoooorticoid reactive element)，募集基礎轉錄復合物(basal transcription machinery，BTM)和多種調節蛋白，啟動或抑制目的基因的表達，從而發揮生物學效應。這一過程的每個步驟均需要許多非受體蛋白的參與，包括熱休克蛋白(HSP)90和各種調節因子it。其中，協同調節因子在GR與BTM之間的微調作用及其意義已被廣泛關注。目前認為，協同調節因子對GC效應的發揮是必不可少的，并且可能決定著組織對GC的敏感性。至今發現的協同調節因子大多是非特異性的，它們對GR 以外的其它NR也有調節作用，并且在多種組織中廣泛表達。然而最近發現了一些具有受體和組織類型特異性的協同調節因子，為各種組織對GC敏感性的差異和許多疾病的發生提供了新的解釋。

在糖皮質激素受體(GR)研究領域方面：第二軍醫大學長征醫院內分泌科研究了腎上腺皮質功能紊亂患者外周血白細胞GR的改變，發現庫欣綜合征患者外周血多形核白細胞GR明顯升高，阿狄森病和席漢綜合征患者GR明顯降低，其效應指標氫化可的松對多形核白細胞的趨化移動的抑制率也呈現一致的變化，表明這些疾病GR改變具有臨床意義。第二軍醫大學長海醫院腎內科探討了糖皮質激素對腫瘤壞死因子(TNF-)誘導后腎小球系膜細胞表達細胞間粘附分子(ICAM-1)增加的抑制作用，以及GR阻斷劑對其的影響，結果顯示經TNF-作用后，腎小球系膜細胞表達ICAM-1升高，(TNF．d+地塞米松)組較TNF-d組降低，(TNF-d+GR阻斷劑)組與TNF-組相比差異無顯著性，(TNF．d+地塞米松+GR阻斷劑)組顯著高于(TNF．d+地塞米松)組，因此TNF.d誘導的ICAM.1基因的轉錄和GR介導的抑制效應可快速改變細胞表面ICAM-1蛋白的表達，從而影響炎癥過程的變化。上海市閘北區中心醫院發現甲狀腺功能減退和橋本甲狀腺炎患者GR均明顯降低，其效應指標也發生一致的改變。第二軍醫大學長征醫院、上海市大場醫院等在此領域也進行了大量的研究，取得了眾多的研究成果，如發現糖尿病患者外周血白細胞GR降低，并伴隨其效應指標的相應改變，胰島素抵抗者外周血單個核白細胞GR顯著高于胰島素敏感者，肝硬變患者的虛證和實證與白細胞GR含量及血漿皮質醇濃度有關，無論是細菌感染還是病毒感染，其GR結合容量均明顯降低。

5 展望

經研究，GC具有基因型和非基因型兩種相關治療效應。據推斷：兩種機制的相對潛能應該是不同的，那么，在哪些情況下，到底是哪種機制起作用，或是發揮優勢呢?這有待于我們的進一步深入研究。從目前的研究狀況來看，GR是GC信號轉導通路中的關鍵性位點，不論是快速還是慢速，不管是基因組還是非基因組，各通路之間都存在交叉對話(eIOSS-talk)，而GR在交叉對話中起關鍵作用。隨著人們對GC信號轉導通路研究的日益深入，GC將在臨床上發揮更加廣泛和精確的功能。

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