p38 MAPK介導炎癥在糖尿病腎病中作用研究進展*

門 凌，何日明，楊曙東，陳銘泰

廣州中醫藥大學第四臨床醫學院(深圳 518000)

·綜 述·

p38 MAPK介導炎癥在糖尿病腎病中作用研究進展*

門 凌，何日明，楊曙東△，陳銘泰

廣州中醫藥大學第四臨床醫學院(深圳 518000)

糖尿病腎病(DN)是糖尿病最嚴重的慢性并發癥之一，是導致慢性腎衰的主要病因，p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK) 是MAPK信號通路中重要的信號轉導分子，是細胞信號傳遞的交匯點或共同通路，p38 MAPK信號轉導通路可通過調節炎性因子的表達，活化環腺苷酸反應原件結合蛋白等轉錄因子，加重腎臟的炎癥和纖維化進程，從而加速糖尿病腎病進程，以p38 MAPK為治療靶點研制出來的p38 MAPK 抑制劑有望成為治療DN的新型藥物制劑。

糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)是糖尿病最嚴重的慢性并發癥之一，是導致終末期腎臟病的最重要主導因素之一。DN 的病理特征主要是，T淋巴細胞、巨噬細胞等炎癥細胞在腎臟組織中浸潤，導致細胞外基質的腎小球和腎小管基底膜增厚，最終形成為腎小管間質纖維化和腎小球硬化[1]，其發病機制較為復雜，主要包括高血糖、晚期糖基化終產物、細胞因子、血流動力學異常、 氧化應激以及炎性介質等，在糖尿病狀態下，其中最主要影響腎臟病理進展的因素是炎性介質，通過炎癥介質，腎臟內的信號轉導通路被激活，現代研究表明p38 絲裂原活化蛋白激酶( p38 MAPK) 信號轉導通路的激活與糖尿病腎病發生發展過程有著密不可分的聯系[2]，p38 MAPK在炎癥反應中起到重要的介導作用，通過抑制p38 MAPK信號通路可以減輕炎癥反應從而減少蛋白尿，延緩DN進程[3-5]。

1 MAPKs家族與p38 MAPK信號通路

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPKs)為細胞內信號通路中一類蛋白質，執行著信號級聯放大的功能, 廣泛分布于哺乳動物細胞內，在介導細胞內與細胞外的刺激起著主要信息傳遞作用。MAPKs家族可將細胞外刺激信息傳遞至細胞內，從而介導細胞產生各種級聯反應,MAPKs家族的生化特點是采用高度保守的三級激酶級聯反應傳遞信號，可被細胞因子、激素、神經遞質、細胞應激等廣泛刺激激活，在受到刺激后, 蘇氨酸和酪氨酸兩個位點會被磷酸化從而被激活[6]。在細胞分裂、分化、凋亡中扮演重要角色。

MAPK 通路主要有四條途徑: p38 MAPK、細胞外信號調節激酶(ERKs)、c-jun 氨基末端激酶/應激激活的蛋白激酶 (JNK/SAPK)及ERK5/BMK，其中p38 MAPK信號通路是MAPK家族中最重要的組成，目前已知的6種p38 MAPK同型異構體包括: p38α1 /α2、p38γ 、p38β1 /β2和p38δ。現代研究表明[7-8]，腎小球系膜細胞中可表達各類p38 MAPK mRNA亞型，其中表達最高的是p38α mRNA。作為MAPK的四個亞家族之一, p38 MAPK信號通路可以在炎癥因子、應激等細胞外刺激時被激活, 調控炎癥反應、凋亡、細胞分化等多種生理過程[9]。

2 p38 MAPK信號通路在炎癥的作用

越來越多的證據表明炎癥是誘發II型糖尿病，腎臟疾病，心血管疾病等疾病的關鍵因素[10- 11]，因此，全面地了解炎癥的作用具有重要的意義。研究表明，p38 MAPK信號通路與炎癥之間有著密切的聯系[12],炎性介質與刺激, 如LPS 、缺血-再灌注、IL-1 和TNF等, 均可介導單核細胞、中性粒細胞等免疫細胞中p38 MAPK通路的激活，而糖尿病腎病、關節炎、腸炎等都與p38 MAPK信號通路的激活相關。p38 MAPK通路被激活后，其下游信號可以促進TNF-α、IL-10β和IL-6等促炎癥因子的產生，從而增強了細胞的炎性浸潤[13]，另一方面，TGF-β、TNF-α、IL-6、IL-1等炎性因子可以激活p38 MAPK信號通路，進一步促進炎性介質的合成和釋放，惡性循環地加重腎組織炎癥損傷，促進糖尿病腎病的發生發展，p38 MAPK參與了炎癥介質的合成以及白細胞的募集和滲入炎癥組織，例如p38 MAPK可以影響多種炎性因子的產生, 大鼠巨噬細胞被LPS 刺激后, 巨噬細胞內p38 MAPK會發生磷酸化, 實驗表明抑制巨噬細胞內p38 MAPK磷酸化可有效減輕甚至阻斷巨噬細胞內TNF-α的產生, Tamura 等研究表明[14]，p38 MAPK對于介導中性粒細胞和內皮細胞的炎性信號是不可或缺的，再次表明炎性反應中TNF-α的產生與p38 MAPK激活密切相關。在腎小球硬化和腎小管間質纖維化發生發展中，TGF-β1是其中最重要的細胞因子，在DN早期，TGF-β1即明顯升高，糖尿病腎病狀態下多種因素可通過MAPK通路增加TGF-β1的表達[15]。NF-kB是一種具有調節細胞因子誘導的基因表達作用的重要的蛋白質，多種應激反應和相關免疫細胞增殖、分化、凋亡都能參與NF-kB信號轉導途徑的激活相關,激活的p38 MAPK可以使NF-kB上調，NF-kB活化后能誘導許多炎癥因子的轉錄，炎癥因子又可激活胞質中的NF-kB，促進腎小球硬化及小管間質纖維化[16]。

3 炎癥是DN重要的機制

糖尿病狀態下，炎癥反應是p38 MAPK信號通路激活的關鍵因素，同時下游的炎癥細胞可以被激活的p38 MAPK通路誘導活化，從而通過增強了炎癥介質表達、影響細胞因子生成與作用等途徑而引起腎臟的損害。首先血管緊張素II可誘導巨噬細胞株p38 MAPK，ATF-2 磷酸化，將p38 MAPK信號通路激活，與此同時巨噬細胞骨調素基因水平也會提升；實驗研究表明如果使用p38 MAPK抑制劑--SB203580作用后，p38 MAPK表達水平、ATF-2磷酸化水平、巨噬細胞骨調素基因表達水平都會被抑制，說明血管緊張素II可以作為啟動炎癥反應的影響因素將p38 MAPK信號通路激活，從而促進下游炎癥細胞活化與表達。另一方面，p38 MAPK的激活與下游炎癥介質的表達具有重要聯系。研究表明脂多糖(LPS)可以刺激腎小球系膜細胞從而激活p38 MAPK信號通路[17]。p38 MAPK通路在激活后，炎癥介質IL-1β基因及蛋白表達水平明顯升高，如果應用了p38 MAPK 抑制劑后，p38 MAPK的活性會被明顯抑制，炎癥介質IL-1β基因及蛋白表達水平也會被抑制，因此p38 MAPK信號通路的激活在誘導系膜細胞IL-1β 表達中具有重要作用。采用相同刺激條件激活p38 MAPK信號通路，發現p38 MAPK信號通路與系膜細胞IL-6 的表達有關[18]。通過在高糖環境培養腎小球系膜細胞發現高糖培養組的p38 MAPK、下游細胞因子CREB1、TGF-β1蛋白表達水平明顯增高。實驗研究[19]發現，在高糖的刺激下，p38 MAPK會發生核轉移，p38 MAPK、CREB1 磷酸化的水平顯著增高，TGF-β1、FN mRNA 表達水平也會明顯的增高，當使用p38MAPK 抑制劑后，p38MAPK 蛋白核轉移、p38MAPK和CREB1 磷酸化水平會顯著降低，從而降低了TGF-β1 和FN 的基因表達，以上實驗都說明糖尿病狀態下炎癥的發生與p38 MAPK信號的激活密切相關。

4 p38 MAPK抑制劑的應用

在p38 MAPK抑制劑的研究中，首先被發現的p38 MAPK抑制劑是吡啶咪唑類藥物，如SKF-86002，SB203580和SB202190，其原理是競爭性地結合在ATP結合位點上, 使p38 MAPK失去了與ATP結合的能力, 導致p38 MAPK失去了激酶活性[20]。實驗研究表明，SB203580能夠有效地抑制細胞因子的合成, 例如其在不同動物實驗中能夠起到抗炎的作用。使用低劑量SB203580時, 能夠顯著抑制p38α、p38β的活性，但不會影響到p38γ和p38δ的活性[21]，這種結合特異性與SB203580和ATP結合位中的若干個氨基酸相互作用的有關。在使用高劑量SB203580時，其還能夠影響到其他的蛋白質[22]。以上研究說明, SB203580在動物模型的體內實驗是具有藥理學活性的[23]。AS1940477已被證明在大鼠實驗中能夠起到抑制IL-1、IL-6、PEG2的生成，降低p38 MAPK酶活性[24]。Pamapimod能夠顯著地抑制p38 MAPK活性，因此降低了 IL-1和IL-6水平，減少如關節炎等炎癥疾病的臨床癥狀[25]。Jung等[26]研究發現在慢性腎病大鼠模型中使用p38 MAPK抑制劑FR167653，能明細地抑制腎臟纖維連接蛋白表達，同時可以抑制細胞凋亡, 起到了對腎臟的保護作用。已發現的其他一些相關p38 MAPK抑制劑已發現的還有AMG-548，SC-80036，SC-79659，和VXs[27]，它們都在不同程度對p38 MAPK起到了抑制作用從而起到減輕炎癥反應，因而p38 MAPK將成為藥物治療的有效靶點。

最近已經發現了許多不同類型的p38 MAPK抑制劑, 抑制劑的主要機理還是以與p38 MAPK競爭性結合ATP位點, 除此以外例如BIRB796等一類新型抑制劑, 能夠通過重新改變p38 MAPK激酶的構型從而起到抑制p38 MAPK與ATP的結合[28]。另一方面, 研究發現p38α晶體結構中，其C端含有一個結構域, 該結構域能夠有針對性地分布在MAPK、CDK家族里, 并且具有較高的延展性, 可以與不同種類的化合物結合。通過研究發現ATP結合位點與不同的激酶上的結構相似, 若以此為作用靶點將具有極高的研究價值, 可以大大地提升抑制劑的特異性[29]。另一方面，天然植物提取物通過p38信號通路對炎癥的抑制作用具有深入挖掘的意義，天然植物提取物介導抑制p38 MAPK活性可表現出較強的抗發炎的特性，因此是具有巨大抗炎癥疾病潛力的候選研究藥物。隨著p38 MAPK抑制劑的進一步研究，雖然p38 MAPK抑制劑在動物實驗中發現起到良好抗炎效果，但由此類藥物會引起肝臟等組織的損傷卻不容忽視[30]，因此全方面的研究p38 MAPK抑制劑藥理與毒理十分必要。

5 小結與展望

糖尿病腎病是一種全身代謝性綜合征，此疾病的發生發展與高糖環境、炎癥反應、細胞因子以及各種信號通路的激活有著密切的關系，隨著現代研究的深入，發現p38 MAPK信號通路的激活與炎癥在DN過程中起到了重要的作用，兩者能夠相互作用、相互促進DN的病理進展，因此以抑制p38 MAPK、炎癥反應為治療靶點、診斷標志物的研究將有望成為未來的熱點，現階段雖然已經發現許多p38 MAPK抑制劑能夠有效抑制p38 MAPK信號通路發揮抗炎作用，從而起到保護腎臟細胞的作用，但是其不良反應也是應當受到重視的，因此全方面地對DN中抗炎以及p38 MAPK抑制劑研究是勢在必行的。

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(收稿：2016-08-17)

*廣東省中醫藥局科研項目(20141243)

糖尿病腎病 p38 絲裂原活化蛋白激酶 炎癥

R587.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.07.058

△通訊作者