絲裂原活蛋白激酶信號通路與增殖性玻璃體視網膜病變相關性的研究進展

劉曉清，譚涵宇，項宇，陳梅,2，吳權龍，彭清華

增殖性玻璃體視網膜病變(proliferative vitreoretinopathy，PVR)是1983 年由美國視網膜專家協會提出用來描述孔源性視網膜脫離(rhegmatogenous retinal detachment，RRD)等疾病后在玻璃體和/或視網膜前后面特異細胞增殖形成可以收縮的細胞性膜，進而引起視網膜牽拉、脫離與固定的一種病變，是一種常見的難治性致盲性眼病[1]。據報道，5%～10%的RRD 可繼發PVR，而在復發性視網膜脫離(retinal detachment，RD)中，PVR 的發生率增至75%。在嚴重眼外傷引起RD 的情況中，如果眼球穿透，發生率可高達50%[2]。目前大量的研究證明PVR 是一種由多種細胞成分、玻璃體、細胞外基質以及大量自分泌或旁分泌的細胞因子的混合作用構成的復雜病理反應，并且是以細胞介導為主的病理過程[3-4]。細胞增殖、炎癥反應和疤痕形成是PVR 發生、發展的關鍵。其形成由血-視網膜屏障的破壞、細胞的趨化和遷移、細胞增生、細胞外基質形成和膜的纖維性收縮形成褶皺五個方面組成[5]。目前PVR 的治療方式仍是以手術為主，但手術只能去除病變的增生組織，不能預防和阻止細胞增生和發展。藥物治療包括抗代謝藥物、糖皮質激素、抑制纖維素生成藥物等。新的藥物治療進展有基因治療、免疫抑制劑、磷酸化糖蛋白等。但目前治療PVR 的藥物只是在實驗中取得了較好的療效，已投入到臨床應用的較少，且效果并不明顯[6-7]。因此，PVR 的發病機制研究對PVR 的防治有著重要的意義。最近研究中發現有關多種因子發揮生物效應的絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路在眼底疾病發生發展過程中有著調控作用[8]。通過對MAPK 信號通路在PVR 機制中的探索，有助于更深入了解PVR 的發病形成和發展規律。為防治PVR 提供新的思路和方案。

1 MAPK 信號通路概述

MAPK 是在20 世紀80 年代中期Sturgill 等在對酵母菌進行遺傳學時發現的，其最初被命名為MAP2K、RSKK、ERTK、ERK 等，后來培養細胞在受到生長因子等絲裂原刺激時被激活而被鑒定，故命名為MAPK[9]。MAPK 是一組能被不同的細胞外刺激，如細胞因子、神經遞質、激素、細胞應激及細胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。MAPK 存在于所有生物體內的大多數細胞，是真核細胞生物重要的信號傳導通路。MAPK 通路的基本組成是一種從酵母到人類都保守的三級激酶模式，包括MAPK 激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)、MAPK 激 酶 (MAP kinase kinase，MKK) 和MAPK，這3 種激酶能依次激活，可將細胞表面信號刺激傳導至細胞及其核內，共同參與了細胞的增殖與分化，介導炎癥、凋亡等多種生理與病理的過程，對各種應激源誘導的信號進行轉導，在多種細胞活動的調控中起到了重要的作用[10]。目前己經查明的MAPK 家族成員共有14 個，分屬于細胞外信號調控蛋白激酶 (extracellular signal-regulated kinases，ERK)，c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases，JNK)/應激激活蛋白激酶(stress activated protein kinases，SAPK)，P38MAPK 以及細胞外信號調節激酶5（extracellular signal regulated kinase，ERK5）/大絲裂素活化蛋白激酶1 (big mitogen-activated protein kinase 1，BMK1)4 條途徑[9]。

2 MAPK 信號通路與PVR 的相關性

2.1 ERK 信號通路與PVR

ERK 是MAPK 信號通路中最早發現、最經典的一條通路,也稱為Ras-Raf-MEK-ERK 信號通路。ERK 是一個多功能的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過磷酸化多種底物蛋白來調節細胞多種生理過程，如細胞的生長、分裂、增殖、凋亡等。在結構及生物學信息的推動下，ERK 已成為目前小分子藥物所研發關注的熱點。其中ERK 的抑制劑的研究也是當下熱點，分為ATP 和非ATP 競爭性ERK 抑制劑，抑制劑的研發使藥物對靶點及網絡的特異性調節更有利[11]。ERK 包括了ERK1-8，研究最多的為ERK1 和ERK2，分子量分別為44 kDa 和42 kDa，兩者具有83%的同源性，統稱為ERK1/2[12-13]。

PVR 的特征在于視網膜色素上皮細胞（Retinal Pigment Epithelium，RPE）的上皮細胞間質轉化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）和纖維膜的連續形成，導致視網膜再次粘連，造成嚴重的視力損害。轉化生長因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）在這一過程中起著重要的作用，在PVR 中TGF-β1的上調伴有上皮-間質轉化[14]。研究發現Jagged/Notch 信號通路在人RPE 細胞中TGF-02052 誘導的EMT 中起關鍵作用，并且可能促進PVR 發展[15]。陳小云等[16]經實驗證明ERK1/2 信號通過與RPE 細胞中TGFβ/Smad 和Jagged/Notch 信號通路的交叉相互作用介導上皮-間質轉化，ERK1/2 抑制劑可能對PVR 等纖維化疾病的預防和治療具有治療價值。Zhao 和Torcaso 等[17]發現ERK/AKT 磷酸化通過aoctamin 6 缺陷參與細胞增殖的調節，其通過調節ERK/AKT信號傳導途徑在C2C12 成肌細胞增殖中具有關鍵作用。此外，Chong 和Zheng[18]的研究表明，青蒿素可以通過激活ERK/環磷酸腺苷反應元件結合蛋白信號通路來保護人RPE 細胞免受過氧化氫誘導的氧化損傷。Chen and Ni[19]等實驗表明轉化生長因子β 活化激酶-1 的抑制劑能夠抑制TGF-β 介導的上皮-間質轉化從而減弱RPE 細胞的增殖，可能與ERK/AKT 信號通路相關。這些報道提示ERK 信號通路參與了PVR 的病理過程。

2.2 JNK 信號通路與PVR

JNK 是MAPK 家族重要成員之一，可以調控細胞內外不同的應激反應，也被稱為應激激活蛋白激酶。JNK 蛋白激酶有3 個基因編碼，分別Jnk 1、Jnk 2、Jnk 3。Jnk 1 和Jnk 2 基因在全身廣泛表達，而Jnk 3 呈限制性表達，僅見于腦、心臟和睪丸[20-21]。在未受刺激的細胞中，JNK 主要存在于胞質內，但核內也有一定分布。在受到刺激后，JNK 迅速而顯著地聚積于核內，并導致相應基因表達改變。JNK 信號通路能被多種細胞外刺激因素如生長因子、細胞因子、應激等所激活，從而廣泛參與凋亡、增值、代謝、運輸及DNA 損傷修復等細胞生命過程，其功能的失調與神經退行性疾病、I 型糖尿病、腫瘤、慢性乙型肝炎等多種疾病的發生發展密切相關[22]。大量的實驗研究也表明JNK 信號通路在多種疾病的生成和進展中發揮十分重要的作用，JNK 信號通路也可以成為正常與疾病兩種狀態下細胞內的一個關鍵調節靶點[23-25]。

目前發現，Jnk 1 與氧化應激、炎癥反應、巨噬細胞凋亡、年齡相關性黃斑變性（AMD）中脈絡膜血管內皮生長因子的增生有著緊密的關系[26]。JNK 信號通路能夠介導脂多糖引起的IL-6，IL-8，MCP-1 等促炎因子表達，進而導致RPE 凋亡，而重氮氨苯脒乙酰甘氨酸鹽則可以下調JNK 通路的活化[27]。南娜等[28]采用銀杏葉提取物對高糖誘導的人視網膜色素上皮細胞ARPE-19 細胞凋亡實驗，發現銀杏葉提取物能夠抑制JNK 進入細胞核，降低Bax 和Caspase-3 的表達，升高Bcl-2表達，降低細胞凋亡受體Fas 和Fas L 的表達，從而抑制細胞凋亡起保護視網膜色素上皮細胞的作用。

血小板源性生長因子（Platelet Derived Growth Factor，PDGF）在PVR 中作為RPE 和視網膜神經膠質細胞的趨化劑和促分裂原具有關鍵作用。有實驗研究通過四甲基偶氮唑鹽法測定和免疫沉淀分析所顯示的，PDGF 誘導Müller 細胞增殖并增加PDGF 受體（PDGFR）的磷酸化，這2 種效應均被JNJ（PDGFR 選擇性酪氨酸激酶抑制劑）阻斷。PDGF 也刺激了c-JNK 和Akt 的磷酸化。分別用SP600125 和LY294002，c-JNK 和Akt 磷酸化抑制劑預處理，PDGF 誘導 的Müller 細胞增殖顯著降低。該實驗表明，PDGF 刺激的Müller 細胞增殖通過激活c-JNK 和PI3K/Akt 信號通路發生[29]。

2.3 p38MAPK 信號通路與PVR

p38 MAPK 是1993 年由Brewster 等人在研究高滲環境對真菌的影響時發現的。p38MAPK 是由360 個氨基酸組成的相對分子質量為38×103 的蛋白。p38MAPK 有4 個異構體，分別是p38α、p38β、p38γ、p38δ[30]。p38MAPK 信號通路可以在紫外照射、熱擊、高滲透壓、炎癥因子等細胞外刺激使激活，調控細胞分化、周期、炎癥反應等多種生理過程[31-32]。p38MAPK 參與調控細胞生長過程中，由于刺激物的不同，p38MAPK 表現為正性和負性雙重作用，既可促進細胞凋亡，也可促進細胞增生及分化[33]。

鄭燕林等[34]運用凝血酶刺激hRPE 細胞生成hRPE 細胞增生模型檢驗發現p38MAPK 熒光表達顯著升高，而水蛭提取液抑制hRPE 細胞增生組中卻發現p38MAPK 熒光表達顯著降低，提示水蛭提取液能抑制PVR 中hRPE 細胞的增生,其機制與p38 MAPK 介導的信號轉導通路有關。在PVR 發生過程中，VEGF 是重要的相關細胞因子之一，也是目前研究的最多的因子之一。李永浩等[35]實驗研究發現p38MAPK 抑制劑SB203580 能夠抑制視網膜上caspase-3 和VEGF 的表達，從而能夠減輕糖尿病早期血視網膜屏障的破壞和視網膜節細胞的調亡,提示p38MAPK 信號通路在糖尿病早期對DR 的發展起著一定的作用。多效因子（pleiotrophin，PTN)在PVR 增殖膜上有高度的表達，PTN 參與人TGF-β1 誘導的EMT 過程。實驗研究表明敲除PTN 可以使ARPE-19 細胞中TGF-β1誘導的EMT 作用減弱，從而抑制PVR 的進展，這些作用可能是通過p38MAPK 信號通路介導的[36]。

Müller 細胞是哺乳動物視網膜中主要的神經膠質細胞之一，在維持內環境穩態和神經元結構完整性、穩定性及信號轉導等方面具有重要作用[37]。劉秀芬等[38]研究顯示p38MAPK通路通過調控IL-6 啟動子基因-651bp 之內的順式作用元件參與IL-1β 引起視網膜Müller 細胞IL-6 的升高，證實IL-1β主要通過p38MAPK/NF-kB 通路激活視網膜Müller 細胞IL-6啟動子活性，從而調控視網膜Müller 細胞IL-6 的產生。

2.4 ERK5/BMK1 信號通路與PVR

ERK5 是一條非典型的MAPK 通路，Lee 等通過PCR 掃描人類胎盤的cDNA 文庫后分離出一種新的MAPK 信號通道分子，因其獨特的大分子結構，被稱為大MAPK 通路（Big MAPK/BMK1)[39]。ERK5 分子量較大，為115 kD，它是由816個氨基酸構成的120 kU 蛋白，長度幾乎是其他MAPK 家族成員的2 倍，與ERK1 和ERK2 有50%的相似性[40]。ERK5 可以被各種刺激因素激活，如有絲分裂原、細胞應激(例如氧化作用和滲壓震擾)、生長因子（表皮生長因子、神經生長因子和纖維生長因子等）等。它正常位于胞漿，當激活后轉位至胞核，才可以調節轉錄因子活性，產生調控細胞生長、發育、分裂及細胞間功能的同步性等多種生理功能[41]。研究者發現ERK5在生理學上它能使細胞生存、增殖、變異，在病理學上具有致癌作用，同時可以誘導心肌細胞肥大、動脈硬化[42]。也有實驗發現ERKS 與RCC 的逆行神經營養信號傳導有關[43]。

由于它是較晚發現的一條通路，目前相關它的研究甚少，對于PVR 在視網膜增殖膜形成過程中ERK5/BMK1 信號通路的作用機制國內外仍缺乏深入的研究，尚需進一步的探究。

3 展望

綜上所述，MAPK 信號通路在PVR 發生發展過程中具有重要的調控作用，也是近幾年研究PVR 發病機制的一個熱點。隨著更多的PVR 與MAPK 信號通路研究的進行，揭示疾病的發生機制，采取合理的信號轉導阻斷方法治療疾病具有重要的價值。