寻常型银屑病中P38 MAPK 信号通路的调控机制与中药的干预作用
2016-05-14张亚楠于亚廷杜鑫
张亚楠 于亚廷 杜鑫
摘要:在寻常型银屑病(psoriasis vulgaris)的发展过程中,p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路与其发病息息相关。一方面,应激刺激、促炎细胞因子、脂多糖等多种因素在上游诱导p38MAPK信号通路的激活;另一方面,被激活的p38MAPK 信号通路通过诱导角质形成细胞增殖,促进炎症介质表达,干预细胞因子产生等途径参与寻常型银屑病的发病。中药通过多条途径对p38MAPK 信号通路进行干预,其中包括抑制炎症介质的表达、调节磷酸化p38MAPK(phosphorylated p38MAPK,p-p38MAPK)的表达及减少血管内皮因子的表达等。
关键词:寻常型银屑病;中药;p38 丝裂原活化蛋白激酶;信号通路
中图分类号:R275 文献标志码:A 文章编号:1007-2349(2016)08-0088-03
银屑病(psoriasis)是临床上常见的一种慢性炎症性复发性皮肤病,以角质细胞过度增殖、炎症细胞浸润、真皮血管新生为主要特征[1]。其中,寻常型银屑病(psoriasis vulgaris)是银屑病最常见的临床类型,且目前尚无有效的治愈方法。随着人们对银屑病发病机制的进一步探索,许多信号通路已经成为银屑病新的治疗靶点。其中,丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路作为重要的信号转换通道,发挥着诱导促炎基因表达、趋化促炎因子聚集、激活炎症反应的作用[2]。P38 MAPK 信号通路是 MAPK 家族控制炎症反应最主要的成员,在银屑病发病过程中起重要作用。另有研究提出,一些中药提取物及中药复方可以通过调控p38通路,延缓寻常型银屑病的进展。
1 P38 MAPK信号通路
MAPK信号通路是一类广泛存在于动植物细胞内的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,具有将细胞外的刺激信号转导至细胞内,并引起细胞应激、分化、增殖、凋亡的作用[3]。在真核细胞中已明确了4种MAPK 亚型:p38MAPK,细胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kinase,ERK)1/2,c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNK)及 ERK5[4]。其中,p38 MAPK 是 MAPK 通路的主要途径之一。
11 p38的发现与分布 p38 MAPK通路最初是从脂多糖(lipopo-lysaccharides,LPS)刺激的单核细胞中分离得到,包含4个亚型:p38α,p38β,p38γ,p38δ[5],其中,p38α、p38β在大多数的组织中表达,而 p38γ和p38δ分别在骨骼肌中和肺、肾组织中表达较多。4个亚型在调节上游激酶、激活下游底物及反馈应激刺激等方面各有不同的特点。于晓静[6]借助Western blot法观察寻常型银屑病患者皮损处、非皮损处、正常人皮肤p38分布情况,结果表明:寻常型银屑病患者皮损处磷酸化p38MAPK(phosphorylated p38MAPK,p-p38MAPK)水平比非皮损处明显增高,且主要表达于角质形成细胞(KC)的胞核中,然而在非皮损处和正常人表皮中则主要在KC胞浆中表达。Johansen C等[7]发现p38MAPK的p38α、p38β、p38δ 3种不同亚型的活性在银屑病皮损区要明显高于非皮损部位,经治皮损消退后,p38MAPK的活性可恢复正常。AnneT等[8]的研究发现,P38在银屑病皮损的棘层及颗粒层均有表达,而在患者非皮损及正常人的表皮中,则只在颗粒层表达。
12 p38MAPK 信号通路的转导途径 p38MAPK信号通路的转导途径具有三级酶联反应的特征[9]:激活因子作用于MAPK 激酶(MKKK),激活MAPK激酶(MAPKK 或 MKK),最终产生MAPK,该酶联反应启动后,不仅能激活转录因子,还能调控特定的基因表达。细胞因子、炎症因子、激素以及各种应激刺激(如放射线、紫外线、热休克、高渗状态等)都可以刺激细胞,激活该酶联反应。活化后的 p38通路可以把细胞外的刺激信号转导进入细胞核内,调控核转录因子,从而影响炎性细胞因子,如肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素(IL)等的合成,并参与炎症细胞的活化[10]。
2 p38MAPK信号通道与寻常型银屑病的相关性
21 影响p38MAPK信号通路激活的因素 在寻常型银屑病的发展过程中,应激刺激、促炎细胞因子(IL-6,TNF-α)、脂多糖(LPS)等因素可以在上游诱导p38MAPK通路的激活。首先,p38MAPK信号通路被称为“应激诱导”的MAPK,可被多种应激刺激活化[11]。其中紫外线可通过诱导细胞因子来激活p38MAPK通路的信号转导[12]。Kim等[13]用紫外线照射无毛鼠,结果显示:紫外线可以通过激活p38MAPK通路,诱导IL-6等炎症因子的表达。这可能是银屑病的发病诱因之一。然而,紫外线还可以通过细胞凋亡、免疫抑制等途径对寻常型银屑病起到治疗作用[14],而免疫及细胞凋亡又与p38信号通路关系密切,从p38MAPK信号通路角度出发,探讨紫外线与寻常型银屑病的微观联系,可以为银屑病的诊疗提供新的思路。其次,TNF-α可激活P38转录因子激酶,使其磷酸化,并刺激白介素类细胞因子,对银屑病表皮的增殖发挥重要作用[15]。也有学者认为TNF-α能通过激活P38MAPK通路,促进表皮更替加速的相关疾病的特异角蛋白基因表达,促进KC增殖[16]。最后,p38激酶亦可被LPS激活,从而刺激多种蛋白激酶、转录因子的活性,这对细胞因子的产生起着关键作用[17]。汪爱达等[18]认为在上游LPS介导的跨膜信号的刺激下,巨噬细胞内的p38MAPK通路被明显激活,进而启动下游的酶联反应,发生细胞信号由外向内移位,从而引发一系列炎症因子的转录。
22 p38MAPK 信号通路激活对寻常型银屑病的作用 在寻常型银屑病的发展过程中,活化的p38MAPK信号通路可以通过促进KC的增殖,诱导炎症介质的表达,调控细胞因子的产生而致病。首先,促进KC增殖。KC的过度增殖是导致该病发生的重要病因之一。有研究表明:与正常皮肤和银屑病非皮损区比较,银屑病皮损区KC的胞核中p-p38MAPK呈高表达[6]。黄文娟等[19]采用角四甲基偶氮唑盐(MTT)法发现:KC使用 p38MAPK 抑制剂(SB203580)干预后,p-p38MARK 的表达显著降低;同时SB203580也具有抑制KC增殖的作用,作者认为其机制是通过抑制 P38MAPK 通路的激活,从而达到延缓KC增殖的作用。其次,诱导炎症介质的表达。王毅鑫等[20]通过采集不同创伤程度患者不同时间段的外周血,检测白细胞中p-p38MAPK水平及血液中IL-6、TNFα水平。结果显示:p38MAPK通路的活化程度与IL-6、TNFα水平呈正相关,研究者认为p38MAPK通路的活化可以引起炎症因子表达的升高,表明p38MAPK通路在炎症反应中的作用显著。秦永伟等[21]采用LPS刺激大鼠雪旺氏细胞,检测细胞中P38激酶活性,结果发现p38MAPK磷酸化水平在刺激15~30 min后达到高峰,而炎症介质细胞TNF-α、TNF-αmRNA的表达也显著升高;使用 p38MAPK 抑制剂后,p38活性明显下降,TNF-α、TNF-αmRNA表达也随之下降。作者认为,LPS刺激雪旺氏细胞后,激活P38磷酸化,并促进TNF-α的表达。最后,影响下游细胞因子的产生。新血管的形成是银屑病发病过程中的基本病理变化。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是调节这一过程至关重要的细胞因子。有研究[22]发现转化生长因子β可通过诱导大鼠主动脉平滑肌细胞中p38MAPK磷酸化,从而刺激VEGF的合成,促进血管新生。
3 中药对p38MAPK信号通路的干预作用
31 抑制炎症介质表达 TNF-α、IL-1β作为寻常型银屑病发病过程中重要的炎症介质,可以在上游激活 p38MAPK 通路,促进皮损区的炎性损伤。邱丽君等[23]为了观察苦参煎对p38MAPK通路的调控,采用ELISA法检测188只Webster大鼠血清中P38MAPK的含量,作者发现:苦参煎有着与SB203580相同的功效,即对P38MAPK的显著抑制作用,这种作用能减轻炎性细胞释放反应,防止炎性介质对细胞造成损害。
32 调节磷酸化p38MAPK表达 p-p38MAPK作为p38MAPK 信号通路中关键的信号分子,其表达的多少标志着该通路的活化程度[24],因此抑制p-p38MAPK就可以调节p38MAPK通路活性,从而减少炎症反应,并改善皮肤损害。孙创斌等[25]采用Western blot法检测苦参碱对HaCaT细胞表达p-p38MAPK的影响。结果显示,与空白对照组比较,IL-17能使HaCaT细胞中p-p38MAPK的表达上升;而经苦参碱处理后,p38MAPK的磷酸化水平则明显降低;IL-17与苦参碱合用后,可明显抑制p-p38MAPK的表达。作者认为,IL-17可促进p-p38MAPK的表达,而苦参碱则可抑制这一途径,从而对抗IL-17升高p38磷酸化水平。总之,苦参碱可通过抑制IL-17R的表达,调控p-p38MAPK水平而发挥其抗炎作用。
33 减少血管内皮因子的表达 许颖智等[26]为研究四妙勇安汤对血管新生的影响及机理,将40只兔子随机分为辛伐他汀组、四妙勇安汤组、对照组、模型组,采用免疫组化法、RT-PCR 法分别检测P38 MAPK、VEGF、VEGF m RNA 的表达。结果表明:四妙勇安汤具有抑制P38 MAPK通路活性的作用,并且能抑制VEGF 蛋白和基因的表达。这可能是其抑制血管新生的机制之一。
4 小结
综上所述,在寻常型银屑病的发展过程中,p38MAPK信号通路占有重要地位。一方面,应激刺激、促炎细胞因子、脂多糖等多种因素在上游诱导p38MAPK通路的激活;另一方面,被激活的p38MAPK 信号通路通过诱导KC增殖,促进炎症介质表达,干预细胞因子产生等途径参与寻常型银屑病的发病。中药对p38MAPK 通路的干预是通过多条途径实现的,主要包括抑制炎症介质的表达、调节p-p38MAPK的表达、减少VEGF的表达等。寻常型银屑病的传统西药治疗多以激素、免疫抑制剂等为主,但由于银屑病的慢性反复性的特点,这些药物的副作用逐渐凸显出来,因此寻找新的替代疗法刻不容缓。有研究[27]表明 p38 MAPK通路可能促进寻常型银屑病血热证患者血清中Th17 细胞与其相关的转导因子的表达,这可能是寻常型银屑病(血热证)辨证论治的科学依据之一。但对于该信号通路与寻常型银屑病中医证型的关系的研究仍较少。因此,将中医证型与信号通路研究相结合,明确中医药治疗寻常型银屑病的作用靶点,为临床治疗提供新的思路。
参考文献:
[1]张学军,陆洪光,高兴华皮肤性病学[M].北京:人民卫生出版社,2013:139-142
[2]Zhang P,Martin M,Michalek SM,el alrole of mitogen-activated protrin kinases and NF-kappaB in the regulation of proinflammatory and anti-inflammatory cytokiner by porphyromonas gingivalis hemagglutinin B[J]Infect Immun,2005,73(7):3990-3998
[3]庞勤,何黎MAPK信号传导通路与相关皮肤病[J].皮肤病与性病,2010,32(4):15-17
[4]Wang X,Tournier CRegulation of cellular functions by the ERK5 signalling pathway[J].Cell Signal,2006,18(6):753-760
[5]Lin X,Wang M,Zhang J,Xu Rp38 MAPK:a potential target of chronic pain[J].Curr Med Chem,2014,21(38):4405-18
[6]于晓静降钙素基因相关肽/MAPK信号途径在银屑病发病机制中作用的研究[D].山东:山东大学2007
[7]Johansen C,Kragballe K,Westergaard M,Henningsen J,Kristiansen K,Iversen LThe mitogen-activated protein kinases p38 and ERK1/2 are increased in lesional psoriatic skin[J].Br J Dermatol,2005,152(1):37-42
[8]Anne T Funding,ClausJohansen,etalMitogen and Stress-Activated Protein K inase 2 and Cyclic AMP Response Element B inding Protein are Activated in Lesional Psoriatic Epidermis[J].Journal of Investigative Dermatology,2007,127(54):592-597
[9]Tian W,Zhang Z,Cohen D MMAPK signalling and the kidney[J].Am J Physiol Renal Physiol,2000,279(4):F593
[10]Enslen H,Raingeaud J,Davis R JSelective activation of p38 mitogen activated protein(MAP)kinase is oforms by the MAP kinase kinases MKK3 and MKK6[J].J Biol Chem,1998,273(3):1741
[11]Dent P,Yacoub A,Fisher PB,et alMAPK pathways in radiation responses[J].Oncogene,2003,22(37):5885-5896
[12]李燃,陈斌皮肤光老化中细胞信号转导的研究进展[J].临床皮肤科杂志,2010,39(5):327-329
[13]Kim AL,Labasi JM,Zhu Y et alRole of p38MAPK in UVB induced inflammatory responses in the skin of SKH-1 hairless mice[J].Invest Dermatol2005,124(6):1318-1325
[14]李圆圆,阎春林紫外线与细胞信号传导[J].国际皮肤性病学杂志,2007,33(5):302-304
[15]Lewis AJ,Manning AMNew targets for anti-inflammatory drugs[J].Curropin Chem Biol,1999,3(4):489-494
[16]万永山,张开明角质形成细胞在银屑病发病中的再认识[J].中国麻风皮肤病杂志,2008,24(1):45-47
[17]范斌,李斌银屑病与相关信号转导[J].中国中西医结合皮肤性病学杂志,2012,11(6):404-406
[18]江爱达,余林中,林 慧,等凉膈散对LPS诱导的巨噬细胞丝裂素活化蛋白激酶p38活性的影响[J].中国中医基础医学杂志,2005,11(7):511-513
[19]黄文娟,刘丽芳润肤止痒乳调控P38丝裂原活化蛋白激酶信号通道对角质形成细胞增殖的影响[J].广州中医药大学学报,2013,30(5):725-728
[20]王毅鑫,苏文利,杨兴易创伤患者p38活化和炎症因子的表达[J].中国急救医学,2008,28(5):399-402
[21]秦永伟,程纯,王海波p38在LPS诱导大鼠雪旺氏细胞TNF-α表达中的作用[J].中国生物化学与分子生物学报,2007,23(5):382-387
[22]Yu-Hua Tseng,Efi Kokkotou,Tim JSchulz,et alNew role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure[J].Nature,2008,454:1000-1004
[23]邱丽君,昌艳艳,吕晓东,等苦参煎与SB203580对p38MAPK信号传导通路的调控影响[J].辽宁中医药大学学报,2012,14(6):78-80
[24]Cuadrado A,Nebreda A RMechanisms and functions of p38MAPK signalling[J].Biochem J,2010,429:403
[25]孙创斌,胡晋红,朱全刚,等苦参碱对皮肤角质形成细胞IL-17R、p-p38MAPK和炎症因子的影响[J].中国药学杂志,2010,45(7):506-509
[26]许颖智,张军平,李明,等四妙勇安汤对实验性动脉粥样硬化易损斑块内血管新生的影响[J].中国中医基础医学杂志,2012,18(2):161-163
[27]范斌,李峰,李欣,等血热证银屑病患者 Th17 细胞与相关转导因子的表达[J].时珍国医国药,2012,23(10):2612-2614
(收稿日期:2016-06-06)