p38 MAPK介导炎症在糖尿病肾病中作用研究进展*

门 凌，何日明，杨曙东，陈铭泰

广州中医药大学第四临床医学院(深圳 518000)

·综 述·

p38 MAPK介导炎症在糖尿病肾病中作用研究进展*

门 凌，何日明，杨曙东△，陈铭泰

广州中医药大学第四临床医学院(深圳 518000)

糖尿病肾病(DN)是糖尿病最严重的慢性并发症之一，是导致慢性肾衰的主要病因，p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK) 是MAPK信号通路中重要的信号转导分子，是细胞信号传递的交汇点或共同通路，p38 MAPK信号转导通路可通过调节炎性因子的表达，活化环腺苷酸反应原件结合蛋白等转录因子，加重肾脏的炎症和纤维化进程，从而加速糖尿病肾病进程，以p38 MAPK为治疗靶点研制出来的p38 MAPK 抑制剂有望成为治疗DN的新型药物制剂。

糖尿病肾病(Diabetic nephropathy，DN)是糖尿病最严重的慢性并发症之一，是导致终末期肾脏病的最重要主导因素之一。DN 的病理特征主要是，T淋巴细胞、巨噬细胞等炎症细胞在肾脏组织中浸润，导致细胞外基质的肾小球和肾小管基底膜增厚，最终形成为肾小管间质纤维化和肾小球硬化[1]，其发病机制较为复杂，主要包括高血糖、晚期糖基化终产物、细胞因子、血流动力学异常、 氧化应激以及炎性介质等，在糖尿病状态下，其中最主要影响肾脏病理进展的因素是炎性介质，通过炎症介质，肾脏内的信号转导通路被激活，现代研究表明p38 丝裂原活化蛋白激酶( p38 MAPK) 信号转导通路的激活与糖尿病肾病发生发展过程有着密不可分的联系[2]，p38 MAPK在炎症反应中起到重要的介导作用，通过抑制p38 MAPK信号通路可以减轻炎症反应从而减少蛋白尿，延缓DN进程[3-5]。

1 MAPKs家族与p38 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPKs)为细胞内信号通路中一类蛋白质，执行着信号级联放大的功能, 广泛分布于哺乳动物细胞内，在介导细胞内与细胞外的刺激起着主要信息传递作用。MAPKs家族可将细胞外刺激信息传递至细胞内，从而介导细胞产生各种级联反应,MAPKs家族的生化特点是采用高度保守的三级激酶级联反应传递信号，可被细胞因子、激素、神经递质、细胞应激等广泛刺激激活，在受到刺激后, 苏氨酸和酪氨酸两个位点会被磷酸化从而被激活[6]。在细胞分裂、分化、凋亡中扮演重要角色。

MAPK 通路主要有四条途径: p38 MAPK、细胞外信号调节激酶(ERKs)、c-jun 氨基末端激酶/应激激活的蛋白激酶 (JNK/SAPK)及ERK5/BMK，其中p38 MAPK信号通路是MAPK家族中最重要的组成，目前已知的6种p38 MAPK同型异构体包括: p38α1 /α2、p38γ 、p38β1 /β2和p38δ。现代研究表明[7-8]，肾小球系膜细胞中可表达各类p38 MAPK mRNA亚型，其中表达最高的是p38α mRNA。作为MAPK的四个亚家族之一, p38 MAPK信号通路可以在炎症因子、应激等细胞外刺激时被激活, 调控炎症反应、凋亡、细胞分化等多种生理过程[9]。

2 p38 MAPK信号通路在炎症的作用

越来越多的证据表明炎症是诱发II型糖尿病，肾脏疾病，心血管疾病等疾病的关键因素[10- 11]，因此，全面地了解炎症的作用具有重要的意义。研究表明，p38 MAPK信号通路与炎症之间有着密切的联系[12],炎性介质与刺激, 如LPS 、缺血-再灌注、IL-1 和TNF等, 均可介导单核细胞、中性粒细胞等免疫细胞中p38 MAPK通路的激活，而糖尿病肾病、关节炎、肠炎等都与p38 MAPK信号通路的激活相关。p38 MAPK通路被激活后，其下游信号可以促进TNF-α、IL-10β和IL-6等促炎症因子的产生，从而增强了细胞的炎性浸润[13]，另一方面，TGF-β、TNF-α、IL-6、IL-1等炎性因子可以激活p38 MAPK信号通路，进一步促进炎性介质的合成和释放，恶性循环地加重肾组织炎症损伤，促进糖尿病肾病的发生发展，p38 MAPK参与了炎症介质的合成以及白细胞的募集和渗入炎症组织，例如p38 MAPK可以影响多种炎性因子的产生, 大鼠巨噬细胞被LPS 刺激后, 巨噬细胞内p38 MAPK会发生磷酸化, 实验表明抑制巨噬细胞内p38 MAPK磷酸化可有效减轻甚至阻断巨噬细胞内TNF-α的产生, Tamura 等研究表明[14]，p38 MAPK对于介导中性粒细胞和内皮细胞的炎性信号是不可或缺的，再次表明炎性反应中TNF-α的产生与p38 MAPK激活密切相关。在肾小球硬化和肾小管间质纤维化发生发展中，TGF-β1是其中最重要的细胞因子，在DN早期，TGF-β1即明显升高，糖尿病肾病状态下多种因素可通过MAPK通路增加TGF-β1的表达[15]。NF-kB是一种具有调节细胞因子诱导的基因表达作用的重要的蛋白质，多种应激反应和相关免疫细胞增殖、分化、凋亡都能参与NF-kB信号转导途径的激活相关,激活的p38 MAPK可以使NF-kB上调，NF-kB活化后能诱导许多炎症因子的转录，炎症因子又可激活胞质中的NF-kB，促进肾小球硬化及小管间质纤维化[16]。

3 炎症是DN重要的机制

糖尿病状态下，炎症反应是p38 MAPK信号通路激活的关键因素，同时下游的炎症细胞可以被激活的p38 MAPK通路诱导活化，从而通过增强了炎症介质表达、影响细胞因子生成与作用等途径而引起肾脏的损害。首先血管紧张素II可诱导巨噬细胞株p38 MAPK，ATF-2 磷酸化，将p38 MAPK信号通路激活，与此同时巨噬细胞骨调素基因水平也会提升；实验研究表明如果使用p38 MAPK抑制剂--SB203580作用后，p38 MAPK表达水平、ATF-2磷酸化水平、巨噬细胞骨调素基因表达水平都会被抑制，说明血管紧张素II可以作为启动炎症反应的影响因素将p38 MAPK信号通路激活，从而促进下游炎症细胞活化与表达。另一方面，p38 MAPK的激活与下游炎症介质的表达具有重要联系。研究表明脂多糖(LPS)可以刺激肾小球系膜细胞从而激活p38 MAPK信号通路[17]。p38 MAPK通路在激活后，炎症介质IL-1β基因及蛋白表达水平明显升高，如果应用了p38 MAPK 抑制剂后，p38 MAPK的活性会被明显抑制，炎症介质IL-1β基因及蛋白表达水平也会被抑制，因此p38 MAPK信号通路的激活在诱导系膜细胞IL-1β 表达中具有重要作用。采用相同刺激条件激活p38 MAPK信号通路，发现p38 MAPK信号通路与系膜细胞IL-6 的表达有关[18]。通过在高糖环境培养肾小球系膜细胞发现高糖培养组的p38 MAPK、下游细胞因子CREB1、TGF-β1蛋白表达水平明显增高。实验研究[19]发现，在高糖的刺激下，p38 MAPK会发生核转移，p38 MAPK、CREB1 磷酸化的水平显著增高，TGF-β1、FN mRNA 表达水平也会明显的增高，当使用p38MAPK 抑制剂后，p38MAPK 蛋白核转移、p38MAPK和CREB1 磷酸化水平会显著降低，从而降低了TGF-β1 和FN 的基因表达，以上实验都说明糖尿病状态下炎症的发生与p38 MAPK信号的激活密切相关。

4 p38 MAPK抑制剂的应用

在p38 MAPK抑制剂的研究中，首先被发现的p38 MAPK抑制剂是吡啶咪唑类药物，如SKF-86002，SB203580和SB202190，其原理是竞争性地结合在ATP结合位点上, 使p38 MAPK失去了与ATP结合的能力, 导致p38 MAPK失去了激酶活性[20]。实验研究表明，SB203580能够有效地抑制细胞因子的合成, 例如其在不同动物实验中能够起到抗炎的作用。使用低剂量SB203580时, 能够显著抑制p38α、p38β的活性，但不会影响到p38γ和p38δ的活性[21]，这种结合特异性与SB203580和ATP结合位中的若干个氨基酸相互作用的有关。在使用高剂量SB203580时，其还能够影响到其他的蛋白质[22]。以上研究说明, SB203580在动物模型的体内实验是具有药理学活性的[23]。AS1940477已被证明在大鼠实验中能够起到抑制IL-1、IL-6、PEG2的生成，降低p38 MAPK酶活性[24]。Pamapimod能够显著地抑制p38 MAPK活性，因此降低了 IL-1和IL-6水平，减少如关节炎等炎症疾病的临床症状[25]。Jung等[26]研究发现在慢性肾病大鼠模型中使用p38 MAPK抑制剂FR167653，能明细地抑制肾脏纤维连接蛋白表达，同时可以抑制细胞凋亡, 起到了对肾脏的保护作用。已发现的其他一些相关p38 MAPK抑制剂已发现的还有AMG-548，SC-80036，SC-79659，和VXs[27]，它们都在不同程度对p38 MAPK起到了抑制作用从而起到减轻炎症反应，因而p38 MAPK将成为药物治疗的有效靶点。

最近已经发现了许多不同类型的p38 MAPK抑制剂, 抑制剂的主要机理还是以与p38 MAPK竞争性结合ATP位点, 除此以外例如BIRB796等一类新型抑制剂, 能够通过重新改变p38 MAPK激酶的构型从而起到抑制p38 MAPK与ATP的结合[28]。另一方面, 研究发现p38α晶体结构中，其C端含有一个结构域, 该结构域能够有针对性地分布在MAPK、CDK家族里, 并且具有较高的延展性, 可以与不同种类的化合物结合。通过研究发现ATP结合位点与不同的激酶上的结构相似, 若以此为作用靶点将具有极高的研究价值, 可以大大地提升抑制剂的特异性[29]。另一方面，天然植物提取物通过p38信号通路对炎症的抑制作用具有深入挖掘的意义，天然植物提取物介导抑制p38 MAPK活性可表现出较强的抗发炎的特性，因此是具有巨大抗炎症疾病潜力的候选研究药物。随着p38 MAPK抑制剂的进一步研究，虽然p38 MAPK抑制剂在动物实验中发现起到良好抗炎效果，但由此类药物会引起肝脏等组织的损伤却不容忽视[30]，因此全方面的研究p38 MAPK抑制剂药理与毒理十分必要。

5 小结与展望

糖尿病肾病是一种全身代谢性综合征，此疾病的发生发展与高糖环境、炎症反应、细胞因子以及各种信号通路的激活有着密切的关系，随着现代研究的深入，发现p38 MAPK信号通路的激活与炎症在DN过程中起到了重要的作用，两者能够相互作用、相互促进DN的病理进展，因此以抑制p38 MAPK、炎症反应为治疗靶点、诊断标志物的研究将有望成为未来的热点，现阶段虽然已经发现许多p38 MAPK抑制剂能够有效抑制p38 MAPK信号通路发挥抗炎作用，从而起到保护肾脏细胞的作用，但是其不良反应也是应当受到重视的，因此全方面地对DN中抗炎以及p38 MAPK抑制剂研究是势在必行的。

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(收稿：2016-08-17)

*广东省中医药局科研项目(20141243)

糖尿病肾病 p38 丝裂原活化蛋白激酶 炎症

R587.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.07.058

△通讯作者