基質(zhì)金屬蛋白酶MAPKs途徑在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病中的作用-

1、【綜述】基質(zhì)金屬蛋白酶MAPK s途徑在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病中的作用周靜,周桂琴,肖誠(chéng),呂愛(ài)平(中國(guó)中醫(yī)研究院基礎(chǔ)理論研究所,北京100700關(guān)鍵詞:類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎;信號(hào)傳導(dǎo);MAPK s;M MPs中圖分類號(hào):R22031文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100623250(2004062封三202類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種常見(jiàn)的炎癥性關(guān)節(jié)炎,它的主要病理表現(xiàn)在細(xì)胞因子的生成、滑液的增生,軟骨及骨關(guān)節(jié)的炎癥反應(yīng)及損傷。局部由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的因子如I L21、腫瘤壞死因子和白三烯B4,能刺激白細(xì)胞移行進(jìn)入滑膜。局部產(chǎn)生前列腺素E2的擴(kuò)血管作用也能促進(jìn)炎癥細(xì)胞進(jìn)入炎癥部位,能吞噬免疫復(fù)合物及釋放溶酶體,包

2、括中性蛋白酶和膠原酶,破壞膠原彈力纖維,使滑膜表面及關(guān)節(jié)軟骨受損。關(guān)節(jié)軟骨的軟骨細(xì)胞嵌于無(wú)血管組織的基質(zhì)里,包含有型膠原(C纖維和蛋白多糖和細(xì)胞復(fù)合體等,關(guān)節(jié)軟骨被蛋白水解酶降解是骨性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)損傷的特點(diǎn),基質(zhì)金屬蛋白酶(M MPs在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA的細(xì)胞外基質(zhì)降解中起著重要作用,M MPs能夠降解所有的軟骨成分,因此M MPs可以明顯影響關(guān)節(jié)的損傷程度。中醫(yī)藥治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有較明顯的臨床優(yōu)勢(shì),現(xiàn)代中藥藥理研究也表明中藥能通過(guò)調(diào)節(jié)M MPs而達(dá)到治療目的。但是,中藥治療作用與有關(guān)基質(zhì)金屬蛋白酶MAPK s途徑的相關(guān)研究較少。本文主要是對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶MAPK s途徑在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病

3、中的作用,以及可能存在的其他信號(hào)傳導(dǎo)途徑進(jìn)行綜述,以拓寬中藥治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎作用機(jī)制的研究范圍。1MMPs與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎M MPs家族中,起降解膠原作用的主要是M MP2 1和M MP213。M MP21(膠原酶21十分豐富,許多組織上都有M MP21表達(dá),包括滑液和表皮的纖維母細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞和多種腫瘤細(xì)胞,它可以有效地降解間質(zhì)膠原。M MP213(膠原酶23在軟骨細(xì)胞上表達(dá),并且對(duì)型膠原的水解作用比別的M MP更為有效,因此可能對(duì)關(guān)節(jié)的降解有著特別的作用;M MP213還有降解基底膜蛋白多糖的能力,通過(guò)連接此蛋白多糖的硫酸乙酰肝素鏈,使釋放的bF

4、G F(堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子保存在細(xì)胞外基質(zhì)中。M MP8(膠原酶2為中性粒細(xì)胞所釋放,近來(lái)在沒(méi)有嗜中性粒細(xì)胞存在的情況下,在關(guān)節(jié)損傷時(shí)也會(huì)出現(xiàn),說(shuō)明軟骨細(xì)胞或者是滑膜細(xì)胞可以產(chǎn)生這種酶。M MP29也可以成為一個(gè)誘導(dǎo)因素,但它的作用在關(guān)節(jié)炎的結(jié)締組織損傷中顯得比較次要,因?yàn)樗挥性谀z原的3倍螺旋鏈被其他間質(zhì)酶解開(kāi)后,才能發(fā)揮它的降解作用。M MP22和M MP214是結(jié)構(gòu)性的表達(dá),只有很輕微的調(diào)節(jié)作用,它們對(duì)于關(guān)節(jié)炎的病理變化關(guān)系不大。因此,M MP21、M MP28、M MP213對(duì)于解開(kāi)膠原的3倍螺旋鏈有著不可替代的作用,鏈解開(kāi)后,膠原就極易被其他的M MP降解。我們以下主要了解對(duì)M

5、MP21和M MP213調(diào)控的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。2MAPK s途徑與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎大多數(shù)M MPs的表達(dá)是由生長(zhǎng)因子、激素、細(xì)胞因子及細(xì)胞轉(zhuǎn)化來(lái)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的。從M MPs的前體開(kāi)始,它的蛋白水解酶活性被精確控制。在正常細(xì)胞上M MPs表達(dá)的很少,它們的正常表達(dá)可以重構(gòu)結(jié)締組織。在病理狀態(tài)下,M MPs水平明顯提高,導(dǎo)致異常的結(jié)締組織破壞。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病變局部,滑膜上被激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生I L21和T NF2等炎癥因子,I L和T NF2受體各自召集一系列特定的受體相關(guān)蛋白。將刺激信號(hào)傳導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi),I L21和T NF2在細(xì)胞內(nèi)促進(jìn)共有的磷酸化作用進(jìn)而推動(dòng)M MPs的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)作用。細(xì)胞因子對(duì)M MP

6、21、M MP213的調(diào)節(jié)是十分重要的一部分,隨著I L21和T NF2的增加,這些膠原酶表達(dá)水平明顯上升。調(diào)節(jié)這些磷酸化作用的一組蛋白為絲裂原活性蛋白激酶(MAPK s,MAPK家族是由c2Jun N2終端激酶(JNK、細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激酶(ERK和p38激酶組成。MAPK途徑通過(guò)保守的三級(jí)酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)(MAPK激酶激酶MAPKKKMAPK激酶MAPKKMAPK激活轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)特定的基因表達(dá),MAPK一旦被激活,則迅速由胞漿轉(zhuǎn)運(yùn)至核內(nèi),作用于靶目標(biāo)。I L21為強(qiáng)有力的炎癥因子,可作用于周圍幾乎所有的細(xì)胞,并可有效地誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞上M MP213的表達(dá)。I L21與它的型受體連接,可誘導(dǎo)多樣的

7、磷酸依賴性信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá),該途徑主要通過(guò)MAPK s產(chǎn)生作用。I L21對(duì)M MP213的誘導(dǎo)作用需要通過(guò)JNK、p38及轉(zhuǎn)錄因子NF2B的作用;I L21對(duì)M MP21的誘導(dǎo)與其對(duì)M MP213的誘導(dǎo)所需的途徑不同,在軟骨肉瘤細(xì)胞誘導(dǎo)M MP21需要p38和MEK(細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶途徑的MAPK激酶,而不需要JNK、NF2B。T NF2可以激活酪氨酸激酶,從而導(dǎo)致一系列蛋白分子的酪氨酸殘基磷酸化,其中包括ERK、JNK、p38。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),高劑量T NF可以在對(duì)照組的T 細(xì)胞里誘導(dǎo)NF2B和JNK的強(qiáng)烈活化。相反,T細(xì)胞的T NF2R配基受到低劑量T NF的慢性刺激可以導(dǎo)致JN

8、K活性的減弱,而NF-K B和ERK的活性不變,慢性T NF刺激導(dǎo)致的基因表達(dá)和T NF短暫性參與所產(chǎn)生的程序性基因轉(zhuǎn)錄是不一樣的。在TRAF2 (T細(xì)胞受體相關(guān)因子缺失的情況下也會(huì)出現(xiàn)T NF 所誘導(dǎo)的JNK活性的減弱。細(xì)胞缺乏RIP(受體相互作用蛋白時(shí),與TRADD(T NF受體相關(guān)的死亡區(qū)域蛋白相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)編輯蛋白出現(xiàn)T NF調(diào)節(jié)的NF2B活性的減弱。由上可知,I L21、T NF2對(duì)M MP的誘導(dǎo)作用應(yīng)該是通過(guò)相同的早期受體后反應(yīng),并都通過(guò)MAPK s信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。假設(shè)MAPK s通過(guò)AP21的效應(yīng)而對(duì)RA中的基膜重構(gòu)而發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用,在MAPK 的轉(zhuǎn)錄作用中,JNK和ERK對(duì)活

9、性蛋白21(AP21家族成員c2Jun進(jìn)行磷酸化和激活,以及使c2Jun與c2 F os二聚化促進(jìn)多重的M MP基因轉(zhuǎn)錄,JNK與p38通過(guò)磷酸化EIK21、ATF22來(lái)促進(jìn)AP21轉(zhuǎn)錄因子活化。此外,JNK磷酸化c2Jun,接著c2Jun可直接活化AP21控制的靶基因,ATF22和EIK21可誘導(dǎo)更多的c2Jun和c2F os產(chǎn)生。在眾多M MP基因的轉(zhuǎn)錄中, AP21起中間調(diào)節(jié)作用,還可調(diào)節(jié)M MP213的基因表達(dá),M MP213的AP21位點(diǎn)對(duì)于DNA的激活是必要的,AP21位點(diǎn)的改變可阻斷TG F2對(duì)M MP213活化的誘導(dǎo)作用。MAPK s三個(gè)家族都對(duì)M MPs的誘導(dǎo)具有一定的作用。

10、為了明確各家族在信號(hào)傳導(dǎo)中所扮演的角色,可以特異性阻斷某個(gè)傳導(dǎo)途徑的效應(yīng),從而估計(jì)各個(gè)途徑所可能起的作用。JNK可活化AP21轉(zhuǎn)錄因子,AP21由Jun和F os 家族成員組成,屬于bZ jp類DNA結(jié)合蛋白。AP21中Jun和F os組成的改變,及蛋白磷酸化所引起的轉(zhuǎn)錄后改變都可調(diào)節(jié)AP21的功能。JNK在c2Jun上磷酸化兩個(gè)N2末端絲氨酸(氨基酸63,73位點(diǎn),從而提高轉(zhuǎn)錄活性。除了c2Jun,JNK也可以在磷酸化ATF2和EIK A22的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)其他基因的表達(dá)。使用JNK抑制劑SP600125可以抑制JNK的功能,并且可以抑制成纖維樣滑膜細(xì)胞上c2Jun的磷酸化作用;SP600125

11、還可以阻滯I L21誘導(dǎo)的c2Jun mRNA表達(dá),核蛋白與包含有AP21DNA片段的結(jié)合活性同樣被抑制。JNK有JNK1、JNK2和JNK3三個(gè)亞型,雖然JNK主要的亞型是JNK22,但同樣存在JNK21蛋白和信使RNA(mRNA表達(dá)。因此,在實(shí)驗(yàn)中,我們使用JNK22敲除的關(guān)節(jié)炎小鼠,來(lái)明了敲除了此基因是否可以有效保護(hù)關(guān)節(jié)。結(jié)果表明,JNK22的缺失在一定程度起到了關(guān)節(jié)保護(hù)作用,但M MPs和AP21的活性并未受到影響,這說(shuō)明要達(dá)到最佳治療效果,必須同時(shí)阻斷JNK21和JNK22。在JNK1缺失的小鼠和JNK2缺失的小鼠中,I L21對(duì)M MP3和M MP13的誘導(dǎo)作用、AP21的結(jié)合活性

12、都受到抑制。SP600125可以適度減輕小鼠足趾腫脹程度,而骨和軟骨損傷有十分明顯的減輕。這使我們?cè)O(shè)想:可能存在兩條分別調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和關(guān)節(jié)損傷的獨(dú)立且又互補(bǔ)的途徑。SP600125雖然可以抑制c2Jun的磷酸化活性,但無(wú)法將c2Jun控制至最低水平,這提示存在有其他對(duì)AP21的活化存在作用的途徑。PD98059可抑制MEK1、MEK2這兩種具有磷酸化和活化ERK21和ERK22作用的酶。在使用PD98059時(shí),可看到佛波醇酯、生長(zhǎng)因子和增殖反應(yīng)被阻滯;并可看到受I L21刺激纖維母細(xì)胞上,M MP21的活化明顯受到抑制, PD98059減少I L21刺激的纖維母細(xì)胞和滑膜細(xì)胞上c2Jun磷酸化

13、和M MP21基因的表達(dá)。但這個(gè)抑制劑的作用并不如JNK抑制劑那么顯著。I L21誘導(dǎo)M MP21需要p38,軟骨細(xì)胞上I L21必(下轉(zhuǎn)第80頁(yè)的標(biāo)書(shū)很少,中標(biāo)的也就更少。例如,針刺手法是針灸研究的重要內(nèi)容之一,而對(duì)它的研究目前仍是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。近6年來(lái),僅有2份有關(guān)申請(qǐng)獲得了資助。有關(guān)針灸治病機(jī)理研究方面的申請(qǐng)一直較多,但存在著有些疾病針灸臨床療效不確切帶來(lái)的可信度差,結(jié)果難以評(píng)價(jià)的問(wèn)題。若針灸治療這些疾病的療效都不確切,就更談不上進(jìn)行機(jī)理研究了。因而,針灸臨床療效評(píng)價(jià)的研究就顯得尤為迫切和必要。為此,本學(xué)科將“針灸防治疾病的基礎(chǔ)與臨床療效評(píng)價(jià)”作為2002年支持的一個(gè)主要研究方向發(fā)布在了

14、項(xiàng)目指南上。但令人遺憾的是,有關(guān)這方面的申請(qǐng)很少,至今為止,只有1份申請(qǐng)獲得了資助。以上是近幾年該領(lǐng)域在本學(xué)科的申請(qǐng)與資助情況簡(jiǎn)介與分析,供大家參考。收稿日期:2004204216作者簡(jiǎn)介:王昌恩,教授,男,醫(yī)學(xué)博士,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)生命科學(xué)九處處長(zhǎng),中醫(yī)學(xué)與中藥學(xué)學(xué)科主任。(上接封四須要有p38才可誘導(dǎo)M MP 213。此外,表皮纖維母細(xì)胞上對(duì)M MP 213的誘導(dǎo)同樣需要p38,p38抑制物S B203580在軟骨移出物和動(dòng)物模型上具有抗感染的作用,通過(guò)S B203580抑制p38,可以阻斷I L 21所誘導(dǎo)的膠原分解,而蛋白多糖的降解不受影響。膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎(CI A 中,用S

15、B203580抑制T NF 2和I L 26的生成,可減輕足趾的感染,并抑制關(guān)節(jié)損傷的形成。3其他途徑與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎除了MAPK s 家族對(duì)M MPs 的誘導(dǎo)作用以外,NF 2B 家族成員從細(xì)胞質(zhì)向核轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)位作用也與M MPs 有關(guān)。NF 2B 為一種轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)包含M MP 21在內(nèi)的所有炎癥因子,I L 21可以增加NF 2B的活性,I L 21通過(guò)一個(gè)對(duì)NF 2B 誘導(dǎo)性激酶有活化作用的級(jí)聯(lián)來(lái)活化NF 2B ,此級(jí)聯(lián)可磷酸化及活化NF 2B 激酶的抑制因子(I B 。如果NF 2B 被一定水平的I B 保留在細(xì)胞質(zhì),在細(xì)胞因子刺激下的細(xì)胞上的M MP 21、M MP 23和M M

16、P 213表達(dá)將會(huì)減少。I B的過(guò)度表達(dá)可以減少炎癥細(xì)胞因子和M MPs 的表達(dá),但并不減少抗炎細(xì)胞因子和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物的表達(dá)。因此,尋找直接抑制NF 2B 途徑的藥物,也將是治療RA 的一個(gè)有效措施。綜上所述,在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中,M MPs 的過(guò)度表達(dá)是基質(zhì)降解及關(guān)節(jié)損傷的重要因素,I L 21和T NF 2等細(xì)胞因子對(duì)M MPs 的誘導(dǎo)是通過(guò)以MAPK 家族為主的信號(hào)傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生作用的。MAPK s 中的JNK 、ERK 和p38途徑作用方式以及效果存在異同點(diǎn),兼以NF 2B 在其中所起的作用,使整個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)的作用機(jī)制顯得交錯(cuò)復(fù)雜,為我們?cè)谄渲袑ふ抑委煱悬c(diǎn)增加了難度。近幾年出現(xiàn)了眾多治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的中藥成方,如桂枝芍藥知母湯、獨(dú)活寄生湯、烏頭湯加減、六味地黃湯等,還有一些單味中藥的提取