Ｐ38信号通路激活与肾小球硬化

肾小球硬化是各种肾小球疾病发展的最终结局，是慢性肾小球肾炎进展的主要原因。在肾小球硬化的各种病因如：高糖、肾小球内高压、低氧等作用下，肾小球逐渐硬化。p38MAPK是在哺乳动物新近鉴定的一个MAPK亚族,至少包括ｐ38(又称为ｐ38a)、ｐ38β、ｐ38γ和ｐ38δ4个亚型，肾脏肾小球系膜细胞表达所有的p38MAPK亚型的mRNA。表达最高的是ｐ38α，ｐ38γ次之，ｐ38β2和ｐ38δ表达最低。ｐ38通路在炎症、应激、细胞周期、凋亡等多种细胞生理／病理过程发挥着重要的调控作用［1］。本文对目前p38MAPK在不同病因作用下肾小球发生硬化的有关研究进展综述如下：

一，高糖状况下P38MAPK的活化与肾小球硬化

肾小球系膜细胞在糖尿病肾病的病理形成过程起中心作用，肾小球系膜基质（ECM）的积聚主要由系膜细胞产生。已有许多研究表明在高糖条件下P38MAPK在培养的系膜细胞中活化，糖尿病大鼠的肾小球中也观察到P38MAPK的活化。有研究发现慢性暴露人系膜细胞在高糖环境下可活化P38MAPK，高糖环境下P38活化不依赖于细胞内总P38浓度，不依赖于慢性渗透压力，不依赖于PKC的活化。用乙酰半胱氨酸（L-NAC）和diphenyliodonium(DPI)能逆转P38MAPK，提示高糖诱导活化P38可能通过活性氧介导的转录因子活化蛋白-1(AP-1),一种调控与糖尿病肾病相关基因的转录因子复合物实现的。它的活性在P38抑制时被逆转。这提示P38在糖尿病合并症的发生中起重要作用。[2]丙酮醛（MG）是一种高度活化二氧化碳复合物，在糖尿病状况下的糖化反应中加速形成，它在糖尿病时对组织损伤起重要作用。现在的研究发现MG在高糖状况下，MG的合成加速，并诱导系膜细胞凋亡，MG诱导系膜细胞凋亡是剂量依赖型的。JNK和P38MAPK与细胞凋亡和生存的调控有关。P38MAPK活化诱导凋亡已发现在许多情况下发生。包括炎症细胞因子，细胞应激，生长因子缺失、紫外线影射等。Bing-Fen Liu等研究发现MG诱导MAPK激酶3/MAPK激酶6（MKK3/MKK6）磷酸化。暴露在高浓度MG的细胞，导致细胞内氧应激增加，活性氧产生增加导致调亡信号调控激酶1（ASK1）和它的下游分子活化。P38MAPK抑制剂SB203G80能抑制MG诱导的凋亡，而对JNK磷酸化无效，这提示在糖尿病状况下MG在肾小球损伤的机制是通过活化p38MAPK起作用的。[3]在糖尿病肾病的发病机制中，肾脏肾素-血管紧张素系统的活化是其机制之一，有人研究发现血管紧张素Ⅱ（ANGⅡ）介导前硬化转移生长因子β1上调的机制是血管紧张素诱导TGFβ1基因活化，ANGⅡ提高TGFβ１启动子节段453／+11活性1.6倍，每二个AP-1结合位点突变或抑制PKC和P38MAPK依赖途径完全阻滞了ANGⅡ刺激活性．而且，ANGⅡ活化核蛋白结合到TGFβ1启动子的AP-1B盒．在高糖和ANGⅡ一起孵育对TGFβ1启动子活性的作用没有增加．蛋白结合到AP-1B盒或活化p38MAPK均无增加．该研究发现ANGⅡ和高糖血症刺激TGFβ1基因活化是通过共同途径．即蛋白激酶C(PKC)和p38途径．［4］Takayuki Naito等研究阐明了ANGⅡ诱导潜在的TGFβ­1活化是通过血小板反应素-1（TSP­1）实现的，而且ANGⅡ诱导TSP­1的产生是依赖P38MAPK和JNK信号途径的．血小板反应素－１（TSP­1）在损伤的肾小球中由系膜细胞产生，TSP­1是已知能活化TGFβ­1复合物的几种分子之一，加ANGⅡ到培养的人系膜细胞中显著增加TSP­1mRNA的表达（6小时）随后它的蛋白产物增加．ANGⅡ诱导的TSP­1mRNA和蛋白的表达完全被ANGⅡ的Ⅰ型受体拮抗剂所抑制而不被AT2型受体拮抗剂抑制．加ERK1/2上游抑制剂PD­98059不影响ANGⅡ诱导TSP­1的产生，而加P38MAPK抑制物SB­203580或JNK抑制物SP­600125显著减少TSP­1的产生．［5］有人研究在注射链脲菌素3周后糖尿病大鼠肾小管ERK，P38MAPK和JNK的表达，尽管在DM和对照组之间ERK的表达不同，在DM磷酸化的ERK更集中，P38和磷酸化的P38在糖尿病肾病大鼠表达定位于所有肾小管节段，JNK和磷酸化的JNK在DM和对照组之间的表达相差不多，TGFβ表达在DM所有肾小管节段与P38的分布一致．在肾小管近曲小管上皮细胞暴露于高糖后的24到72小时ERK和P38的磷酸化增加，孵育在P38抑制剂SB­203580或MEK抑制剂PD­98059，抑制了高糖诱导蛋白质内容物的增加，SB­203580或PD­98059也消除了高糖刺激的TGFβ­1蛋白的表达．这些结果表明近表明ERK和P38在DM肾小管上皮细胞中被活化．并可介导高糖诱导细胞肥大增生和TGFβ­1的表达．［6］

二，机械力作用下p38MAPK活化与肾小球硬化

1，细胞暴露于脉管系统下总是处于循环张力一张一弛的刺激下．机械张力已表明可触动多种细胞内事件，包括ECM基因表达的增加和有丝分裂发生。在脉管系统这可导致动脉硬化损伤，在高机械张力区域，系膜细胞损伤则可导致肾小球硬化，在正常肾小球、系膜细胞总是处于毛细血管的搏动高压力下，但没有细胞增殖或硬化。机械张力引起系膜细胞增殖需要足够的物理压力。在心肌纤维循环张力活化P44/42和JNK/SAPK过程而不是P38/HOG。心肌细胞是肥大而非增殖。而当系膜细胞在循环张力增加致使系膜细胞延长29﹪时，可导致系膜细胞增殖并在早期活化P44/42和P38/HOG MAPK途径。而更少的张力（20%）不能引起系膜细胞增殖，则是与正当程度P44/42 MAPK活化相关。［7］

2，在一种与肾小球高压相关进行性肾小球硬化模型5/6肾切除大鼠，单核细胞趋化蛋白-1在肾小球中表达，提示在肾小球硬化的病理形成过程中MCP-1起某种作用。然而是否压力直接影响MCP-1表达尚未明了。系膜细胞在遭受外在压力很快表达MCP-1 mRNA短时达高峰。10分钟80mmHg时。MCP-1蛋白水平在溶解细胞产物中和培养基中也显著升高。压力快速地使P42/44MAPK的磷硬化水平和活性增加。用MAPK抑制剂PD98059处理系膜细胞，抑制了压力诱导的MAPK活性和MCP-1mRNA表达。这提示压力本质上能诱导MCP-1是通过活化MAPK途径。肾小球高压通过系膜细胞表达MCP-1可能与肾疾病的进展相关。[8] 近来研究也表明P38MAPK在细胞因子刺激MCP-1在几种细胞（包括人系膜细胞）中表达起重要作用。

3，在动物活体肾小球内高压引起残余细胞肥大、增生和细胞外基质蛋白产生，导致肾小球硬化。系膜细胞暴露在活体外张力作用下，也能增殖产生基质。Ingram AJ等发现JNK/SAPK和P42/44MAPK在张力下系膜细胞中活化，也发现L­精氨酸减小残余细胞增殖和保护肾小球防止残余肾的肾小球硬化的作用是通过产生NO起作用的。进一步研究发现循环张力引起系膜细胞在快速活化SAPK和P42/44MAPK并在10分钟达高峰，事先在S-亚硝基的-N-乙酰青霉胺（SNAP）和8­溴-环鸟苷酸中孵育分别减小50%和70%，这提示NO的作用是通过cGMP产生的。在张力作用下10 分钟后可观察到这二个磷酸激酶的核转位被8­溴-环鸟苷酸阻止。这说明张力诱导SAPK和P42/44MAPK在系膜细胞活化能被NO阻止是通过产生环鸟苷酸起作用的。[7] 而A. J.Ingram1,等发现在系膜细胞p38 MAPK被张力活化，体外研究表明一氧化氮(NO)在残余肾能限制肾小球损伤但并不降低肾小球毛细管内压，随着张力的增加p38的活化也增加，在10分钟内增加张力到最大（ 27-kPa）真空时。萤光免疫检验法显微术发现循环张力增加了磷酸化的p38核转位和核蛋白结合核转录因子序列一致。p38抑制剂SB-203580能大部分阻滞以上事件的发生。S-亚硝基的-N-乙酰青霉胺,一种能产生一氧化氮(NO)的物质和8-溴-鸟[嘌呤核]苷3 ,5 -环腺苷一磷酸，一种稳定的cGMP类似物，能阻滞p38活化和核转位。他们研究说明一氧化氮(NO)能缓解张力诱导的p38在系膜细胞活化。〔9〕

4，P38是一种丝裂原活化蛋白激酶，它是与炎症相关的主要细胞内信号分子，残余肾模型大鼠在术后9周P38活性增加，有人给残余肾大鼠注射一种新的P38a抑制剂NPC31169，它阻止了P38活性增加。与期望的结果相反，用NPC31169处理的大鼠引起肾功能恶化、出现更多的蛋白尿、更严重的肾小球硬化和肾小管间质损伤，P38抑制导致残余肾大鼠显著的细胞增殖。伴肾小管细胞增殖有肌成纤维细胞和巨噬细胞增殖。相反，P38抑制导致肾小管细胞凋亡减小。有趣的是P38处理的大鼠中ERK1/2磷酸化增加，在P38抑制的假手术大鼠没有发现组织改变。这提示抑制P38可引起细胞增殖和ERK1/2活化增加。[10]

三，低氧条件下 p38MAPK活化与肾小球硬化

Chhinder P. Sodhi,等研究发现低氧诱导培养的系膜细胞增殖是通过刺激细胞内钙和PKC介导的，进一步研究发现能引起p38MAPK活化时骨桥蛋白和它的mRNA水平升高。低氧诱导p38MAPK活化能被一种PKC抑制剂（oalphc）和维拉百米所抑制。PKC抑制剂和p38MAPK抑制剂SB­203580能减少低氧诱导骨桥蛋白和细胞增殖。这说明低氧诱导培养的系膜细胞活化是以钙和PKC依赖方式的，并且。PKC和p38MAPK活化与低氧诱导系膜细胞增殖和骨桥蛋白的刺激相关。[11]

四，P38MAPK活化与肾内细胞凋亡

不同的MAPK在调控细胞凋亡的作用是有差别的，MAPK包括细胞外信号调控蛋白激酶（ERKs），应激活化蛋白激酶/c-jun N-末端激酶（SAPK/JNKs）,和P38MAPK。MAPK在细胞凋亡途径从细胞微环境到转录机制的信号传递中起重要作用，一般JNKs和P38MAPK诱导细胞凋亡而ERKs阻止细胞凋亡，然而，在不同的细胞和对不同刺激的反应这些MAPK可能发生不同的作用。在大鼠系膜细胞TNF-诱导JNK持续活化和细胞凋亡，相反，ERKs培养的大鼠系膜细胞既有诱导细胞凋亡，又能抗细胞凋亡作用。[12]肾小球的组成成分象系膜细胞、足细胞的丧失是肾小球硬化发展阶段的特征。已有许多研究表明在高糖件下P38MAPK在培养的细胞中活化，糖尿病大鼠 的肾小球中也观察到P38MAPK的活化。现在的研究发现MG在高糖状况下，丙酮醛（MG）诱导系膜细胞凋亡是通过活化P38MAPK。[1]TGF­β和Smad7均能诱导足细胞凋亡，它们共同作用时诱导足细胞凋亡的作用增强。Caspase3和P38MAPK的活化是.TGF­β介导足细胞凋亡所必须的，但Smad7诱导足细胞凋亡不需Caspase3和P38MAPK的活化。[13]我国赖小希等研究显示ＡＮＧⅡ通过激活ｐ38MAPK、抑制JNK,诱导足细胞凋亡,ANGⅡ诱导的足细胞凋亡在肾小球硬化的起始和进展中可能起着极其重要的作用。[14]在CD2AP缺陷小鼠足细胞表达TGF­β1增高并出现足细胞凋亡、蛋白尿，接着发生足细胞丧失相关的局灶节段型肾小球硬化。CD2AP缺陷小鼠足细胞活化P38MAPK，通过TGF­β加速足细胞凋亡。[15]

五，p38MAPK在肾纤维化的作用

p38MAPK途径转导细胞外部应激刺激并在体外细胞的细胞外基质合成起重要作用。然而，它在肾纤维化的作用尚不清楚，Stambe C等在单侧输尿管堵塞（UUO）大鼠-一种非炎症手术侵入的肾纤维化的动物模型，用它来研究p38MAPK途径的作用，通过时间过程研究，在间质肌成纤维细胞和肾小管活化的p38（磷酸化的p38）显著增加。然后，从UUO手术到7天后被杀，大鼠的被每天用一种特异p38alpha抑制剂NPC31169治疗，与对照相比，NPC31169治疗组大鼠的肾纤维化显著减轻，通过评价间质体积，IV型胶原沉积，mRNA 水平。这是由于间质肌成纤维细胞的集贮减少，而肾TGF-beta1 mRNA和蛋白水平没有改变，这结果提示；p38alpha MAPK在肾纤维化中起重要作用，它作用于TGF-beta1的下游。拮抗p38 MAPK减少细胞外间质形成可考虑为一种潜在的可供选择的治疗肾纤维化的方法。[16]

总之，目前MAPK信号传导系统的相关研究是非常热的，但MAPK信号传导系统在肾脏疾病的作用，国内的研究尚欠广泛与深入，充分揭示MAPK信号传导系统在肾脏疾病的作用机理，有可能找到治疗肾脏疾病有效方法与药物。