絲裂原蛋白活化激酶信號通路與癌癥相關研究進展

程婷婷 王 成 潘效紅

濱州醫學院藥學院 山東 煙臺 264003

絲裂原蛋白活化激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)是細胞內的一類高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過三級級聯形式傳遞信號，包括MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MAP3K)、MAPK激酶(MAP kinase kinase，MAP2K)和MAPK[1-2]。在真核生物中發現了4種并行的MAPK信號通路：c-Jun 氨基末端激酶( Jun N-termins kinase，JNK)/應激活化蛋白激酶(stress activatedprotein kinase，SAPK)通路、ERK5通路、ERK1/2通路、p38/MAPK通路[3]。MAPKs信號通路可經生長因子、炎癥、細胞因子等細胞外刺激激活，不同亞家族激活后經磷酸化轉錄因子、細胞骨架相關蛋白和酶等多種底物相互調節來介導各種生物過程。p38/MAPK和JNK信號通路主要參與氧化應激反應、細胞分化和凋亡[4]，ERK是一種信號轉導蛋白，它通過傳遞有絲分裂原信號調節細胞的存活、增殖和分化[5]，因此MAPKs信號通路在癌癥的發生發展中發揮重要作用[6]。本研究將對不同MAPKs 信號通路在腫瘤發生發展以及治療中的作用進行綜述。

1 MAPKs信號通路與癌癥發生發展的關系

由于MAPKs 活性會影響許多與癌癥起始和發生有關的過程，因此MAPKs 信號轉導途徑的異常與許多人類惡性腫瘤相關[7]。經典的Ras/Raf/MEK/ERK通路參與癌癥中生長信號、細胞存活和遷襲的控制，這一通路的失調是大多數癌癥類型發展的一個主要觸發器[8]。腫瘤細胞在癌變的過程中，由于脫離正常生長和分化的控制，獲得較強的侵襲周圍組織器官的能力。

1.1 MAPKs 信號通路在腫瘤細胞增殖中的作用 近年來，由于許多人類腫瘤惡變與通路的異常激活、突變有關，多項證據表明ERK/MAPK通路相比于p38/MAPK通路及JNK通路在促進腫瘤增殖方面更具優勢[9]。MAPKs 信號通路通過級聯形式傳遞信號，Ras作為上游信號，磷酸化后可能通過Src家族酪氨酸(Y)激酶激活Raf，Raf再通過絲氨酸/蘇氨酸磷酸化MEK。ERK是MEK的下游蛋白靶標，當激活ERK絲氨酸/蘇氨酸激酶時將產生一系列作用，因此通過抑制Ras/Raf/MEK/ERK信號通路中ERK和MEK的活性，可調控腫瘤細胞的增殖、分化和存活[10]。

原人參二醇(protopanoxadiol，PPD)是人參的主要活性代謝產物，其在多種腫瘤中的抗癌活性已經被報道[11-12]。PPD通過靶向降低表皮生長因子受體(EGFR)磷酸化水平，下調下游信號ERK1/2、p38和JNK的激活，抑制三陰性乳腺癌(TNBC)細胞的增殖[13]。肝細胞生長因子(HGF)是一種細胞外信號分子，存在于人體多種組織中，已有研究表明其在體外可以有效促進大腸癌SW620細胞的增殖和遷移[14]。HGF與c-蛋氨酸(c-Met)結合并激活后，促進多種底物蛋白的酪氨酸磷酸化，包括MAPKs和磷脂酰肌醇3-激酶-絲氨酸/蘇氨酸激酶/蛋白激酶B(PI3K-AKT / PKB)，加入MEK抑制劑U0126 后可以通過抑制ERK/ MAPKs 信號通路阻斷HGF引起的促增殖過程[15]。NIMA相關激酶2 (NEK2)介導細胞的有絲分裂，目前被認為在許多癌癥中過度表達[16]。例如，NEK2在胃癌(GC)細胞中高表達，NEK2通過磷酸化ERK，進一步促進c-JUN的激活和細胞周期蛋白D1(cyclin D1)的上調，促進胃癌細胞的增殖，此外，NEK2和ERK的聯合表達升高與胃癌患者的不良預后密切相關[17]。因此ERK/ MAPKs 信號通路激活的增加可能與腫瘤的發生發展具有密切關系。

1.2 MAPKs 信號通路在腫瘤遷移和侵襲中的作用 近年來，有許多研究表明ERK/MEK通路與惡性腫瘤的侵襲和轉移過程有密切關系，腫瘤的侵襲和轉移過程主要為細胞運動和細胞粘附，以及表皮生長因子受體(EGFR)誘導的局部粘連分解，這一系列過程通過激活ERK/ MAPKs 途徑進行調控[18]。黏著斑激酶(FAK)在腫瘤細胞黏附、增殖和遷移過程發揮重要作用，調控ERK的磷酸化[19]。MicroRNA-7(MiR-7)在多種腫瘤組織和器官中高表達，參與癌癥增殖和遷移等過程，FAK是MiR-7的直接靶基因，MiR-7可能通過靶向抑制FAK蛋白的表達，進一步抑制ERK/ MAPKs 信號通路，從而降低非小細胞肺癌(NSCLC)細胞的遷移和侵襲能力[20]。大黃素是一種蒽醌類化合物，在不同類型的癌癥中發揮抗腫瘤作用。在肝癌中的研究發現，大黃素可能通過抑制ERK/ MAPKs 信號通路抑制MHCC-97H細胞的遷移[21]。緊密連接蛋白8(Claudin 8，CLDN8)在多種癌細胞和組織中過度表達，促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。CLDN8通過激活ERK/ MAPKs 通路促進結直腸癌(CRC)細胞的遷移和侵襲，在使用MAPKs 抑制劑后，這一作用被消除[22]。這些研究結果表明ERK/ MAPKs 信號通路在促進腫瘤細胞的遷移和侵襲等過程中起到及其重要的作用。

2 MAPKs信號通路與癌癥治療的關系

當細胞受到炎癥、細胞因子和化療藥物等細胞外刺激時，p38 MAPKs 通路激活，發揮促凋亡作用，抑制腫瘤生長[23]。同時也有研究表明，p38 MAPKs 信號轉導通路參與促進腫瘤細胞生長和存活[24]。MAPKs 信號通路不僅參與凋亡的調控也介導細胞的自噬，p38 MAPKs 和JNK信號通路能促進細胞自噬[25]。

2.1 MAPKs 信號通路參與腫瘤細胞的凋亡 p38 MAPKs 信號通路在細胞生長抑制、細胞凋亡、細胞周期阻滯等生物過程發揮重要作用。許多化療藥物通過激活p38誘導細胞凋亡。Sara Beccafco[26]等人研究表明青蒿琥酯通過磷酸化p38和積累活性氧(ROS)誘導細胞凋亡，加入抗氧劑或p38 MAPKs 抑制劑機都可以保護橫紋肌肉瘤(ERMS)細胞免受青蒿琥酯誘導的凋亡。Xu[27]等人試驗證明p38 MAPKs 磷酸化復合物內源性抑制劑RND2能夠抑制p38 MAPKs 信號的活性，從而抑制膠質母細胞瘤(U87和U251)自噬及凋亡。Oyindamola Vivian Ojulari[28]等人闡明乳腺癌細胞(MCF-7)經棕矢車菊素處理后磷酸化的p38增加，且促凋亡蛋白Bax表達增加、抗凋亡蛋白Bcl-2表達降低。然而，也有研究表明p38發揮抗凋亡作用。Gan[29]等人研究表明，過表達p21會引起前列腺癌細胞(LNCaP)對多西他賽耐藥，而多西他賽上調p21表達依賴于p38，敲除p38可消除過表達p21引起的抗凋亡作用，因此，抑制p38可提高多西他賽對前列腺癌治療的效果。H Salim[30]等研究發現，miRNA-214在非小細胞肺癌(NSCLC)中過表達導致其在抗腫瘤治療中對放療和化療出現耐藥，原因是miRNA-214增加了p38 MAPKs 蛋白水平的表達，加入p38 MAPKs 抑制劑可以逆轉miRNA-214過表達誘導的NSCLC耐藥。Lim[31]等闡明舒林酸通過誘導細胞凋亡產生抗癌作用，在舒林酸耐藥的結腸癌SNU-C4細胞中，p38 MAPKs 蛋白表達較高，加入p38 MAPKs 抑制劑增強了舒林酸處理SNU-C4細胞的促凋亡作用。這些結果表明p38 MAPKs 信號通路在腫瘤細胞凋亡方面發揮雙重作用。

2.2 MAPKs 信號通路參與腫瘤細胞的自噬 MAPKs 信號通路和自噬通路均可增強腫瘤對化療治療的耐受性[32]。研究發現白藜蘆醇可誘導NSCLC發生自噬，p38 MAPKs 的激活是白藜蘆醇引起細胞自噬反應的關鍵因素。白藜蘆醇通過增加p38磷酸化增加自噬水平，這表明自噬在白藜蘆醇誘導的化療應激條件下上調，誘導細胞保護性自噬，從而抑制白藜蘆醇的抗腫瘤作用[33]。自噬通路與ERK/ MAPKs 信號通路之間的關聯在阿霉素治療乳腺癌的作用中被闡明，經阿霉素治療后產生的ROS激活血小板衍生生長因子受體(PDGFRα)，增加ERK/ MAPKs 通路及其他MAPKs 信號通路的激活，如JNK和p38 MAPKs 通路，從而增強乳腺癌對阿霉素的耐藥性[34]。也有研究提出，抑制ERK可以刺激胰腺導管腺癌自噬表達增加，同時抑制ERK和自噬則增強胰腺導管腺癌的治療效果[35]，進一步表明，ERK信號通路和自噬通路之間相互作用，促進腫瘤對藥物治療的耐藥性。

3 總結與展望

腫瘤的發生發展及死亡機制非常復雜，MAPKs 信號通路在腫瘤的發展及死亡過程中發揮及其重要的作用，該通路由不同細胞外信號刺激激活，參與腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲、死亡等過程。MAPKs 核心主要由三個激酶MAP3K、MAP2K和MAPK組成，包括ERK、JNK、p38三個不同又相互聯系的信號通路，不同亞家族的調控作用非常復雜。ERK經生長因子等一系列反應被激活，持續活化下游蛋白從而促進細胞增殖和分化，在促進腫瘤細胞的遷移和侵襲等過程中起到及其重要的作用，因此阻斷此信號通路可作為抑制腫瘤發展的策略之一。JNK和p38信號通路主要參與應激反應，如炎癥因子、細胞因子、紫外線、化療藥物等多種刺激都可以引起細胞內蛋白激酶一系列連鎖反應，從而引起炎癥、細胞增殖分化、細胞死亡等反應(圖1)。此外，在腫瘤治療過程中，p38和JNK通路既參與腫瘤細胞的凋亡過程又參與細胞的自噬過程，而細胞自噬和凋亡又存在多種相互作用關系，如自噬抑制凋亡、自噬促進凋亡、凋亡依賴自噬等。在腫瘤治療過程中，自噬與凋亡是哪種作用關系取決于不同的治療手段和不同的治療藥物，因此，p38和JNK通路參與的細胞自噬在腫瘤治療上發揮何種作用也取決于不同的治療方法，根據不同的治療方法給予特異性自噬阻斷劑/激活劑來調控通路蛋白的表達和活性將成為癌癥治療的新途徑。

綜上所述，不同的腫瘤細胞類型MAPKs 相關的信號轉導方式也不同，對MAPKs 信號通路進行適當的調節對腫瘤的有效治療具有重要的臨床意義。充分了解MAPKs 信號通路的轉導機制，將此信號通路作為抗腫瘤藥物研究靶點，開發可有效干預腫瘤細胞的生長、提高腫瘤治療效果的方法，是解決腫瘤治療難題的關鍵。