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哺乳动物细胞中MAPK信号转导途径的研究进展
丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可被多种刺激所活化.MAPK在所有真核细胞中均有表达.近年来,人们越来越关注MAPK在细胞反应中所起的重要作用.目前,哺乳动物细胞中已明确了5条MAPK途径.本文主要对哺乳动物细胞中MAPK信号转导途径--ERK1/2、JNK、P38等途径的研究情况进行综述.
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MAPK信号转导通路及镉的干扰作用
丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)信号转导途径是非常保守的、传递细胞外多种类型刺激至细胞核内的信号通路,与细胞的增殖、分化、炎症反应及凋亡有关.不同MAPK亚型激活后效应的差异与细胞类型、刺激的种类与方式、不同通路间的协同效应等有关.MAPK通路的异常激活与失活是许多外界刺激下细胞反应的机制之一.研究表明:镉能引起不同细胞的增殖或凋亡,并且发现不同MAPK亚型在染镉细胞中的活性发生了改变,提示了镉细胞毒性机制研究的又一线索.本文对MAPK信号转导通路及镉对该通路的干扰作一综述.
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铜蓝蛋白在石英诱导的JNK/ERK/AP-1信号通路改变中的作用
目的 探讨铜蓝蛋白(Cp)在石英诱导的人胚肺成纤维细胞(HELF)中JNK/ERK/AP-1信号通路改变中的作用.方法 分别在100 μg/ml石英作用前1h、同时和作用后1h加入30 μg/ml Cp,同时设立单独用石英和单独用Cp处理以及不做任何处理的细胞组,刺激细胞24 h后,用噻唑蓝(MTT)比色法观察Cp对石英诱导的HELF细胞增殖的影响.用100 μg/ml石英分别作用于HELF细胞、转染JNK显性失活突变体质粒的HELF细胞(DN-JNK)和转染ERK显性失活突变体质粒的HELF细胞(DN-ERK) 24 h;用100 μg/ml石英作用1h后,加入30 μg/ml Cp作用24 h;同时设立不做任何处理的对照组.用MTT法检测分别抑制JNK和ERK后对细胞增殖的影响;用蛋白免疫印迹(Western blotting)实验检测JNK、ERK、c-Jun、c-Fos及其磷酸化水平的改变.结果 石英作用1h后加入Cp,对石英诱导的细胞增殖有促进作用,后续的实验选择这种作用模式.Cp可以明显增加JNK、ERK蛋白及磷酸化ERK(p-ERK)、磷酸化JNK(p-JNK)、磷酸化c-Jun (p-c-Jun)和磷酸化c-Fos(p-c-Fos)蛋白水平.抑制JNK蛋白活性后,Cp诱导的p-JNK、p-c-Jun和p-c-Fos蛋白水平的增加被抑制,Cp、石英以及Cp和石英共同诱导的细胞增殖加快被抑制;抑制ERK蛋白后,Cp诱导的p-ERK和p-c-Fos的增加被抑制,Cp、石英以及Cp和石英共同诱导的细胞增殖加快被抑制.结论 Cp通过JNK/c-Jun和c-Fos及ERK/c-Fos通路进一步增强石英诱导的促细胞增殖作用.
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ERK1/2在维生素E琥珀酸酯诱导人胃癌细胞凋亡中的作用
为探讨ERK1/2丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)信号转导途径在维生素E琥珀酸酯(VES)所诱导的人胃癌SGC-7901细胞凋亡过程中的作用,采用DAPI染色法观察VES诱导细胞凋亡的情况,采用Western Blot法分析VES不同剂量和不同作用时间对ERK1/2磷酸化状态的影响.结果表明,VES明显诱导SGC-7901细胞凋亡,20μg/ml VES作用24h和48h后凋亡率分别为14.2%和89.6%.5、10、20μg/ml VES作用24h时明显降低p-ERK蛋白的表达;而20μg/ml VES作用于细胞时,ERK1/2可瞬时被激活,2h时表达下降,而后又升高,12h达峰值.提示ERK1/2途径可能参与了VES诱导的SGC-7901细胞凋亡,但终参与调节细胞增殖过程.
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砷化物所致细胞恶性转化的信号通路研究进展
众多研究证实,长期摄入砷化物可引起多种癌症,因此,砷化合物已被国际癌症协会确认为人类确定致癌物[1],但由于砷化物致癌的实验动物模型一直未能成功建立,从而导致其致癌机制研究长期滞后.虽已提出一些砷化物致癌作用的分子机制假说,如氧化应激、细胞增殖与凋亡异常、DNA甲基化异常、DNA损伤及信号通路改变等[2],但目前还没有一个被广泛认可且具有说服力的砷化物致癌机制.近年来,国内外应用低水平砷化物所致细胞恶性转化来探讨砷化物致癌的分子机制,取得较大研究进展.笔者主要就磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinases/protein kinase B,PI-3K/PKB)、丝裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)、鼠双微基因2(murine double minute-2, mdm2)、核因子kappa B(nuclear factor kappa B, NF-κB)和致死蛋白-2(Mortalin-2,mot-2)抑制p53及其分子过程在砷化物所致细胞恶性转化过程中作用的研究进展作一综述.
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氧化苦参碱抑制p38MAPK磷酸化改善醛固酮诱导心肌成纤维细胞增殖
目的:研究氧化苦参碱(OMT)对醛固酮(ALD)诱导心肌成纤维细胞(CFs)增殖的作用,并分析其对p38丝裂素活化蛋白激酶(p38MAPK)表达的影响.方法:采用胰酶消化差速贴壁法分离纯化SD新生大鼠CFs做原代培养,建立ALD诱导CFs增殖模型.实验分为空白组(无血清DMEM),ALD组(1×10-7 mol·L-1),OMT高、低剂量组(3.78×10-4,7.57×10-4mol· L-1).波形蛋白免疫细胞化学法鉴定CFs.采用噻唑蓝(MTT)法分析ALD对CFs增殖的量效与时效关系和OMT的抑制作用.实时荧光定量PCR分析p38MAPK mRNA的表达.Western blot分析p-p38MAPK,p38MAPK的蛋白表达.结果:MTT结果提示1×10-7 mol·L“ALD能够诱导CFs的增殖,且在24 h时增殖作用显著,7.57×10-4 mol· L-1 OMT可显著抑制CFs增殖.OMT对p38MAPK mRNA的水平无影响.OMT能够抑制p-p38MAPK蛋白的表达.结论:OMT可抑制ALD诱导CFs增殖的作用,其机制可能与抑制p38MAPK磷酸化有关.
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丹参酮ⅡA抑制大鼠血管平滑肌细胞增殖及其机制研究
目的:观察丹参酮ⅡA(tanshinoneⅡA,TA)对10%胎牛血清诱导的大鼠血管平滑肌细胞(RVSMC)增殖的抑制作用,并探讨其可能的作用机制.方法:体外培养大鼠主动脉平滑肌细胞A7r5细胞株,以终浓度为10%的胎牛血清(FBS)作为刺激因素,用细胞计数法、噻唑蓝(MTT)比色法和5-溴脱氧尿嘧啶(BrdU)掺入法测定TA对细胞增殖的影响,用流式细胞术(FCM)分析细胞周期分布特征,用Western blot实验测定细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)磷酸化活性,用RT-PCR测定c-fos的表达水平.结果:细胞计数、MTT比色法和BrdU掺人实验表明丹参酮ⅡA能抑制10%FBS所诱导的VSMC增殖,作用强度呈剂量依赖性;细胞周期分析显示,TA处理组G0/G1期细胞百分比高于10%FBs组,而S期比例低于10%FBS组,表明TA可阻止10%FBS所诱导的细胞周期由G0/G1期向S期推进;Western blot结果显示与10%FBS组相比,TA处理组ERK1/2磷酸化活性降低;RT-PCR结果显示TA处理组c-fos表达水平降低.结论:丹参酮可抑制10%FBS诱导的体外培养大鼠动脉平滑肌细胞增殖,此作用可能与其阻止细胞周期由G0/G1期向S期推进,抑制MAPK信号转导通路激活,进而下调c-fos表达有关.
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中药金叶败毒颗粒抑制人巨细胞病毒感染丝裂素活化蛋白激酶p38信号通路的研究
目的:研究金叶败毒颗粒(简称中药)对人巨细胞病毒(HCMV)感染丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)p38信号通路的抑制作用,并探讨其治疗HCMV感染的分子机制.方法:应用原位杂交和免疫组化方法分别检测中药和更昔洛韦(GCV)干预HCMV感染的细胞p38 mRNA及pRb蛋白表达水平,观察两种药物对HCMV感染人胚胎成纤维细胞(HEL)的影响.结果:两种药物均可抑制HCMV在HEL中的增殖,但中药能明显抑制p38 mRNA的水平,并使其磷酸化底物pRb蛋白表达降低,而GCV无此作用.结论:中药可能通过调节MAPK通路而抑制HCMV基因的表达和复制.
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MAPK和NF-κB上调脂多糖诱导的小鼠肺微血管内皮细胞Toll-like受体4的表达
目的 观察MAPK和NF-κB在经脂多糖(LPS)诱导的小鼠肺微血管内皮细胞(PMVECs)Toll-like受体4(TLR4)表达增强中的作用.方法 分离培养PMVECs.不同浓度的LPS与PMVECs共培养2 h,或与LPS(100 μg/L)作用不同时间.用ELISA法检测培养上清液中TNF-α含量.分别用ERK抑制剂PD98059和P38MAPK抑制剂SB203580或NF-κB抑制剂PDTC进行干预.用反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测TLR4和TNF-αmRNA.用Western-blot检测ERK/P38 MAPK和核蛋白NF-κB的表达.结果 在LPS浓度为50～500μg/L时,作用于PMVECs 2 h,或LPS 100 μg/L作用不同时间时,培养上清液中TNF-α含量呈剂量和时间依赖性显著增加(P＜0.01).PMVECs表达TNF-α及TLR4 mRNA增加,6 h时达高峰.分别用上述抑制剂均可缓解上述变化,而同时联合使用PD98059和SB203580则进一步增强该抑制作用.上述抑制剂分别缓解LPS诱导的PMVECs表达ERK/P38 MAPK和NF-κB蛋白增强.结论 MAPK和NF-κB上调给脂多糖诱导的小鼠PMVECs TLR4的表达.
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耐力训练对糖尿病大鼠骨骼肌p38信号激酶的调节作用
目的:研究不同强度的耐力训练对糖尿病大鼠骨骼肌细胞丝裂素活化蛋白激酶p38活性的调节作用,为制订适宜的糖尿病运动疗法程序提供分子生物学依据.方法:雄性SD大鼠34只,尾静脉注射链脲霉素,建立糖尿病模型.然后随机分为低强度运动组(E1,n=6)、高强度运动组(E2,n=6)、低强度运动加胰岛素治疗组(EI1,n=6)、高强度运动加胰岛素治疗组(EI2,n=6)、非胰岛素治疗非运动组(C,n=5)和胰岛素治疗非运动组(CI,n=5).耐力训练采用活动平板,胰岛素皮下注射,共8周.运用化学发光法测定p38活性.结果:训练8周前后,EI1组安静血糖下降46%(P＜0.01),其余各组血糖无明显下降.单次运动前后E1组、EI1组、EI2组和CI组血糖均见明显下降,其中EI1组血糖降低尤为显著达83%(P＜0.01).骨骼肌p38活性在EI1组显著高于其余各组(P＜0.05),E1组显著高于E2组、C组、CI组(P＜0.05).结论:低强度运动训练以及低强度运动训练加胰岛素治疗均能显著提高糖尿病大鼠骨骼肌细胞p38信号激酶,提示低强度运动训练加胰岛素治疗是内源性胰岛素缺乏性糖尿病的适宜治疗方案.
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高血压大鼠心脏和血管丝裂素活化蛋白激酶与其磷酸酶-1的表达
目的:探讨MAPK与MKP-1在高血压心血管重塑中的可能作用.方法:应用Western-blot 的方法观察了自发性高血压大鼠(SHR)及WKY大鼠心脏和血管丝裂素活化蛋白激酶及丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶表达的改变.结果:(1)WKY大鼠心脏中未见有丝裂素活化蛋白激酶的表达,而SHR心脏中检测到了丝裂素活化蛋白激酶的表达;并且SHR血管中丝裂素活化蛋白激酶的表达较WKY大鼠增强90%(P<0.01);(2)SHR心脏及血管中丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶-1的表达较WKY大鼠分别降低53%及45% (P均<0.01).结论:SHR心脏和血管重塑的发生除与丝裂素活化蛋白激酶表达增强有关外,可能还与丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶-1的表达下降有关.
关键词： 高血压 丝裂素活化蛋白激酶 丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶 -
运动对糖尿病大鼠骨骼肌GLUT 4和MAPK的作用
目的研究适量运动对糖尿病大鼠骨骼肌葡萄糖转运蛋白(GLUT4)和丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)活性的作用.方法 40只SD大鼠分为四组:糖尿病非运动组,糖尿病运动组,正常非运动组和正常运动组.运动组进行1 2周的中等强度的跑步训练.结果 (1)糖尿病大鼠血糖浓度增高,血胰岛素浓度降低;骨骼肌组织葡萄糖转运蛋白(GLUT4)含量下降;肝脏、胰腺和骨骼肌的丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)活性下降.(2)糖尿病运动组大鼠经12周跑步训练后,血糖浓度下降,血胰岛素浓度升高;骨骼肌组织的GLUT4含量增加;肝脏,骨骼肌和胰腺的MAPK活性增加.结论适量运动可增加骨骼肌GLUT4的蛋白含量以及增强肝脏和骨骼肌MAPK的活性,这可能是运动改善糖尿病糖代谢紊乱的机制之一.
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丝裂素活化蛋白激酶参与心肌缺氧预处理的延迟保护作用
目的探讨丝裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)在心肌缺氧预处理延迟保护中的作用.方法在培养乳鼠心肌细胞缺氧预处理的模型上,检测预处理后即刻、1 h、6 h和12 h的MAPK活性变化,观察细胞缺氧/复氧损伤后、延迟预处理后及蛋白激酶C(PKC)抑制剂chelerythrine(Ch)干预后的细胞存活率、LDH的释放、MDA含量和SOD活性.结果MAPK活性在预处理后即刻明显增加(P＜0.01),在6 h后降至或接近对照水平.与未预处理组心肌细胞缺氧/复氧损伤相比较,预处理后24h心肌细胞存活率增高[(58.64±5.53)%vs(44.29±4.27)%,P＜0.01],LDH[(59.50±11.08)U/L vs(83.17±13.69)U/L,P＜ 0.01]和MDA含量[(2.33±0.49)nmol/L vs(3.29±0.26)nmol/L,P＜0.01]均降低,SOD活性增加[(21.53±3.63)nU/ml vs(12.86±2.68)nU/ml,P＜0.01].PKC抑制剂chelerythrine可消除预处理的延迟保护作用.结论预处理24 h心肌细胞对再次缺氧/复氧有保护作用,PKC、MAPK均参与心肌细胞预处理后的延迟保护作用.
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MAPK介导血管球囊损伤后血管平滑肌细胞的增殖
目的探讨血管球囊损伤后诱导的血管平滑肌细胞增殖的信号传递途径.方法采用同位素技术测定3HTdR掺入和丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)活性.结果血管球囊损伤后诱导了血管平滑肌细胞增殖,同时有MAPK活性明显增加.结论血管球囊损伤后诱导的血管平滑肌细胞增殖可能是通过增加MAPK活性途径实现的.
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阿托伐他汀降低2型糖尿病大鼠主动脉磷酸化p38丝裂素活化蛋白激酶蛋白的表达
目的 探讨p38丝裂素活化蛋白激酶(p38MAPK)与糖尿病大血管病变的关系及阿托伐他汀的干预作用. 方法 选用25只4周龄雄性Wistar大鼠,数字表法随机分为正常对照组(NC组,n=6)和实验组(EX组,n=19),EX组采用高脂高糖饲料喂养联合链脲佐菌素注射建立具有2型糖尿病动脉粥样硬化特点的动物模型.将成模糖尿病大鼠(n=15)随机分为2型糖尿病空白对照组(DM组,n=7)及阿托伐他汀干预组(ATR组,n=8).ATR组给予阿托伐他汀10 mg·kg-1·d-1灌胃8周,DM组及NC组给予等量的饮用水灌胃.测定大鼠血清、细胞间黏附分子1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子1(VCAM-1)、血脂水平,免疫组织化学法检测大鼠胸主动脉磷酸化p38MAPK(p-p38MAPK)、核因子(NF)-κB、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)蛋白表达水平.数据采用SNK-q检验、Pearson相关分析进行比较分析.结果 HE染色后可见DM组大鼠主动脉管壁结构层次不清,内膜增厚,内皮细胞肿大变性,中膜平滑肌细胞排列紊乱,胶原纤维增生.与NC组相比,DM组大鼠主动脉p-p38MAPK、NF-κB、MCP-1蛋白表达水平明显升高(Z=-3.466、-3.728、-3.832;均P＜0.05).ATR组大鼠主动脉中p-p38MAPK、NF-κB、MCP-1蛋白表达水平较DM组明显降低(Z=-2.308、-2.160、-2.501,均P＜0.05).相关分析显示主动脉NF-κB、MCP-1蛋白表达和p-p38MAPK蛋白表达呈显著正相关(r=0.406、0.310,均P＜0.05).与NC组相比,DM组大鼠血清NF-κB、ICAM-1、VCAM-1、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)水平明显升高(t=-9.200、-5.586、-7.041、-8.788、-5.247、-5.142,均P＜0.05),HDL水平降低(t＝5.598,P＜0.05).治疗8周后,ATR组大鼠血清中NF-κB、ICAM-1、VCAM-1、TG、TC、LDL水平均较DM组明显降低(t=3.661、3.360、2.496、4.348、3.077、3.446,均P＜0.05),HDL水平较DM组有所升高,但组间差异无统计学意义(t=-1.983,P＞0.05). 结论 p38 MAPK通路的激活在糖尿病大血管病变发生发展中起重要作用,阿托伐他汀可通过降低p38MAPK磷酸化水平,抑制炎症反应,起到大血管保护作用.
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自发性高血压大鼠心肌肥大与心肌MAPK及AngⅡ的实验研究
通过观察高血压心肌肥厚与心肌丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的关系,探讨高血压心肌肥厚的可能细胞内信息传递机制.4个月的自发性高血压大鼠(SHR)和Wistar-Kyoto(WKY)大鼠各8只.采用放免法测定血浆及心肌组织AngⅡ含量,凝胶内磷酸化法测定心肌MAPK活性,以心脏重/体重的比值表示心肌肥厚程度.与WKY大鼠比较,SHR心肌MAPK活性增加107.0%(P＜0.01),血浆及心肌组织AngⅡ分别升高218.6%和101.2%(P＜0.01,P＜0.01),心肌肥大程度严重(P＜0.01).其中MAPK活性与心肌肥大程度呈明显正相关(r=0.708,P＜0.05).作者推论,MAPK可能介导了SHR心肌肥厚,AngⅡ可能参与了心肌MAPK活性增加.
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离体热损伤成纤维细胞所涉及的细胞信号通路
利用已建立的成纤维细胞热损伤诱导凋亡模型观察离体培养的成纤维细胞热烫伤后信号通路的活化情况.首先将原代培养的人成纤维细胞经5～6传代后,45℃水中孵育10min,造成单纯热损伤刺激,加入5%小牛血清继续培养,分别在伤后0、30、60和180min 4个时相点冻存细胞,运用Western blot进行MAPKs信号通路磷酸化蛋白印迹检测,同时采用荧光显微镜检测热损伤成纤维细胞caspase3蛋白的表达情况.结果显示,经过热损伤刺激的成纤维细胞,c-jun N末端激酶(JNK)首先开始表达,并在60min达到高峰,能持续至180min.细胞外信号调节激酶(ERK)的表达高峰在伤后30min,随后迅速消退.损伤早期,成纤维细胞内caspase3阳性标记的细胞数较少,至伤后60min,caspase3的表达明显增强.研究表明,ERK和JNK信号通路在热损伤诱导成纤维细胞生物学特性变化过程中具有重要意义.
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氨氯地平、依那普利对自发高血压大鼠肾脏丝裂素活化蛋白激酶、血管紧张素Ⅱ、内皮素的影响
高血压大鼠肾损害与早期肾脏分泌血管紧张素Ⅱ(ATⅡ)、内皮素(ET)增多的关系已引起人们重视.近年发现,丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)是其细胞信息传递的重要酶系之一,后者可引起细胞的分化、增殖、肥大[1].本研究通过观察自发高血压大鼠(SHR)肾脏MAPK、ET、ATⅡ的变化,探讨其在高血压肾损害中的作用和意义.
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人参皂苷Rg1可能通过丝裂素活化蛋白激酶途径抑制细胞凋亡
目的探讨人参皂苷Rg1对MPP+诱导细胞凋亡保护作用的可能信号传导途径.方法用吖啶橙-溴化乙锭染色观察SHSY5Y细胞凋亡率,流式细胞仪检测细胞内活性氧ROS水平,Western Blotting法检测JNK(c-jun NH2-terminal kinase)激酶活性,免疫细胞化学染色法检测裂解的Caspase-3阳性细胞的表达率.结果经10 μmol*L-1 Rg1或2.5 mmol*L-1 N-乙酰半胱氨酸预处理后,MPP+诱导的SHSY5Y细胞凋亡受到明显抑制,同时细胞内ROS下降,JNK激酶的活性减弱,裂解的Caspase-3阳性细胞表达率下降.结论 Rg1可抑制MPP+诱导的SHSY5Y细胞凋亡,其作用机制可能是通过清除ROS、减弱JNK激酶的活性,从而减少Caspase-3的激活.
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氨氯地平抑制人血管平滑肌细胞增殖机制的研究
目的观察氨氯地平对人血管平滑肌细胞(VSMC)丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)活性的影响.方法取人乳腺下动脉培养VSMC,用bFGF刺激细胞增殖,观察氨氯地平对bFGF激活的MAPK活性的影响,用p42/p44磷酸化抗体蛋白免疫印迹法测定MAPK活性. 结果 bFGF对MAPK有显著激活作用,激活峰值出现在5～15 min,维持至3 h;此活化作用被MAPK激酶的特异抑制剂PD98059抑制;无论瞬时或持久的bFGF激活的MAPK活性均被氨氯地平抑制. 结论氨氯地平通过MAPK信号转导途径抑制bFGF所致的细胞增殖.
关键词： 血管平滑肌细胞 氨氯地平 碱性成纤维细胞生长因子 丝裂素活化蛋白激酶 细胞增殖
