糖皮质激素的信号转导系统

糖皮质激素的信号转导系统
摘要:糖皮质激素(glucocorticoid，GC)是由肾上腺皮质分泌的甾体激素，糖皮质激素具有调节免疫、代谢、渗透压、生长发育等多种生理和药理作用，并参与行为和认知过程的调节。

就糖皮质激素受体(GR)因子在GC信号通路中的地位、组成与分类、作用机制与结构特点、与临床疾病的关系及GR的最新研究进展作一综述。

关键词：受体及信号转导（Receptor And Signal Transdution）;糖皮质激素(GC); 糖皮质激素受体(GR);MAPK信号传导通路
糖皮质激素(GC)是一种甾体类激素,通过膜受体快速激活细胞内信号传导通路的机制，主要涉及ERK，JNK／SAPK和P38等MAPK家族的重要成员。

GC 在许多细胞中对ERK起抑制作用；在不同的细胞中，GC能激活JNK或抑制其活性，即具有一定的细胞特异性；GC还直接或间接地激活P38途径。

GC激活MAPK介导的信号传导通路，产生一系列生物学效应，如抑制细胞的生长和繁殖，介导细胞的凋亡等。

GC与细胞内糖皮质激素受体(GR)结合，选择性地启动GC依赖性基因网络，从而发挥多种生物学效应。

许多非受体类蛋白质参与了GC信号通路的转导，其中，GR协同调节因子日益受到重视和关注。

协同调节因子主要通过改变染色质构型，介导GR与其它转录因子和调节蛋白的相互作用来调节基因的转录，构成了GC信号通路的一个新环节。

本文就该类因子在GC 信号通路中的地位、组成与分类、作用机制与结构特点、与临床疾病的关系及GR的最新研究进展作一综述。

1 MAPK信号传导通路
早在上世纪80年代末期因能使微管连接蛋白(MAP)的丝／苏氨酸磷酸化而被发现。

它广泛存在于从酵母到哺乳动物的细胞中。

哺乳动物中的MAPK家族包括4个亚族：ERK，SAPK／JNK，P38 MAPK，以及新发现的ERKS／BMK1(酵母中还有第5个亚族ERK3／4)。

这些激酶的信号通路具有高度保守性，即通过3个激酶的级联反应将信号从细胞外传至细胞核。

据报道ERK可能与生理性信号传导有关，而P38和JNK／SAPK则主要参与伤害性应激信号的传导。

MAPK 被激活后有3个去向：①留在胞质中，激活其它蛋白激酶；②使细胞骨架成分磷酸化；③转位入核，磷酸化转录因子，
调控基因表达。

如果外界刺激过强，信号转导通路则导向细胞凋亡。

2 GC对MAPK信号通路的作用
近年来，GC的快速作用和非基因组机制引起了学术界和医学界的广泛重视。

GC通过膜受体快速激活细胞内信号传导通路，尤其是MAPK家族，而其中的膜受体(GR)起着举足轻重的作用。

研究发现GR存在2种亚型：GRα和GRβ，它
们是由GR原始转录体经不同的剪切而形成的。

结构上的区别仅在于GRβ的C 端比GRα少了35个氨基酸残基，从而导致GRβ在功能上不能与GC结合，也无转录激活功能，而且它们在不同的组织和器官中的分布也存在差别。

另有报道说，GRβ与经典的GRα不同，它定位在细胞核中，GRβ可能是GRα的内源性抑制剂，但GR对GR转录活性的拮抗有待于进一步研究。

在GC的信号转导过程中，磷酸化过程扮演着十分重要的角色。

MAPK的丝／苏和酪氨酸磷酸化是其中的关键。

由于正钒酸钠(酪氨酸蛋白磷酸酶抑制剂)能完全改变Dex的作用，而氟化钠(丝／苏氨酸蛋白磷酸酶的抑制剂)却不能，从而有力地证明了酪氨酸蛋白磷酸酶在对MAPK活性和MBA-15.4细胞增生的调控中起重要作用，Dex抑制细胞生长、繁殖正是通过这一酪氨酸蛋白磷酸酶的途径。

而在ASM细胞中J Gc 不能激活ERK，细胞的分裂受到抑制，细胞周期蛋白D1的表达也被抑制。

可见GC可以通过作用于MAPK几条通路中的上游或下游的不同成分，产生不同的生物学效应。

2.1 GC对MAPK上游成分的作用
在MAPK介导的信号传导通路中，MAPK的上游成分很多，包括：Ras、cdc42、Raf、MEK等。

GC与细胞因子或应激原作用，影响MAPK及其上游成分的活性。

如地塞米松可抑制许多促、抗炎因子的活性，阻断OSM(制瘤素M，IL-6家族的成员)的诱导作用73。

另外，GC与各种细胞因子之间存在相互作用：细胞因子诱导GC的分泌；GC反过来抑制其合成，阻断其细胞凋亡作用。

p44／p42ERK通路。

GC能抑制ERK通路上游的ras和raf的活性。

有文献报道，Grb2和P21(ras)能结合到活化的酪氨酸蛋白激酶生长因子受体上，引起激酶Raf下游包括Erk的活化，从而促进cPLA的活化和花生四烯酸的释放，但Dex却能阻断Grb2结合到活化的表皮生长因子受体上去，抑制免疫细胞的活性_5J。

具体机制是：Dex阻断Grb2，p21(ras)和raf的募集，也可能是Dex诱导内源性ras和p85的募集J。

不过，GC对信号传导通路的作用，是否以对信号分子募集的影响开始，还需进一步证实。

游走抑制因子对GC的免疫抑制有负反馈作用。

在NIH 313成纤维细胞中，MIF经一个依赖PKA和p44／p42ERK的途径，调节cPLA的活性，引起前列腺素、白三烯的合成，从而逆转GC的抑制效应。

GC还能诱导A-raf启动子的活化。

人A-raf启动子区域包括了3个GC受体反应元件(GRE)：GRE1，GRE2，GRE3(图1)，分别定位于-17，-34，-168。

在Hela 细胞中，A-raf启动子的活性是Dex诱导的，在Dex的作用下，GR通过一种非协同效应与A-raf启动子区域形成蛋白质—DNA复合体，因此GR与A-raf启动子区域之间存在密切的联系：A-raf启动子中的GRE／PRE序列的点突变也会特异地去除Dex的诱导。

另外，GR以不同的亲和力与A-raf中的GRE／PRE反应元件相互作用，其中GRE-1与GR的亲和力较低，它可能会与另一种转录因子相互作用J。

所以，A-raf启动子部分地受GR的调控，由此看出，GC的作用与MAPK通路密切相关。

JNK／SAPK通路。

在RAW 264.7细胞中，Dex能抑制LPS对JNK／SAPK 的激活J。

LPS是革兰氏阴性菌的主要成分，是重要的促炎物质，从文献上来看，LPS能激活MAPK家族的几乎所有成员。

LPS能激活巨噬细胞产生TNF-Ot，并在转录和翻译水平上受MAPK信号转导系统的调控，特别是JNK／SAPK通路。

Dex能通过阻断山梨糖醇(sorbito1)对JNK／SAPK的活化作用，使SAPK-p，SAPK.pK.A激酶发生缺失，进而阻断细胞因子TNF-Ot的表达J。

相反，野生型SAPK.B能解除Dex对TNF-Ot的表达的抑制。

而LPS对ERK和p38通路的激活，却不受Dex的抑制。

p38通路。

GC对P38通路的作用较复杂：Dex既通过抑制p38活性而影响B球蛋白-cox(环氧合酶).2的mRNA的稳定性_l；Gc还能直接激活p38通路，引起h-Sgk的基因表达，从而介导对高渗的应答。

其它上游因子在多发性骨髓瘤细胞凋亡的研究中发现：由Dex诱导的信号途径，虽然与SAPK／JNK，P38激酶的活化无关，但能引起生长相关蛋白激酶(如P )活性的明显降低，且能被IL-6抑制。

而由电离辐射诱导的OCI-MYS MM细胞的凋亡途径，则与SAPK／JNK，P38的激活有关。

2.2 GC对MAPK下游因子的作用
MAPK的下游因子主要是些转录因子和核蛋白(如P53、CREB、ATF-2、CHOP)，及胞浆蛋白(如cPLA)。

GC能抑制人A549的肾癌细胞和NIH 313细胞中cPLA的活性。

5J.GC还能作用于ERK途径的下游或旁路J，拮抗凝血酶作用，使细胞周期蛋白D的mR-NA和蛋白水平降低，使成视网膜细胞瘤蛋白磷酸降低。

3 MAPK 通路对GC的作用
GC能通过作用于MAPK通路中的某一成份，而调节细胞的各种生物学作用；反过来，MAPK通路对GC的合成也有一定的功能。

类固醇生成因子(SF 1)是一种孤儿核受体。

SF．1介导的转录依赖于丝氨酸残基203的磷酸化。

该丝氨酸残基定位于蛋白质的一个主要区域(AF-1)，是Erk的一种主要底物。

因而，SF.1的活化可能是由MAPK信号途径介导的，即ERK使AF1磷酸化，增强了辅助
因子结合到配体结合位点(LBD)上的能力。

类固醇激素的合成受多条信号通路调节，其中包括MAPK途径。

总之，MAPK对SF一1的修饰和随后增强核受体辅助因子的结合，把胞外信号和类固醇、多肽激素的合成有机联系起来。

MAPK 还可以直接磷酸化GR，使其调节转录活性减弱；而细胞周期依赖性蛋白激酶(CDK)复合体却能使GR调节转录作用增强。

这是由于CDK和MAPK磷酸化GR的位点不同：MAPK能磷酸化苏氨酸残基171和丝氨酸残基246，CDK能磷酸化丝氨酸残基224和232，从而造成GR被磷酸化后起不同的作用。

在人滑液纤维细胞中，Nimesu-lide(NIM)能使GR磷酸化和调节转录活性增强(图2)。

研究表明，NIM对GR结合位点的数量没有影响，也不影响细胞GR蛋白的水平或核质穿梭，但能显著地增强MAPK的磷酸化，MAPK再使GR磷酸化，GR与GRE 结合，启动一系列相关基因的转录。

从而揭示了NIM(一种非固醇类抗炎药物)的抗炎效应，说明其可能与GR的活化相关。

GC广泛用于治疗肾病综合征、哮喘、自身免疫性疾病和某些血液系统肿瘤，然而其治疗过程中出现的原发性和继发性耐药现象还有待解决。

关于GC抵抗综合征的发生机制有多种解释，包括GR与GC亲和力下降、HSP90、HSP70表达水平的改变、血清脂皮素抗体水平增高以及GC代谢动力学的改变等等。

近年来随着对协同调节因子认识的不断深入，发现它在决定机体组织对GC的敏感性中有着不可忽视的作用，有研究表明，细胞内协同调节因子的比例失衡是引起GC 抵抗的重要原因之一。

Kino等发现细胞内CBP和P300相对浓度的不平衡影响组织对GC的敏感性；ttelman等则认为细胞DRIP150、DRIP205的比例失调会影响组织对GC的反应性。

此外，在其它NR功能研究中得到的结论对GC抵抗产生的原因也有一定的提示作用。

Cote等对维甲酸治疗急性早幼粒细胞白血病过程中出现继发耐药的病例进行研究，发现维甲酸受体的突变引起CoRs释放与CoAs募集困难，认为这是发生维甲酸抵抗的原因。

而SRC-l对GC效应的发挥同样是必需的，虽然尚未对GR进行类似的研究，但上述证据可以为协同调节因子在GC抵抗发生中的作用提供借鉴。

以协同调节因子作为靶标进行干预治疗，可能是逆转激素抵抗综合征的一种新思路。

4 糖皮质激素受体(GR)的研究进展
糖皮质激素(GC)参与许多生理过程的调节，包括生长发育、能量代谢、水电解质平衡、炎症与免疫反应以及应激等等，而这些效应是通过活化细胞内相应的
糖皮质激素受体(GR)来实现的。

GR属于核受体(nuclear receptor，NR)超家族成员，是一种GC依赖的核转录因子。

GR与激素结合后，识别并结合于靶基因上游的一段特定核苷酸序列——糖皮质激素反应元件(gluoooorticoid reactive element)，募集基础转录复合物(basal transcription machinery，BTM)和多种调节蛋白，启动或抑制目的基因的表达，从而发挥生物学效应。

这一过程的每个步骤均需要许多非受体蛋白的参与，包括热休克蛋白(HSP)90和各
种调节因子it。

其中，协同调节因子在GR与BTM之间的微调作用及其意义已被广泛关注。

目前认为，协同调节因子对GC效应的发挥是必不可少的，并且可能决定着组织对GC的敏感性。

至今发现的协同调节因子大多是非特异性的，它们对GR 以外的其它NR也有调节作用，并且在多种组织中广泛表达。

然而最近发现了一些具有受体和组织类型特异性的协同调节因子，为各种组织对GC敏感性的差异和许多疾病的发生提供了新的解释。

在糖皮质激素受体(GR)研究领域方面：第二军医大学长征医院内分泌科研究了肾上腺皮质功能紊乱患者外周血白细胞GR的改变，发现库欣综合征患者外周血多形核白细胞GR明显升高，阿狄森病和席汉综合征患者GR明显降低，其效应指标氢化可的松对多形核白细胞的趋化移动的抑制率也呈现一致的变化，表明这些疾病GR改变具有临床意义。

第二军医大学长海医院肾内科探讨了糖皮质激素对肿瘤坏死因子(TNF-)诱导后肾小球系膜细胞表达细胞间粘附分子(ICAM-1)增加的抑制作用，以及GR阻断剂对其的影响，结果显示经TNF-作用后，肾小球系膜细胞表达ICAM-1升高，(TNF．d+地塞米松)组较TNF-d组降低，(TNF-d+GR阻断剂)组与TNF-组相比差异无显著性，(TNF．d+地塞米松+GR阻断剂)组显著高于(TNF．d+地塞米松)组，因此TNF.d诱导的ICAM.1基因的转录和GR介导的抑制效应可快速改变细胞表面ICAM-1蛋白的表达，从而影响炎症过程的变化。

上海市闸北区中心医院发现甲状腺功能减退和桥本甲状腺炎患者GR均明显降低，其效应指标也发生一致的改变。

第二军医大学长征医院、上海市大场医院等在此领域也进行了大量的研究，取得了众多的研究成果，如发现糖尿病患者外周血白细胞GR降低，并伴随其效应指标的相应改变，胰岛素抵抗者外周血单个核白细胞GR显著高于胰岛素敏感者，肝硬变患者的虚证和实证与白细胞GR含量及血浆皮质醇浓度有关，无论是细菌感染还是病毒感染，其GR结合容量均明显降低。

5 展望
经研究，GC具有基因型和非基因型两种相关治疗效应。

据推断：两种机制的相对潜能应该是不同的，那么，在哪些情况下，到底是哪种机制起作用，或是发挥优势呢?这有待于我们的进一步深入研究。

从目前的研究状况来看，GR是GC信号转导通路中的关键性位点，不论是快速还是慢速，不管是基因组还是非
基因组，各通路之间都存在交叉对话(eI OSS-talk)，而GR在交叉对话中起关
键作用。

随着人们对GC信号转导通路研究的日益深入，GC将在临床上发挥更加广泛和精确的功能。

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