調(diào)節(jié)膀胱逼尿肌舒縮相關(guān)信號(hào)通路的研究

孫紅偉，常曉麗，陳少宗

（山東中醫(yī)藥大學(xué)針灸研究所，山東 濟(jì)南 250355）

膀胱功能障礙可分為高張力性膀胱和低（失）張力性膀胱兩大類(lèi)?；颊卟粌H會(huì)出現(xiàn)尿頻、尿急、排尿費(fèi)力、排尿躊躇等癥狀，嚴(yán)重者還會(huì)引發(fā)上尿路、腎臟病變，導(dǎo)致腎功能衰竭，甚至危及生命。因此，治療膀胱功能障礙已成為臨床急需解決的問(wèn)題。目前，膀胱功能障礙的相關(guān)研究較多，但機(jī)制尚不清晰。本文闡述的膀胱功能障礙主要包括膀胱過(guò)度活動(dòng)癥（overactive bladder syndrome，OAB）和急性尿潴留（Acute urinary retention,AUR）兩種常見(jiàn)疾病。OAB 由于膀胱逼尿肌過(guò)度收縮引起的。而AUR 與OAB 相反，AUR 會(huì)造成膀胱逼尿肌無(wú)力，收縮功能異常，兩者均與膀胱逼尿肌收縮性相關(guān)。本文對(duì)OAB與AUR后的膀胱逼尿肌收縮相關(guān)的信號(hào)通路Ca2+敏感Ras 同族體基因家族成員A（Ras homolog gene family member A，RhoA）/Rho 激酶（Rho-associated kinase，ROCK）途徑和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38 MAPK）/絲裂原活化蛋白激酶激活蛋白激酶2（mitogen-activated protein kinase activated protein kinase 2，MAPKAPK2/MK2）/熱休克蛋白 27（heat shock protein 27，HSP27）信號(hào)通路進(jìn)行綜述，以期為臨床治療膀胱功能障礙尋找新方向。

1 OAB和AUR與膀胱逼尿肌收縮性

OAB表現(xiàn)為膀胱在控制排尿方面存在問(wèn)題，如出現(xiàn)尿急、尿頻、夜尿或急迫性尿失禁。尤其是尿急，是膀胱過(guò)度活動(dòng)癥的核心癥狀[1]，OAB主要是膀胱逼尿肌過(guò)度活動(dòng)引起的。由此可知，OAB的發(fā)生與膀胱逼尿肌能否正常舒縮密切相關(guān)，已有研究表明，Ca2+敏感的RhoA/Rho激酶信號(hào)通路在調(diào)節(jié)大鼠和人類(lèi)逼尿肌舒縮中起顯著作用[2,3]。

AUR是泌尿外科最常見(jiàn)的急癥之一，會(huì)造成膀胱功能的損害，導(dǎo)致膀胱收縮無(wú)力（detrusor underactivity，DU）發(fā)病率高，治療效果較差[4]。尿潴留很大程度上取決于膀胱平滑肌能否正常收縮，平滑肌不能收縮，尿液則無(wú)法排出。因此，研究膀胱逼尿肌的收縮與舒張對(duì)于AUR很有必要。已有文獻(xiàn)[5]報(bào)道，HSP27能調(diào)節(jié)AUR后的膀胱平滑肌收縮，HSP27通過(guò)p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路在膀胱平滑肌舒縮中起作用。

2 RhoA/Rho激酶信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱平滑肌收縮機(jī)制

已有文獻(xiàn)[4,5]報(bào)道，Ca2+敏感的RhoA/Rho 激酶信號(hào)通路在調(diào)節(jié)膀胱平滑肌舒縮中起顯著作用。RhoA/Rho 激酶途徑在人體內(nèi)廣泛存在，通過(guò)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白骨架的解離及聚合狀態(tài)，參與多種細(xì)胞的功能[5]。

2.1 RhoA/Rho 激酶 RhoA 是一種小分子鳥(niǎo)甘酸結(jié)合蛋白，可調(diào)節(jié)應(yīng)激纖維形成中肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，屬于Ras蛋白超家族。RhoA在進(jìn)化過(guò)程中非常保守，是一種胞內(nèi)蛋白，通過(guò)胞外信號(hào)的刺激傳遞到胞內(nèi)來(lái)發(fā)揮其功能，RhoA作為分子開(kāi)關(guān)，可關(guān)閉和開(kāi)啟各種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，如激活Cdc42 相關(guān)酪氨酸激酶（activated Cdc42-associated tyrosine kinase，ACK）、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（p21-activated protein kinase，PAK）、ROCK。RhoA 綁定三磷酸鳥(niǎo)苷（guanosine triphosphate，GTP）時(shí)處于活化狀態(tài)，也就是所謂的“開(kāi)啟”狀態(tài)，而RhoA 綁定二磷酸鳥(niǎo)苷（guanosine diphosphate，GDP）時(shí)則處于非活化狀態(tài)，即所謂的“關(guān)閉”狀態(tài)。RhoA通過(guò)與GTP和GDP結(jié)合時(shí)所呈現(xiàn)的狀態(tài)來(lái)調(diào)控Rho 激酶的活性。RhoA和GTP結(jié)合時(shí)與Rho激酶結(jié)合并且使其活化[6,7]。

ROCK也稱(chēng)Rho 相關(guān)激酶可提升肌球蛋白輕鏈（myosin light chain，MLC）的磷酸化水平，增加肌動(dòng)-肌球蛋白的收縮力，促使細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）中遷移。絲氨酸/蘇氨酸（serine/threoine，Ser/Thr）蛋白激酶與RhoA-GTP結(jié)合使其活化。ROCK是目前功能研究最為詳細(xì)的Rho下游靶效應(yīng)分子，包括ROCK1和ROCK2兩個(gè)成員[8]，且其不僅氨基酸序列的同源性很高，而且激酶區(qū)域有高達(dá)92%的同源性[9]，因此，稱(chēng)為RhoA/Rho激酶。

2.2 肌球蛋白輕鏈磷酸酶 肌球蛋白輕鏈磷酸酶（myosin light chain phosphatase，MLCP）是 RhoA/Rho激酶下游最重要的效應(yīng)物之一，包含3個(gè)亞基：催化亞基、結(jié)合亞基、功能未知的小亞基[9]。MLCP的結(jié)合亞基能與催化亞基或肌球蛋白輕鏈（myosin light chain，MLC）的結(jié)合域直接結(jié)合，并且能引導(dǎo)催化亞基和 MLC 連接，使 MLC 脫磷酸化[10]。RhoA/Rho激酶對(duì)MLCP的結(jié)合亞基進(jìn)行磷酸化，使MLCP失去活性。進(jìn)而抑制胞漿內(nèi)MLC 脫磷酸化，提高M(jìn)LC的磷酸化水平，從而增加與肌動(dòng)蛋白絲交聯(lián)產(chǎn)生的收縮力，最終引起平滑肌的收縮[11]。

2.3 MLC 與膀胱平滑肌的舒縮 已有研究證明，平滑肌收縮程度取決于MLC 的磷酸化水平，而MLC磷酸化受Ca2+依賴(lài)的肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MLCK）和Ca2+非依賴(lài)的MLCP雙重調(diào)節(jié)[12]。MLCK能使下游效應(yīng)物磷酸化，而MLCP 能使下游效應(yīng)物多磷酸化。因此，由MLCK引起的膀胱平滑肌舒縮是隨著細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度不斷升高，Ca2+能與鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM）結(jié)合，進(jìn)而形成Ca2+-CaM 復(fù)合物，激活MLCK，被活化的MLCK使MLC磷酸化，從而增加與肌動(dòng)蛋白絲交聯(lián)產(chǎn)生的收縮力，最終使平滑肌收縮。由MLCP 引起的膀胱平滑肌舒縮是RhoA/Rho激酶對(duì)MLCP的結(jié)合亞基進(jìn)行磷酸化，使MLCP 失去活性，進(jìn)而抑制胞漿內(nèi)MLC脫磷酸化，提高M(jìn)LC磷酸化水平，引起平滑肌收縮[13]。

2.4 RhoA/Rho激酶信號(hào)通路在膀胱平滑肌舒縮機(jī)制RhoA/Rho激酶信號(hào)通路雖只是一個(gè)通用的信號(hào)通路，但其中還有很多可探究的地方，如經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，RhoA/Rho激酶磷酸化和磷酸酶的脫磷酸化也會(huì)受其他激酶的驅(qū)動(dòng)[14]，如蛋白激酶G（protein kinase G，PKG）也能對(duì)RhoA 活性進(jìn)行調(diào)控，而PKG 又能被環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）激活，因此其可能是環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）-蛋白激酶G（protein kinase G ，PKG）-RhoA/Rho激酶途徑[15]。此信號(hào)通路只研究了一個(gè)框架，還有很多細(xì)節(jié)需要深入研究?；贠AB產(chǎn)生的主要原因以及RhoA/Rho激酶信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱逼尿肌舒縮的研究，Y27632[16]（RhoA/Rho激酶抑制劑）能抑制RhoA/Rho激酶信號(hào)通路，從而使MLCP對(duì)MLC進(jìn)行脫磷酸化，減少膀胱逼尿肌的收縮，且能緩解OAB的癥狀[17]。Ca2+敏感RhoA/Rho激酶信號(hào)通路圖，見(jiàn)圖1。

圖1 RhoA/Rho激酶信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱平滑肌收縮機(jī)制

3 p38 MAPK/MK2/HSP27信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱平滑肌收縮機(jī)制

已有研究表明，HSP27 直接參與調(diào)控膀胱平滑肌細(xì)胞的收縮，磷酸化的HSP27 是其活化形式，并且可能通過(guò)p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱逼尿肌的收縮功能[4]。

3.1 MAPK 級(jí)聯(lián)信號(hào)通路 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）是普遍存在于真核生物中一類(lèi)保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，并參與許多細(xì)胞表達(dá)程序，如細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞死亡。MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)被分為三層模塊。MAPK 被MAPK 激酶（MAPK-kinases，MAPKKs/MKK/MEK）磷酸化并激活，而MAPK 激酶又被MAPKK激酶（MAPKK-kinases，MAPKKKs/MKKK）磷酸化并激活。在哺乳動(dòng)物中已有14 種MKKK 被鑒定 ，其中發(fā)現(xiàn)有 12 種 MAPK 以及 7 種MKK[18]。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，這些激酶屬于不同亞族[19]。MAPK 有4 個(gè)亞族：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、p38、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5（extracellular signal-regulated kinase 5，ERK5）。MKK 也有 4 個(gè)亞族包括 ：MAPK 激酶 1（mitogen extracellular kinase 1，MEK1）、MEK2、MKK3、MKK，此級(jí)聯(lián)信號(hào)通路被激活后，最后活化的MAPK會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核中，從而使許多底物蛋白的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化，從而修飾其活性。

3.2 MK2的激活 MK2是人體中由MK2基因編碼的酶。MK2是由MAPK激活的新型蛋白激酶，并且能選擇性地被p38 MAPK磷酸化[20]。

3.3 HSP27與肌動(dòng)蛋白 HSP27是小分子熱休克蛋白家族的成員。已有文獻(xiàn)[21]報(bào)道，在平滑肌的收縮中，HSP27起非常重要的調(diào)節(jié)作用。人體HSP27由205個(gè)氨基酸組成，包括基因在啟動(dòng)子區(qū)和氨基酸序列。蛋白質(zhì)磷酸化是蛋白質(zhì)的一種主要修飾方式，HSP27的磷酸化位點(diǎn)有3個(gè)：Ser-15、Ser-78、Ser-82[22]，當(dāng)以上3個(gè)位點(diǎn)磷酸化后，大的聚合體會(huì)解聚形成小的四聚體，能夠與肌動(dòng)蛋白（Actin）結(jié)合，從而促進(jìn)球狀肌動(dòng)蛋白（globular actin，G-Actin）聚合，抑制絲狀肌動(dòng)蛋白（filament actin，F(xiàn)-Actin）的解聚，進(jìn)而增強(qiáng)平滑肌的收縮[23-26]。

3.4 p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱平滑肌收縮機(jī)制 細(xì)胞在未受到脅迫時(shí)，HSP27 表達(dá)量較低，而且主要呈大聚合體，這種聚合體下的HSP27 一般無(wú)活性。當(dāng)細(xì)胞在受到脅迫時(shí)，通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體激活MKKK，使其結(jié)合并磷酸化MKK3/6，磷酸化的MKK3/6 進(jìn)一步結(jié)合并磷酸化p38 MAPK[27]，磷酸化p38 MAPK進(jìn)一步磷酸化下游MK2，磷酸化的MK2 進(jìn)一步磷酸化HSP27，使其表達(dá)量增加以及大分子聚合體解離，使HSP27具有活性。被激活的HSP27與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，可增強(qiáng)平滑肌細(xì)胞收縮，從而引起膀胱逼尿肌收縮[28]。

有文獻(xiàn)報(bào)道，SB203580 作為常用的p38 MAPK抑制劑能夠通過(guò)抑制p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路降低平滑肌的收縮力[29-31]。膀胱逼尿肌是一種特殊的平滑肌，AUR后導(dǎo)致膀胱組織的過(guò)度充盈而損傷，造成逼尿肌不能正常收縮。因此，AUR 后可通過(guò)激活p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路來(lái)參與逼尿肌收縮和結(jié)構(gòu)重建，見(jiàn)圖2。

圖2 p38 MAPK/MK2/HSP27信號(hào)通路調(diào)節(jié)膀胱平滑肌收縮機(jī)制

4 小結(jié)

膀胱功能障礙已嚴(yán)重影響人們的日常生活，AUR和OAB的發(fā)病率不斷升高，AUR和OAB均與膀胱逼尿肌收縮性相關(guān)，因此，對(duì)于膀胱逼尿肌收縮相關(guān)的信號(hào)通路從細(xì)胞、生化與分子水平上研究很有必要。雖然臨床對(duì)OAB與AUR后的膀胱逼尿肌收縮相關(guān)信號(hào)通路Ca2+敏感RhoA/Rho 激酶途徑和p38 MAPK/MK2/HSP27 信號(hào)通路進(jìn)行了廣泛的研究，已知OAB可通過(guò)抑制Ca2+敏感hoA/Rho激酶途徑，使磷酸化MLC 脫磷酸化，抑制膀胱逼尿肌收縮，促進(jìn)其舒張進(jìn)行緩解OAB 癥狀。但是，AUR后，可通過(guò)激活p38MAPK/MK2/HSP27信號(hào)通路參與逼尿肌收縮和結(jié)構(gòu)重建，而此信號(hào)通路較復(fù)雜，仍存在許多未知蛋白相互作用，很多細(xì)節(jié)需需進(jìn)一步深入研究。