MAPK信号通路在银屑病发病机制中的研究进展

Research Progress on MAPK Signaling Pathway in Pathogenesis of Psoriasis

摘要: 银屑病是临床上一种常见的慢性炎症性反复发作性皮肤病，以角质形成细胞过度增殖、炎性细胞浸润、真皮血管新生为主要特征。银屑病发病机制尚不明确，遗传、免疫、环境等多种因素都可参与疾病进展。MAPK信号通路在银屑病病程中发挥重要作用。本文就MAPK信号通路在银屑病发病机制中的研究进展进行综述，为后续研究提供参考。

Abstract: Psoriasis is a common chronic inflammatory and recurrent skin disease, which is characterised by hyperproliferation of keratinocytes, inflammatory cell infiltration, and dermal neovascularisation. The pathogenesis of psoriasis is still unclear, and genetic, immune and environmental factors are involved in the disease progression, and the MAPK signaling pathway plays an important role in psoriasis. In this paper, we review the research progress of MAPK signaling pathway in the pathogenesis of psoriasis, and provide reference for subsequent research.

1. 引言

银屑病(psoriasis, Ps)是个体与环境相互影响诱发的免疫介导的慢性、复发性、炎症性、系统性疾病，全球发病率为1%~3%，我国的发病率约占0.47% [1] 。临床上，典型表现为局部或广泛分布的鳞屑性红斑或斑块。病理上是表皮角质形成细胞(keratinocyte, KCs)的过度增殖和异常分化、以T淋巴细胞(T细胞)为主的淋巴细胞和中性粒细胞浸润以及真皮内各种内皮血管改变；银屑病可在任何年龄段发作，常合并其他系统疾病，对患者的生活质量与身心健康造成严重影响 [2] 。

银屑病病因涉及遗传、免疫、环境等多种因素，但其发病机制尚不完全明确。研究表明，角质形成细胞能够分泌多种细胞因子，导致局部炎症反应。细胞因子表达的上调进一步刺激角质形成细胞，加重皮肤的炎症反应 [3] 。在诱发因素(包括感染、创伤、妊娠等)的作用下，受损的角质形成细胞释放自身抗原包括抗菌肽(antibacterial peptide, AMPs) LL-37与自身DNA/RNA形成复合物(LL-37/DNA和LL-37/RNA)。这些复合物能够结合到浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cell, pDC)上并激活它们，进而激活经典树突状细胞(conventional DC, cDC)。被激活的cDC作为抗原呈递细胞促进自身反应性T细胞的增殖，以及使初始CD4+ T细胞分化为辅助性T细胞(the T helper cells, Th)1、Th17和Th22细胞。Th细胞可分泌多种细胞因子，这些细胞因子共同刺激角质形成细胞增殖并导致炎症细胞因子如白细胞介素(interleukin, IL)-22、干扰素(interferon, IFN)-γ和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α，以及趋化因子如C-X-C基序配体1 (CXCL1)、CXCL2、CXCL3、CXCL5和抗菌肽如S100A7/8/9、人β-防御素(human β defensin, hβD)-2、LL-37的产生，这些因子进一步激活免疫细胞。这形成了KCs和T细胞之间的正反馈，使得银屑病的炎症持续存在。调节性T细胞(Tregs)可以限制Th1/Th17细胞产生的过度炎症，在银屑病炎症中显示其功能失调 [4] 。银屑病发病机制虽不完全清楚仍在研究中，但由上述内容可知角质形成细胞、树突状细胞、免疫细胞和细胞因子的相互作用网络在疾病发病中发挥重要作用。局部治疗银屑病后会改变T细胞的表型，这一发现引起了人们对银屑病发病下免疫细胞调节的分子途径的特别关注 [5] 。

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)信号转导通路是存在于真核细胞中非常保守的调节机制。它可以接受细胞外的刺激信号，通过三级信号传递过程：MAPK激酶的激酶(MEKK或MKKK)，MAPK激酶(MEK或MKK)以及MAPK这三种激酶的依次激活将信号传递至核内，然后参与基因转录、蛋白质合成、控制细胞周期、细胞凋亡和细胞分化等多种细胞生理功能，从而调节细胞的增值、分化、应激、炎症及免疫反应等多种重要的生理病理效应；MAPK通路由细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal-regulatedkinase, ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinase, JNK)、p38丝裂原活化蛋白激(p38 mitogen-activated protein kinase, p38 MAPK)、及ERK5四条亚通路组成 [6] 。MAPK通过调控细胞内的一些重要功能参与银屑病的发病，如KCs的增殖与分化、促炎因子或趋化因子的表达等 [7] 。在银屑病患者的皮损处，JNK、p38 MAPK、ERK的蛋白表达明显较正常皮肤增高 [8] 。有研究表明，Th17细胞分泌的IL-21可通过MAPK等通路作用于T细胞及KCs上的IL-21受体IL-21R，促进Thl7细胞分化并抑制Treg细胞的分化，进而促进KCs的增殖 [7] 。MAPK的激活会导致一些促炎细胞因子如TNF-α、IL-17、IL-6等的产生，这些细胞因子可能形成炎症微环境，与银屑病的炎症反应有关 [9] 。这些都表明MAPK信号通路在银屑病的发生发展中起着重要作用，目前ERK5的作用尚不明了，以下对P38 MAPK、ERK、JNK这3条分支通路在银屑病中的作用进行总结。

2. p38 MAPK信号通路

p38 MAPK信号通路是MAPK通路的重要分支，p38 MAPK又包含p38α、p38β、p38γ、p38δ等4种亚型，其分布具有组织特异性：p38α、p38β在各种组织细胞中广泛存在，p38γ仅在骨骼肌细胞中存在，而p38δ主要存在于垂体、唾液腺和肾上腺等腺体组织中 [10] 。研究证实，p38 MAPK通路的激活剂与JNK通路相似。一些能够激活JNK的促炎因子(如TNFα、IL-1)、应激刺激(如UV、H₂O₂、热休克、蛋白合成抑制剂)激活，此外，还可被脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)及G+细菌细胞壁成分所激活 [11] 。在银屑病患者皮损中，活化的p38 MAPK较正常皮肤明显升高，呈现出明显的核定位现象，表明激酶参与诱导活性基因表达，激酶测定进一步证实了与非银屑病皮肤相比，p38α、p38β和p38δ的活性增强 [12] 。

2.1. P38 MAPK调控免疫炎症反应

表皮KCs和皮肤DC中p38 MAPK通路的激活可参与IL-17介导的免疫反应和银屑病炎症的持续发展。IL-17D可通过激活p38 MAPK信号通路抑制DDX5 (RNA解旋酶)在KCs中的表达，选择性地放大对IL-36的炎症反应，加重银屑病的皮肤炎症 [13] 。IL-17A/F异源二聚体通过p38 MAPK信号通路调节IκBζ (NFKBIZ基因编码)的表达，NFKBIZ已被确定是银屑病易感位点。而IκBζ在银屑病相关的趋化因子(C-C motif)配体20、IL-8、壳多糖酶3样蛋白1(chitinase-3-like protein 1, CHI3L1)、β-防御素4(DEFB4)等炎性因子的诱导中起着关键作用 [14] 。p38 MAPK的过度磷酸化破坏了皮肤的稳态并诱导细胞应激，这可能是银屑病炎症的触发因素，富硒酵母肽片段(selenium-rich yeast peptide fraction, SeP)可抑制p38 MAPK和JNK的激活，抑制Th17细胞相关促炎细胞因子的表达，从而改善IMQ诱导的银屑病样小鼠模型的皮肤损伤包括红斑、鳞屑和皮肤厚度增加 [15] 。DZ2002是一种可逆的s-腺苷-l-同型半胱氨酸水解酶(S-adenosyl-l-homocysteine hydrolase, SAHH)抑制剂，具有免疫抑制特性，局部给药DZ2002可减轻IMQ诱导的小鼠银屑病样皮损和炎症。有研究证明，DZ2002通过抑制人永生化角质形成细胞(human immortalized keratinocytes, HaCaT)细胞中p38 MAPK、ERK和JNK的磷酸化，可以显著降低TNF-α/IFN-γ诱导促炎细胞因子IL-1、IL-1、IL-6、IL-8、和粘附分子细胞间黏附分子(intercellular cell adhesion molecule, ICAM)-1的表达，在体外抑制的KCs炎症反应 [16] 。人S100A7 (hS100A7)在银屑病皮损中上调，是银屑病维持期的关键参与者。实验表明，hS100A7通过调节P38 MAPK通路参与银屑病的发病。细胞外hS100A7与跨膜受体晚期糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end products, RAGE)结合，RAGE可激活MAPK信号通路。p38 MAPK和蛋白酶(calpain-1)都能诱导成熟IL-1α的产生，使用SB202190 (p38 MAPK抑制剂)阻断p38 MAPK活性可消除hS100A7诱导的calpain-1表达，这些结果表明hS100A7通过RAGE-p38 MAPK-calpain-1通路诱导IL-1α成熟表达，在银屑病皮肤的炎症发展中发挥关键作用 [17] 。

2.2. P38 MAPK影响细胞的增殖、分化与凋亡

有实验表明抑制p38 MAPK信号通路可以抑制IL-6和IL-22，从而抑制IL-6促进表皮增生以及IL-22促进KCs分化和角化，干扰表皮的屏障的功能，进而改善咪喹莫特(imiquimod, IMQ)诱导的小鼠银屑病样皮肤病变 [18] 。角质细胞生长因子(keratinocyte growth fatcor, KGF)是促进KCs增殖的最有效和特异性的细胞因子。一项银屑病体外实验表明抑制p38MAPK通路可对KGF诱导的HaCaT细胞过度增殖的起抑制作用 [19] 。IFN-γ可抑制KCs凋亡，导致银屑病皮肤KCs过度增殖。抑制p38 MAPK/NF-κB信号通路的表达，可减少其分泌，从而改善IMQ诱导的银屑病小鼠的病情 [20] 。

2.3. P38 MAPK影响血管增生

研究普遍认为血管增生是由血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)所介导｡研究表明，激活p38 MAPK可上调VEGF的表达，同时也可对VEGF的下游信号起作用，促进血管的新生 [21] ；

2.4. 其他

皮肤是一个屏障器官，角质层(stratum corneum, SC)是主要的物理屏障。紧密连接(Tight Junctions, TJs)也通过密封颗粒层(stratum granulosum, SG)中的细胞间隙来促进屏障功能。银屑病的屏障功能发生了改变。提示屏障功能异常是银屑病发病的基础。研究证表明，p38 MAPK的过度磷酸化可增加人血清钙结合蛋白A8 (S100A8)的表达，从而导致皮肤屏障的破坏 [22] 。磷脂酶C (phospholipase C, PLC)同工酶之一(PLCδ1)的缺失会损害表皮的屏障功能，PLCδ1在SG中大量表达，在银屑病患者的皮损中PLCδ1下调。在银屑病样皮炎的小鼠模型中，PLCδ1的下调与p38 MAPK的过度激活有关。使用p38 MAPK抑制剂SB202190治疗可以逆转PLCδ1下调引起的屏障缺陷。PLCδ1功能受损导致的p38 MAPK的异常激活，会使RhoA蛋白抑制。RhoA活性不足使导致TJ蛋白定位错误，进而导致SC屏障的形成受损，从而为银屑病的发生发展提供有利条件 [23] 。

3. ERK信号通路

ERK是MAPK中最为经典的信号转导途径之一，ERK包括了两种异构体ERKl和ERK2，Ras依赖的ERK途径是其中研究最广泛的一条信号通路 [24] 。银屑病皮损中ERK1/2被异常激活，磷酸化的ERK1/2 (p-ERK1/2)在银屑病皮损处KCs细胞核中高表达，入核后的p-ERK1/2可调控下游信号分子的表达，p-ERK1/2及其上游激活因子表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)和下游转录因子在寻常性银屑病皮损中的表达增强 [25] 。

3.1. ERK调控免疫炎症反应

一项研究发现ERK的小分子抑制剂JS1287可以通过ERK/IL-17信号通路缓解IMQ诱导的小鼠表皮银屑病样改变，并减少IL-6、IL-12和IL-17A炎性细胞因子的释放 [26] 。脂钙蛋白2 (lipocalin2, LCN2)在银屑病患者皮损和血液中高表达，与银屑病的严重程度密切相关。它可以通过ERK-1/2信号通路刺激参与固有和适应性免疫反应的各种免疫细胞引起炎症。LCN2可以通过ERK-1/2信号通路诱导中性粒细胞的趋化和活化，抑制LCN2可有效调节银屑病皮损的炎症 [27] 。安石榴苷(石榴中含量最高的鞣花单宁)可以通过抑制(MAPK/ERK)和核因子κb (nuclear factor kappa-B, NF-κB)信号通路，降低m5刺激炎症细胞系模型中IL-1β、IL-1α、IL-6、IL-8、TNF-α、IL-17A、IL-22、IL-23A和活性氧(reactive Oxygen Species, ROS)等促炎细胞因子的表达水平，对银屑病起治疗作用 [28] 。

3.2. ERK影响细胞的增殖与分化

研究发现转录因子LIM结构域蛋白4 (LIM-only protein 4, LMO4)的过表达在调节银屑病KCs的增殖和分化中起关键作用。IL-6可通过激活MEK/ERK/NF-κB信号通路上调LMO4表达，导致KCs的异常增殖和分化，促进银屑病的发生发展 [29] 。银屑病患者的血清IL-6水平较健康人相比有升高，IL-6的升高可导致ERK信号通路在银屑病小鼠模型中的异常激活，进而增加了KCs的分化 [30] 。在银屑病皮损中的角蛋白K1、K10作为分化标志物水平降低，K6､K16､K17作为表皮过度增殖标志物水平升高，跨膜酪氨酸激酶受体(VEGFR-2)可以诱导ERK-1/2磷酸化，可导致角蛋白K6､K16､K17表达异常升高和K1､K10表达明显减少，导致KCs过度增生与异常分化 [31] 。

3.3. ERK影响血管增生

VEGF可刺激VEGFR2的酪氨酸残基发生磷酸化，激活下游通路Raf-11/MEK/ERK级联反应，促进血管生成 [32] ｡

3.4. 其他

银屑病患者无病变处皮肤在刮伤、抓伤、针刺、注射后，在该部位发生银屑病皮损或加重银屑病病变的情况被称为Koebner现象(又称同形反应)。KCs在抓伤后CCL20的产生上调，与银屑病Koebner现象有潜在联系。KCs在抓伤后激活了EGFR，进而通过ERK依赖的方式，上调了CCL20的表达。研究认为ERK通路激活诱导CCL20的产生是Koebner现象发生的关键分子机制之一 [33] 。

4. JNK信号通路

JNK又被称为应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPK)，主要成员为JNK1、JNK2和JNK3，在1990年被发现。磷酸化的JNK在银屑病皮损部位较非受累皮肤表达升高，且磷酸化JNK在银屑病患者未受累皮肤和正常人皮肤只表达于颗粒层，在银屑病皮损的颗粒层和棘层均有表达 [34] 。

4.1. JNK调控免疫炎症反应

组织损伤信号如损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)激活KCs中的JNK信号通路，导致炎症趋化因子(如hβD-2)和细胞因子(如IL-6、IL-8、IL-23、IFNγ和TNFα)的表达和释放增加。这些分子不仅在角化细胞中传播炎症信号，还会刺激Th1/Th17免疫细胞的募集和激活，从而产生额外的细胞因子(如IL-17、IL-22和hβD-2)导致银屑病的发生 [35] 。富半胱氨酸血管生成诱导剂61 (Cyr61/CCN1)可以激活JNK/AP-1通路，诱导KCs产生CCL20，CCL20与其唯一受体CCR6结合，促进了CCR6+细胞(Th17、DC等)向银屑病皮损部位的迁移。增加了IL-17的产生，从而加重银屑病的炎症和皮肤病变 [36] 。此外，有研究表明，c-Jun/AP-1在toll样受体(toll-like receptors, TLR)信号传导中起关键作用。c-Jun是TLR7刺激DC的重要下游转录因子，可调节CCL2和IL-23的表达。c-Jun/AP-1还通过IL-23诱导的炎症反应直接或间接地通过树突状细胞调节其他促炎细胞因子的表达，促进银屑病皮肤的炎症 [37] 。hβD-2是KCs和免疫细胞共同产生的抗菌肽，促进角质形成细胞增殖和Th1和Th17 CCR6+免疫细胞的募集。hβD-2可通过JNK、MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路作用，增加T细胞中Th1相关细胞因子的产生，包括IFNγ、TNFα、IL-1β、IL-6和IL-22，并降低IL-17的表达 [38] 。反过来，这些细胞因子又可促进hβD-2的表达，形成正反馈。与健康个体相比，银屑病患者血清中hβD-2水平显著升高，支持hβD-2在银屑病中的驱动作用。另有研究表明，马拉色菌感染可增加TNF-α产生，诱导hβD-2水平上升，hβD-2通过激活JNK又促进更多TNF-α生成，这可能加重寻常型银屑病患者的病情 [39] ｡Caspase募集结构域蛋白14 (caspase recruitment domain family member 14, CARD14)在表皮角质形成细胞中高表达。CARD14可作为信号分子的支架，如粘膜相关淋巴组织淋巴瘤易位蛋白1 (mucosa associated lymphoid tissue 1, MALT1)介导下游信号通路包括JNK。角化细胞中银屑病相关CARD14突变体的过表达诱导JNK/c-Jun磷酸化，c-Jun积累和CARD14与MALT1共表达进一步增强JNK活化。这些结果表明，银屑病相关的CARD14突变通过MALT1介导JNK信号通路的异常激活诱导炎症细胞因子产生，加剧银屑病的炎症反应 [40] 。JNK通过调节FOXP3的活性影响Treg细胞功能。JNK被证明可以调节FOXP3，FOXP3是一种重要的转录因子，是Treg发育和功能的主要调节因子。FOXP3突变损害核定位，从而导致FOXP3转录活性功能丧失。高水平的FOXP3细胞质保留与高IL-17水平和疾病严重程度相关。FOXP3的核易位是通过JNK诱导pc-Jun的相互作用介导的，FOXP3的突变可能阻止了其与c-Jun的相互作用和核易位，导致Treg功能障碍，促进银屑病的发展 [41] 。在健康的皮肤成纤维细胞中，环氧化酶-2(cyclooxygenase 2, COX-2)诱导前列腺素E2 (prostaglandin E2, PGE2)的产生，然后通过增加IL-10的表达和减少IL-23和TNFα等促炎细胞因子来抑制免疫。JNK直接参与COX-2表达的调控，来自银屑病斑块的成纤维细胞中JNK功能缺陷导致了与PGE2功能缺陷而引发银屑病 [42] 。β-半乳糖苷酶结合凝集素(Gal3)在IMQ和IL-23诱导的银屑病小鼠模型中显著降低。Gal3−/−小鼠表现出表皮增生并伴有广泛的中性粒细胞积累，银屑病相关的促炎分子如IL-1β、IL-22和TNFα的表达增加，分化标志物如丝聚蛋白(filaggrin, FLG)的表达减少。在Gal3−/−小鼠中观察到的异常表型与JNK激活增加有关 [43] 。

4.2. JNK影响细胞的增殖与分化

在银屑病的角质形成细胞中，通过下调miR-320b，能正向调控JNK通路，从而促进KCs增殖 [42] 。研究表明，Th2和Th17的相关细胞因子可通过激活JNK通路促使KCs中纤毛生成，进而影响其细胞分化 [44] 。促炎细胞因子IL-22被发现下调连接蛋白的跨膜蛋白(Cx43)基因转录，并通过依赖JNK的方式促进角质形成细胞增殖和迁移。间隙连接由连接蛋白的跨膜蛋白(如Cx43、Cx26)组成，这些蛋白允许离子、小分子和次级信使在细胞间传递，这种细胞间通讯对于细胞增殖、迁移、凋亡以及炎症和免疫反应的调节非常重要。Cx43的突变导致蛋白稳定性和磷酸化降低，从而丧失功能，这种突变与银屑病有关 [45] 。神经肽被证明降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide, CGRP)是人类皮肤中最丰富的神经肽之一，是一种生长因子，可通过介导神经源性皮肤炎症在银屑病中发挥作用，CGRP可以快速增加MAPK信号激酶(包括ERK1/2、p38 MAPK和JNK)的磷酸化来诱导人角质细胞增殖 [46] 。

4.3. JNK影响血管增生

神经递质物质P (substance P, SP)，也是一种神经肽，在病变的银屑病皮肤中增，SP部分通过JNK信号传导促进炎症，与IL-33介导的人肥大细胞活化协同作用，释放VEGF可能导致银屑病的血管新生 [47] 。

MAPK通路在调控银屑病的发病机制中起重要作用，其异常激活与炎症反应、细胞增殖、免疫调控等多方面紧密相关。目前已有多种生物制剂被批准用于治疗中重度银屑病。这些靶向如TNF-α轴和IL-23/IL-17A轴的抑制剂，与传统治疗银屑病的全身性药物如甲氨蝶呤和环孢素相比，具有良好的安全性和疗效 [33] 。近年来，中药在银屑病治疗中的应用日益受到关注。一些中药单体，如白芍总苷、红景天苷、苦参碱等，已被证实能够通过调节MAPK信号通路，对银屑病的治疗产生积极影响 [48] 。MAPK通路作为银屑病发病机制中的关键环节，为疾病的提供了新的治疗靶点。大量的实验研究证明抑制MAPK通路可改善银屑病的症状，一些制药公司已经投入开发抑制p38 MAPK激活的药物 [49] 。JNK通路也被认为是小分子生物制剂治疗银屑病的潜在靶点 [50] 。未来的研究需要更好地了解银屑病中MAPK信号通路的上游和下游分子，进一步探索MAPK通路在银屑病中的具体作用机制，并通过调控这一通路为银屑病患者提供更有效的治疗策略。

基金项目

2023年内蒙古自治区硕士研究生科研创新项目(项目号：S20231190Z)。

NOTES

^*通讯作者。