中药对细胞外信号调节激酶信号转导通路的调节

王秋虹，林兰*

(中国中医科学院广安门医院，北京 100053)

摘要：目的归纳总结中药复方及单味中药有效成分对细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)信号转导通路的调节作用。方法通过查阅近5年的相关文献,探究细胞外信号调节激酶信号转导通路的中药调节作用。结果细胞外信号调节激酶通路参与细胞生长、增殖、凋亡、分化、迁移以及细胞恶性转化等多种生理、病理过程,许多炎症、增生性、免疫性疾病与ERK信号通路的异常调控密切相关。结论单味中药及其提取物和中药复方不仅可以通过激活或抑制ERK信号通路而改善细胞的增殖、分化和凋亡等，从而改变细胞命运，而且还可以通过上调或下调信号通路中关键信号分子的磷酸化过程，从而调控靶基因的转录、表达及相应的生物学效应。

关键词：细胞外信号调节激酶；信号转导通路；柴胡疏肝散；颐脑解郁方；柴胡；黄芪

DOI:10.13463/j.cnki.jlzyy.2015.03.023

中图分类号：R284文献标志码： A

文章编号：1003-5699(2015)03-0289-05

基金项目:国家自然科学基金资助项目(81173260)

作者简介:王秋虹(1988-)，女，博士研究生，主要从事中医药防治甲状腺疾病的研究。

收稿日期:(责任编辑：张瑞彬2014-09-09)

*通信作者:林兰，电话-(010)88001423,电子信箱-llgamh@126.com

Regulation of TCM in signal transduction pathways of extracellular signal-regulated kinase

WANG Qiuhong,LIN Lan*

(Guang’anmen Hospital of China Academy of Chinese Medical Science,Beijing 100053,China)

Abstract:ObjectiveTo summarize and generalize the effect of the effective constitutes of Chinese herbal compound and single Chinese herb on signal transduction pathways of extracellular signal-regulated kinase (ERK).MethodsBy referring to the related literatures in recent 5 years,we explore the regulation of TCM in signal transduction pathways of extracellular signal-regulated kinase (ERK).ResultsRegulation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) in signal transduction pathways participate in many kinds of physiological and pathological process such as cell growth,proliferation,apoptosis,differentiation,migration and cell malignant transformation and so on.A lot of inflammatory,proliferative,autoimmune diseases are closely related to the abnormal control of ERK signaling pathway.ConclusionSingle traditional Chinese herb and its extracts and compounds can not only activate or inhibit the ERK signaling pathway to improve cell proliferation,differentiation and apoptosis,so as to change the cell’s fate,but also be associated with the up-and down-regulation of phosphorylation process of the key signaling molecule in the signal channel,so as to regulate the transcription of target genes,expression and corresponding biological effect.

Keywords:extracellular signal-regulated kinase (ERK);signal transduction pathways;chaihu shugan powder;yinao jieyu prescription;radix bupleuri;radix astragali

细胞外信号调节激酶(ERK)信号转导通路调控细胞生长、增殖、凋亡等多种生理病理过程,在细胞信号调节网络中发挥着极为重要的作用。近年来中药调节ERK信号通路已成为研究热点。这些研究成果为中医药治疗多种增生性、免疫性疾病提供了依据。目前研究报道提示中药对ERK通路的调节主要是通过抑制或激活来发挥作用的。

1ERK信号转导通路

ERK是有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)家族的重要亚族之一。ERK家族包括ERK1～ERK5在内的5个亚族，目前对ERK1和ERK2途径的研究最为彻底。ERK信号通路是最早被认识的也是目前研究得最为透彻的MAPK通路,Ras-Raf-MEK-ERK为其经典的激活途径[1]。受体酪氨酸激酶G蛋白偶联受体(GPCR) 、蛋白激酶C(PKC)等不同的信号通过不同的启动机制激活该途径[2]。ERK激活后的可能去向如下：1)停留在胞质中，促进细胞质靶蛋白磷酸化或调节其他蛋白激酶的活性；2)在胞浆中磷酸化细胞骨架成分，调节细胞形态及骨架的重分布；3)进入细胞核,磷酸化多种转录因子和核蛋白，调节细胞由G1期向S期过渡，调控细胞的增殖、分化过程；4)通过上调或下调核因子κB、蛋白激酶B、细胞周期蛋白D1、Bcl-2等的表达而产生一系列生物学效应[2-3]。

2中药复方对ERK信号通路的调节

2.1激活作用梁正贤等[4]研究发现慢性再生障碍性贫血(CAA)患者骨髓单个核细胞ERK1、ERK2均表达异常，提示ERK信号通路异常与CAA发病相关，而补髓生血颗粒可能通过上调ERK1、ERK2的表达来改善CAA骨髓造血功能。有关学者针对健脾类中药复方通过调节ERK信号通路而保护胃肠黏膜的机制进行了研究。刘晓玲[5]发现补中益气汤可提高脾虚大鼠受到消炎痛攻击后胃黏膜MEKmRNA、ERKmRNA表达水平，提示该方的胃黏膜保护作用可能与激活MEK/ERK信号转导途径，从而促进细胞迁移、增殖或分化有关。朱向东[6]研究表明痛泻要方对溃疡性结肠炎大鼠结肠黏膜ERK1、ERK2基因的相对表达量有上调作用，提示痛泻要方改善黏膜炎症、促进溃疡修复的治疗作用可能与激活ERK信号通路有关。

有学者通过制备抑郁大鼠模型，研究中药复方抗抑郁机制。杜雅薇等[7]发现柴胡疏肝散可增高ERK1、ERK2、P-ERK在海马CA3DG区的阳性细胞数,其抗肝郁机制可能通过上调肝郁大鼠海马CA3DG区ERK1、ERK2、P-ERK信号通路的活动而实现的。王素娥[8]则报道柴胡疏肝散可能通过促进海马组织ERK1mRNA、ERK2mRNA的表达，改善抑郁大鼠模型的行为学异常，发挥抗抑郁作用。唐启盛等[9]研究发现抑郁模型大鼠脑内左前额叶皮质、海马中ERK1/2的表达降低，颐脑解郁方可使之明显上调，颐脑解郁方的抗抑郁作用可能与上调ERK1/2信号转导通路有关。肖雁等[10]报道脑通复方制剂可提高VaD大鼠海马组织中的P-ERK1/2的表达，对VaD大鼠空间学习记忆减退有明显防治作用。

常庚等[11]证实愈肾合剂可明显减少糖尿病肾病大鼠肾脏皮质细胞凋亡数目，降低caspase-9和caspase-3的蛋白表达,激活ERK信号通路，通过抗凋亡途径发挥肾脏保护作用。邓青秀等[12]观察参术胶囊对脾虚胃癌小鼠ERK信号通路中转录激活蛋白-1(AP-1)和白细胞介素-2(IL-2)的影响,认为参术胶囊阻断脾虚胃癌发生的机制可能与激活ERKl/2，进而介导Ap-1(c-fos和c-Jun)的转录活化，增强IL-2的表达，从而增强机体对肿瘤的反应性有关。

2.2抑制作用中药复方可通过抑制ERK通路的表达或抑制其磷酸化来延缓肿瘤生长、抑制肿瘤转移来治疗肿瘤，通过减轻免疫炎症反应来治疗免疫性疾病。钟毅等[13]观察萎胃消对慢性萎缩性胃炎伴癌前病变患者的治疗效果及PTEN和ERK2蛋白表达的影响，治疗组治疗前后PTEN和ERK2表达差异有统计学意义(P<0.01或P<0.05)，其治疗机理可能与上调抑癌基因蛋白PTEN的表达和抑制ERK信号通路的异常激活有关。沈克平等[14]观察健脾解毒胃肠安对人胃癌SGC-7901裸鼠移植瘤生长转移及P-ERK1/2蛋白表达影响，胃肠安可以抑制SGC-7901胃癌生长转移，可能与抑制P-ERK1/2相关。莫喜晶等[15]研究发现七方胃痛颗粒通过抑制ERK/NF-kB信号通路参与调控H.pylori诱导的AGS细胞TFF1表达，促进上皮修复，可能是其防治H.pylori诱发胃癌可能的机制之一。多癑荷等[16]认为西黄丸对人结肠癌裸鼠移植瘤有明显的治疗作用，延缓肿瘤的生长,可能与抑制P-ERK1/2蛋白表达有关。

冯云霞等[17]发现SS大鼠存在肺功能下降，可能与TGF-1-ERK1信号通路活化相关，新风胶囊能够下调TGF-1，抑制ERK1磷酸化，降低免疫炎症反应，改善肺功能。李京玉等[18]研究表明加味麻黄定喘汤对哮喘小鼠保护作用的机制可能与抑制ERK磷酸化,调节IL-4/IFN-γ平衡失调、减轻炎症细胞浸润有关。

有关学者对中药复方通过调节ERK信号通路保护糖尿病大鼠肾脏的机制进行了研究。王志程等[19]研究发现糖耐康对糖尿病肾病肾脏的保护作用,可能是由于其抑制了PKC的活化，阻止了DAG-PKC转导途径向通过ras依赖的ERK的传导，并阻止了转录因子c-fos的活化,使不通过ras途径激活ERK的PKC无法激活相关转录因子。唐文佳等[20]认为通络方剂对糖尿病大鼠肾脏的保护作用可能与抑制AngⅡ、VEGF表达阻断ERK1/2信号转导通路有关。

3中药有效组分对ERK信号通路的调节

3.1激活作用邓鸣涛等[21]研究发现杜仲叶提取物可通过Shp2激活ERK1/2，诱导ERK1/2磷酸化，而促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖,Shp2抑制剂NSC87887可以抑制其作用。唐哲明等[22]发现葛根素能剂量依赖性促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖,在80 μmol效果最明显且作用36 h时能显著减少早期凋亡，激活ERK1/2磷酸化。实验证实多种中药单体可激活ERK生存通路,对大鼠脑缺血再灌注损伤有保护作用。王巧云等[23]研究发现大鼠脑缺血再灌注后海马组织P-JNK和P-ERK1/2表达水平升高，人参皂苷Rg1能够剂量依赖性下调P-JNK的水平而上调P-ERK的水平从而降低神经细胞凋亡率。郭岩等[24]研究表明映山红总黄酮(TFR)对大鼠全脑缺血-再灌注损伤有保护作用,其机制可能与增加大鼠脑组织中ERK1/2的激活有关。王攀攀等[25]发现补肾活血复方含药血清可明显提高成骨细胞p38 MAPK和ERK1/2蛋白磷酸化水平，促进大鼠成骨细胞的增殖和分化。蒿长英等[26]研究表明左归丸含药血清能促进成骨前体细胞(MC3T3-E1)增殖，诱导ERK1/2蛋白的磷酸化，促进TGF-1Smad4蛋白分泌，加入PD98059后MC3T3-E1细胞增殖受抑制，ERK1/2蛋白的磷酸化水平降低。徐薇等[27]将置器后子宫异常出血辨证属肝不藏血证型患者的宫内膜组织原代培养，予柴胡止血液含药血清干预后，发现柴胡止血液有提高其宫内膜组织ERK1/2磷酸化的趋势。推测柴胡止血液可能通过调节肝不藏血患者子宫内膜组织ERK1/2信号通路磷酸化水平促进血管收缩、修复,促进血小板的聚集和激活凝血机制。

3.2抑制作用中药有效组分可通过抑制ERK通路的表达或抑制其磷酸化来治疗某些疾病。王宏艳[28]研究发现黄芪多糖对人肝癌HepG2细胞的凋亡具有促进作用，增加HepG2细胞的caspase-3的活性,降低HepG2细胞线粒体的膜电位，降低Bcl-2表达；黄芪多糖可以降低ERK1/2的表达，表明黄芪多糖的凋亡促进作用可能通过ERK1/2途径实现。李一春等[29]认为黄荆子木脂素3呈浓度和时间依赖性抑制HepG2细胞的增殖，其机制可能与抑制Akt、ERK1/2蛋白磷酸化水平有关。王俊霞等[30]研究证实氧化苦参碱可通过抑制ERK磷酸化抑制胃癌SGC7901细胞PCNA表达，从而抑制胃癌细胞增殖。

相关研究表明益气活血类中药(益气养阴活血方[31]、渴络欣[32])含药血清可通过抑制ERK1/2磷酸化来实现抑制肾小球系膜细胞增殖从而发挥保护肾脏的作用。郝祥俊等[33]对蚕茧提取物丝胶对糖尿病大鼠肾脏损伤的保护作用机制进行了研究，发现丝胶可通过下调ERK及其上游MEK、下游cfos的表达,抑制糖尿病大鼠肾脏ERK信号通路的激活。肝星形细胞(HSCs)在肝纤维化的发生发展中发挥重要作用。玉屏风多糖[34]、丹防胶囊含药血清[35]等均可明显抑制HSCs的增殖，研究表明玉屏风多糖的作用机制可能与抑制p-ERK1/2蛋白表达有关,丹防胶囊含药血清的作用机制可能与抑制ERK1/2表达有关。王军民等[36]的研究提示益肝康药物血清可能通过抑制ERK及JNK的活化而抑制核转录因子AP1的活性，从而抑制HSCs的增殖,产生抗肝纤维化作用。马兜铃酸呈浓度和时间依赖方式抑制了人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)增殖，且呈浓度依赖性增加内皮细胞凋亡率，同时可降低内皮细胞P-ERK1/2的水平，说明马兜铃酸可诱导血管内皮细胞凋亡,其机制可能是通过抑制ERK1/2信号传导途径[37]。

4小结

近5年来，中药调节ERK信号通路的机制研究方面有了一定的进展，从分子水平阐释了一些中药复方及中药有效组分的作用机制，为肿瘤、糖尿病肾病、肝纤维化、抑郁症、哮喘等多种疾病的防治提供了新的思路。中药复方及其有效组分对ERK信号转导通路作用强度的大小，还需进一步应用其激活剂或抑制剂进行研究，或应用细胞转染、siRNA等技术对ERK信号通路关键分子的过表达和过抑制两方面来研究。与单靶点的西药相比，中药多靶点干预具有其独特优势,系统生物学技术的出现为更好的探明中药干预ERK信号通路的作用机制提供了新的方法，但未来多组成分的分析工作将面临更大的难题。

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