1、MLK3 信号通路在氧化应激所致帕金森病防治中的研究进展祝传禛1，曹文慧2，吴凡瑜1，孔非梦1，鞠琦1，韦东瑶1，田依凡1，杨印东2(1牡丹江医学院;2牡丹江医学院附属红旗医院神经内科，黑龙江牡丹江157011)摘要:帕金森病(Parkinsons Disease，PD)是最常见的神经退行性疾病，细胞内信号通路与 PD 的发生密切相关，MLK3信号通路参与细胞内多种功能的调控，可调控细胞内重要的生物学活动，包括细胞的生长，增殖，凋亡，分化等，基础实验表明，PD 的发病原因可能与氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡有关。虽然现代医学对 PD 的研究进展已经取得了很大的成就，但发病机制仍
2、未明确。本文对 MLK3 信号通路及氧化应激进行概述，同时对其在 PD 中的研究进展作一综述。关键词:MLK3;信号通路;氧化应激;帕金森病中图分类号:7425文献标识码:A文章编号:10017550(2023)01014104基金项目:牡丹江医学院附属红旗医院红旗基金项目(2020HQ11)作者简介:祝传禛(1995)，男，硕士研究生，住院医师，研究方向:脑血管疾病的基础与临床研究。通讯作者:杨印东，主任医师，研究方向:脑血管疾病的基础与临床研究。帕金森病(Parkinsons Disease，PD)是世界上第二常见的神经系统退行性疾病，全球约有数百万人深受影响。流行病学显示，PD 已经成为
3、严重的医疗社会问题，影响 65 岁以上人口的近 2%和 85 岁以上人口的5%，目前该病的发病年龄约为55 岁，并且随着年龄的增加，其发病率也逐年增长，到 2030 年其发病率将翻倍增长1。PD 的病理学特征主要为 突触核蛋白聚集、神经炎症、黑质多巴胺能神经元退行性变及纹状体多巴胺信号传导缺陷等2，其最主要的临床表现为震颤、运动迟缓、姿势不稳等运动症状。PD 的发病原因是多种因素导致的，其中包括遗传过程中的基因突变、环境因素、神经系统发生退行性病变等共同相互作用。目前，PD 的治疗手段还是以药物治疗为主，但只是改善症状，无法延缓病情的发展，更不能治愈，并且许多药物存在一定的副作用，在老年 PD
4、 患者本来就有许多基础疾病的基础上更加影响生活质量，因此需要寻求更为有效安全的药物来作为治疗 PD 的有效手段，但 PD 的发病机制尚不明确，其氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡都可能为 PD 的发病机制之一，而MLK3 信号通路的作用机制可为 PD 的治疗提供思路。本文将对以上信号通路在 PD 中的作用研究进展进行综述。1氧化应激损伤与 PD氧化应激是由于体内活性氧(reactive oxygen-species，OS)的产生与内源性抗氧化防御系统之间的不平衡造成的3，线粒体低效的氧化磷酸化将产生大量的 OS，会导致细胞损害，引起黑质纹状体氧化损伤，最终导致 PD 的发生。11氧
5、化应激与黑质黑质(substantia nigra，SN)在解剖和功能上可分为两部分:黑质网状部(SNpars reticulate，SNr)和黑质致密部(SN pars compac-ta，SNc)，其中 SNr 是黑质纹状体传入纤维的主要投射区，而 SNc 富含多巴胺能神经元，是黑质纹状体的传出纤维，可投射到纹状体、苍白球及下丘脑等4。ichardson 等5 研究证明，当 MPTP 或鱼藤酮进入线粒体，它们通过阻断电子从 NADH 脱氢酶到辅酶 Q 的流动，进而损害 SNc 多巴胺能神经元内的线粒体复合物 I 的氧化还原活性，产生过量的OS。由此可见，研究 SNc 中 OS 的主要来源有
6、助于开发针对 PD 的靶向治疗方法，通过恢复该大脑区域的氧化还原稳态来减轻 SNc 中多巴胺能神经元的损失。12氧化应激导致线粒体细胞凋亡线粒体通过氧化磷酸化向细胞提供 ATP 以及合成所必需的生物分子，而低效的氧化磷酸化可能会产生 OS，导致线粒体功能障碍，但较低浓度的 OS 对正常的细胞信号传导至关重要，而较高浓度的 OS 会对细胞大分子物质(DNA、脂质和蛋白质)造成损害，最终导致细胞的凋亡和坏死3。有研究证明，过量的OS 积累，会引起促凋亡 Bcl 2 家族蛋白(Bax、Bak、Bad、Bim)的构象变化，这些凋亡蛋白在线粒体外膜上形成改变线粒体膜通透性的孔，促进促凋亡蛋白从线粒体膜间
7、隙释放，包括细胞色素 c 等，进而引发线粒体细胞凋亡6。且过量的 OS 积累导致抗凋亡 Bcl2 蛋白的转录下调和促凋亡 Bcl2 蛋白的上调，而 OS 诱导的胞质 c Jun N 末端激酶1412023 年 02 月牡丹江医学院学报Feb.2023第 44 卷第 1 期JournalofMuDanJiangMedicalUniversityVol.44No.12023DOI:10.13799/ki.mdjyxyxb.2023.01.027(JNK)激活同样导致 Bcl 2 抑制和 Bim/Bad 激活7。在中低剂量的鱼藤酮和 MPTP 处理的小鼠中观察到细胞色素 c 从线粒体中释放，随后激活
8、caspase9、caspase3，进一步导致细胞的凋亡8。氧化应激在 PD 发生发展中发挥着至关重要的作用，始终参与、促进 PD 的形成，因此，抗氧化应激反应在防治 PD 中尤为重要。2MLK3 信号通路21MLK3 的结构与功能混合谱系激酶(MLK)属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族，在哺乳动物中，MLK亚家族可分为三个亚组，包括 MLK 组、ZAK 组和DLK 组，其中 MLK 组的成员包括 MLK1、MLK2、MLK3 和 MLK4，且他们的结构域具有相似性，其属于有丝分裂原活化蛋白激酶激酶的激酶(MAP3K)，激活 MAP2K 家族成员(MKK4、MKK7)及其下游MAPK 成员(JNK、P
9、38MAPK 和 EK)，进而调控各种生物学功能9。近年来，对 MLK3 的研究最多，与其他 MLK 亚家族成员一样，MLK3 也包含多个相互作用的结构域，包括一个 SH3 结构域、两个与间隔区相连的 LZ 结构域、一个基本结构域、一个 CIB结构域和一个 P 区域，SH3 结构域位于 N 端，而P 区位于 C 端，研究表明，MLK3 是 MAP2K 成员包括 SEK1(MKK4)、MKK3 和 MKK6 的有效激活剂，MLK3 激活 SEK1 可有效激活应激激活蛋白激酶(SAPK/JNK)和适度激活 p38MAPK，as 相关 C3 肉毒杆菌毒素底物 1(ac1)和 Cdc42 与 MLK3
10、 的结合对于 MLK3 定向激活 JNKcJun 信号轴是必要的10。MLK3 具有调节蛋白质运输、蛋白质支架及细胞骨架重排、离子转运和吞噬的作用11。有研究表明，MLK3 在癌细胞增殖、迁移、侵袭、存活和凋亡中发挥重要作用，MLK3 除了调节外周免疫细胞外，还调节肿瘤浸润性细胞毒性 T 细胞(CTL)效应器的功能和存活12。此外，MLK3 在大脑中广泛表达，MLK3 的功能在神经元凋亡中得到证实，并且可使用 MLK 的小分子抑制剂 CEP1347(KT7515)抑制MLK3JNK 轴来防止神经元凋亡，因此为神经退行性疾病提供潜在的治疗靶点。22MLK3 的抑制剂MLKs/MLK3 抑制剂包括
11、CEP1347、CEP11004、UMC099 和 CLFB1134等。K252a 是一种由革兰氏阳性细菌的放线菌群自然产生的小分子，而 CEP1347 是在 K252a 的神经营养作用后开发的。在最初的研究中，K252a 可作为丝氨酸/苏氨酸激酶的相对非选择性抑制剂，但后来又成为酪氨酸激酶(TrkA)受体的有效抑制剂，作为与 ATP 结合位点结合的竞争性激动剂，阻断了TrkA 的磷酸化。在缺乏神经生长因子(NGF)的神经元中，CEP1347 可以阻止 JNK 的激活，而对其他MAPKs 没有抑制作用，但可以排除 CEP1347 直接抑制 JNK，因为在 CHO 细胞中 MEKK1 介导的 J
12、NK活化对 CEP1347 并不敏感，在存在或不存在 CEP1347 的情况下，JNK 的上游调节剂诱导 cjun 磷酸化的能力可通过体外激酶测定法进行测定13。并且 CEP1347 对 MLK 的特异性已通过基因研究得到证实，MLK 转染诱导的细胞凋亡可以通过 CEP1347 处理来抑制。CEP 1347 在 PD 的动物模型中，通过选择性抑制 MLK1 和 MLK3，具有抗凋亡和预防多巴胺能神经元损失的功效。UMC099 为另一种 MLK3 抑制剂，其药代动力学特性优于 CEP1347，可用于治疗 HIV 相关性痴呆，部分基于抗炎作用11。最近，有研究证明 UMC099 在神经退行性疾病方
13、面具有潜力，包括阿尔茨海默病(AD)和多发性硬化(MS)等14。而另一种抑制剂 CEP 11004 可用于预防由 6羟基多巴胺(6OHDA)诱导的黑质多巴胺神经元的凋亡，并且还在心脏的研究中进行了探索15。由此可见，MLK 特异性抑制剂为了解 MLK 生物学提供了重要而强大的工具，不仅在神经系统中，在其他人体系统的生理和病理过程中，也有重要的研究价值。23MLK3 在 PD 中的作用MLK3 在多巴胺能神经元细胞死亡中发挥重要作用，在 PD 的 MPTP 模型中，CEP 化合物可以预防多巴胺能神经元细胞死亡。有研究证明16，神经炎症会导致 PD 患者的多巴胺能神经元细胞死亡，在 PD 的动物模
14、型和来自PD 的人类死后脑样本中检测到神经炎性细胞因子(如 TNF)水平升高，而 TNF 是一种与细胞死亡途径有关的促炎细胞因子，TNF 和神经酰胺，都是 MLK3 的激动剂，可能通过 MLK3 促进多巴胺能细胞死亡17。Ganguly 等17 研究发现，神经毒素6OHDA 能够激活 JNKcJun 轴下游的 MLK3，并且使用 MLK3 抑制剂减弱了 cJun 的活化和多巴胺能神经元的丢失。因此，未来对 MLK3 的研究可能有助于阻止 PD 发病过程中的多巴胺能神经元丢失，设计出可以干扰 PD 中细胞死亡的新型神经保护药。24MLK3 在其他神经系统病中的作用MLK3 的功能性作用已在神经退
15、行性疾病中得到充分证明，除 PD 外，还包括 AD 和获得性免疫缺陷综合征(AIDS)相关的痴呆症。在 AD 小鼠模型中探索MLK3 调节小胶质细胞吞噬能力中的作用，Dong2412023 年 02 月牡丹江医学院学报Feb.2023第 44 卷第 1 期JournalofMuDanJiangMedicalUniversityVol.44No.12023等18 研究发现，MLK3 抑制剂 UMC099 增加了AD 小鼠小胶质细胞中清道夫受体的表达，包括CD36 和 CD47，而清道夫受体的表达与小胶质细胞的吞噬潜力直接相关，这表明 MLK3 的抑制可以促进 AD 小鼠模型中小胶质细胞吞噬作用。
16、Bodner等19 研究证明，MLK3 在人类免疫缺陷病毒 1 型(HIV1)蛋白(gp120IIIB)诱导的神经元细胞死亡中发挥作用，gp120IIIB 诱导的神经元细胞死亡与艾滋病相关性痴呆有关，HIV1 蛋白、Tat 和 gp120 可以激活神经元中的 MLK3 激酶活性，并且 Tat 和gp120 介导的 MLK3 激活与神经毒性有关，而 CEP1347 对 MLK3 的药理学抑制减弱了 gp120IIIB 诱导的神经元细胞死亡，最终导致疾病状况的改善。除此之外，MLK3 还与钾离子(K+)诱导的神经元细胞死亡有关，K+在神经传递中发挥重要作用，K+通道的任何干扰都会对神经元的兴奋性产生显著的影响，在一项大鼠的研究中发现，MLK3 在低 K+诱导的大鼠小脑颗粒神经元细胞凋亡中起重要作用，其机理为低 K+促进了 MLK3MKK7JNK 通路激活和神经元凋亡20。有研究表明，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、糖原合酶激酶(GSK3)在多种神经病理学中发挥重要作用，GSK3 充当 MLK3 的上游激活剂，这表明靶向 MLK3 抑制可能有助于阻断 GSK3诱导的神经系统疾病21。由此可见，MLK
