Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Воздействие на митогенактивируемые протеинкиназы как новое направление регуляции роста соединительной ткани

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2017-4-86-93

Полный текст:

Аннотация

В обзоре представлена современная классификация, функции основных групп митогенактивируемых протеинкиназ (МАРК). Приведены данные о путях их активации и функционирования. Основное внимание уделено семейству р38 МАРК. В обзоре воздействие на данные сигнальные каскады рассмотрено как перспективное направление воздействия на рост соединительной ткани. В этом аспекте обобщен мировой опыт по активации и блокаде внутриклеточных каскадов. Обобщен собственный опыт работы в данном направлении. В частности продемонстрировано, что стимуляция р38 МАРК при подавлении активности JNK каскада ведет к ускоренному образованию соединительной ткани в зоне послеоперационного хирургического рубца, доказана возможность управления ростом соединительной ткани при воздействии на МАР-киназные каскады. Пролонгированная блокада р38 МАРК снижает ширину кожного рубца и плотность коллагеновых волокон в зоне формирования послеоперационного рубца, снижает интенсивность спайкообразования в брюшной полости при травме брюшины.

Таким образом, учитывая важную роль и универсальность МАР-киназных механизмов регуляции клеточного роста и дифференцировки, перспективно изучение участия данных механизмов в универсаль- ных биологических процессах, таких как воспаление, апоптоз, регенерация, а также разработка на этой основе способов управления течением этих процессов. Использование стимуляторов и блокаторов МАР-киназных механизмов перспективно как новое направление в лечении многих заболеваний, патогенез которых связан с нарушением клеточной дифференцировки, пролиферации, избыточной выработки цитокинов, управлением ростом соединительной ткани. 

Об авторах

И. А. Шурыгина
Иркутский научный центр хирургии и травматологии (ИНЦХТ)
Россия

д-р мед. наук, профессор РАН, зам. директора по научной работе

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1 



М. Г. Шурыгин
Иркутский научный центр хирургии и травматологии (ИНЦХТ)
Россия

д-р мед наук, зав. отделом

научно-лабораторный отдел

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1 



В. Н. Зеленин
Иркутский научный центр хирургии и травматологии (ИНЦХТ)
Россия

пластический врач-хирург

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1 



Н. И. Аюшинова
Иркутский научный центр хирургии и травматологии (ИНЦХТ)
Россия

врач-хирург высшей квалификационной категории

отделение гнойной хирургии № 1

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1 



Список литературы

1. Kyriakis J.M., Avruch J. Mammalian MAPK signal transduction pathways activated by stress and inflammation: a 10-year update // Physiol. Rev. 2012; Apr. 92 ( 2): 689– 737. DOI: 10.1152/physrev.00028.2011.

2. Yao Y., Li W., Wu J., Germann U.A., Su M.S., Kuida K., Boucher D.M. Extracellular signal-regulated kinase 2 is necessary for mesoderm differentiation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003; Oct. 100 (22): 12759–12764.

3. Pages G., Guerin S., Grall D., Bonino F., Smith A., Anjuere F., Auberger P., Pouyssegur J. Defective thymocyte maturation in p44 MAP kinase (Erk 1) knockout mice // Science. 1999; Nov. 286 (5443): 1374–1377.

4. Bode A.M., Dong Z. The functional contrariety of JNK // Mol. Carcinog. 2007; Aug. 46 (8): 591–598.

5. Waetzig V., Herdegen T. Context-specific inhibition of JNKs: overcoming the dilemma of protection and damage // Trends Pharmacol. Sci. 2005; Sep. 26 ( 9): 455–461.

6. De Boer W.I. Perspectives for cytokine antagonist therapy in COPD // Drug Discov. Today. 2005; Jan. 10 (2): 93–106.

7. Kant S., Schumacher S., Singh M.K., Kispert A., Kotlyarov A., Gaestel M. Characterization of the atypical MAPK ERK4 and its activation of the MAPK-activated protein kinase MK5 // J. Biol. Chem. 2006; Nov. 281 (46): 35511–35519.

8. Coulombe P., Meloche S. Atypical mitogen-activated protein kinases: structure, regulation and functions // Biochim. Biophys. Acta. 2007; Aug. 1773(8): 1376–1387.

9. Boutros T., Chevet E., Metrakos P. Mitogen-activated protein (MAP) kinase/MAP kinase phosphatase regulation: roles in cell growth, death, and cancer // Pharmacol. Rev. 2008; Sep. 60 (3): 261–310. DOI: 10.1124/ pr.107.00106.

10. Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Зеленин Н.В., Гранина Г.Б. Роль МАР-киназных механизмов в регуляции клеточного роста (обзор литературы) // Сиб. мед. журн. (Иркутск). 2009; 89 (6): 36–40. Shurygina I.A., Shurygin M.G., Zelenin N.V., Granina G.B. Rol’ MAR-kinaznykh mekhanizmov v regulyatsii kletochnogo rosta (obzor literatury) [Role of MAP-kinase mechanisms in the regulation of cell growth (review)] // Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk) – Siberian Medical Journal (Irkutsk). 2009;. 89 (6): 36–40 (in Russian).

11. Атауллаханов Ф.И. Каскады ферментативных реакций и их роль в биологии // Соросовский образовательный журнал. 2000; 6 (7): 2–10. Ataullakhanov F.I. Kaskady fermentativnykh reaktsiy i ikh rol' v biologii [The cascades of enzymatic reactions and their role in biology] // Sorosovskiy obrazovatel'nyy zhurnal – Soros Educational Journal. 2000; 6 (7): 2–10 (in Russian).

12. Li M., Georgakopoulos D., Lu G., Hester L., Kass D.A., Hasday J., Wang Y. p38 MAP kinase mediates inflammatory cytokine induction in cardiomyocytes and extracellular matrix remodeling in heart // Circulation. 2005; May. 111 (19): 2494–2502.

13. Maulik N. Effect of p38 MAP kinase on cellular events during ischemia and reperfusion: possible therapy // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005; Dec. 289 (6): 2302–2303.

14. Das D.K., Maulik N. Preconditioning potentiates redox signaling and converts death signal into survival signal // Arch. Biochem. Biophys. 2003; Dec. 420 ( 2): 305–311.

15. Sato M., Cordis G.A., Maulik N., Das D.K. SAPKs regulation of ischemic preconditioning // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2000; Sep. 279 (3): 901–907.

16. Loufrani L., Lehoux S., Tedgui A., Levy B.I., Henrion D. Stretch induces mitogen-activated protein kinase activation and myogenic tone through 2 distinct pathways // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 1999; Dec. 19 (12): 2878–2883.

17. Ryder J.W., Fahlman R., Wallberg-Henriksson H., Alessi D.R., Krook A., Zierath J.R. Effect of contraction on mitogen-activated protein kinase signal transduction in skeletal muscle. Involvement Of the mitogen- and stress-activated protein kinase 1 // J. Biol. Chem. 2000; Jan. 275 (2): 1457–1462.

18. Wretman C., Lionikas A., Widegren U., Lannergren J., Westerblad H., Henriksson J. Effects of concentric and eccentric contractions on phosphorylation of MAPK(erk1/2) and MAPK(p38) in isolated rat skeletal muscle // J. Physiol. 2001; Aug. 535 (1): 155–164.

19. Martineau L.C., Gardiner P.F. Insight into skeletal muscle mechanotransduction: MAPK activation is quantitatively related to tension // J. Appl. Physiol. 2001; Aug. 91 (2): 693–702.

20. Boppart M.D., Hirshman M.F., Sakamoto K., Fielding R.A., Goodyear L.J. Static stretch increases c-Jun NH2-terminal kinase activity and p38 phosphorylation in rat skeletal muscle // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2001; Feb. 280 (2): 352–358.

21. Kjaer M., Magnusson P., Krogsgaard M., Boysen Moller J., Olesen J., Heinemeier K., Hansen M., Haraldsson B., Koskinen S., Esmarck B., Langberg H. Extracellular matrix adaptation of tendon and skeletal muscle to exercise // J. Anat. 2006. Apr. 208 (4): 445–450.

22. Garrington T.P., Johnson G.L. Organization and regulation of mitogen-activated protein kinase signaling pathways // Curr. Opin. Cell Biol. 1999. Apr. 11 (2): 211–218.

23. Yue X.J., Guo Y., Yang H.J., Feng Z.W., Li T., Xu Y.M. Transforming growth factor-β1 induces fibrosis in rat meningeal mesothelial cells via the p38 signaling pathway // Mol. Med. Rep. 2016. Aug. 14 (2): 1709–1713. DOI: 10.3892/mmr.2016.5411.

24. Cao Y.L., Duan Y., Zhu L.X., Zhan Y.N., Min S.X., Jin A.M. TGF-β1, in association with the increased expression of connective tissue growth factor, induce the hypertrophy of the ligamentum flavum through the p38 MAPK pathway // Int. J. Mol. Med. 2016; Aug. 38 (2): 391–398. DOI: 10.3892/ijmm.2016.2631.

25. Luo Y.H., Ouyang P.B., Tian J., Guo X.J., Duan X.C. Rosiglitazone inhibits TGF-β 1 induced activation of human Tenon fibroblasts via p38 signal pathway // PLoS One. 2014; Aug. 9 (8): e105796. DOI: 10.1371/journal. pone.0105796.

26. Xiao Y.Q., Liu K., Shen J.F., Xu G.T., Ye W. SB-431542 inhibition of scar formation after filtration surgery and its potential mechanism // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009; Apr. 50 (4): 1698–1706. DOI: 10.1167/iovs.08-1675.

27. Shurygina I.A., Shurygin M.G., Granina G.B., Zelenin N.V. Application of mitogen-activated protein kinase inhibitor SP 600125 for wound healing control // J. Regenerative Medicine & Tissue Engineering. 2013; 2. DOI: http://dx.doi.org/10.7243/2050-1218-2-9.

28. Гранина Г.Б., Зеленин Н.В., Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Лепехова С.А., Зеленин В.Н. Подавление активности Jnk MAPK в регуляции синтеза коллагена при раневом процессе // Бюл. Вост.-Сиб. научн. центра СО РАМН. 2010; 5; 177–179. Granina G.B., Zelenin N.V., Shurygina I.A., Shurygin M.G., Lepekhova S.A., Zelenin V.N. Podavlenie aktivnosti Jnk MAPK v regulyatsii sinteza kollagena pri ranevom protsesse [Suppression of activity of Jnk MAPK in regulation of collagen synthesis at wound process] // Bulleten’ Vostocno-Sibirskogo naucnogo centra – Bulletin of the East Siberian Scientific Center SB RAMS. 2010; 5: 177–179 (in Russian).

29. Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А., Гранина Г.Б., Зеленин Н.В., Аюшинова Н.И. Активность MAP-киназных систем при репаративном процессе: оценка с использованием лазерной конфокальной микроскопии // Изв. РАН. Сер. физическая. 2016; 80 (1): 19–21. DOI: 10.7868/S036767651601021X. Shurygin M.G., Shurygina I.A., Granina G.B., Zelenin N.V., Ayushinova N.I. Aktivnost' MAP-kinaznykh sistem pri reparativnom protsesse: otsenka s ispol'zovaniem lazernoy konfokal'noy mikroskopii [Activity of MAP-kinase systems in reparative process: evaluation using laser confocal microscopy] // Izv. RAN. Ser. fizicheskaya – Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2016;. 80 (1):. 19–21 (in Russian). DOI: 10.7868/ S036767651601021X.

30. Шурыгина И.А., Мантурова Н.Е., Зеленин Н.В., Гранина Г.Б., Шурыгин М.Г. Использование блокатора р38 митогенактивируемой протеинкиназы для формирования послеоперационного рубца // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. 2014; 3: 41–45. Shurygina I.A., Manturova N.E., Zelenin N.V., Granina G.B., Shurygin M.G. Ispol'zovanie blokatora r38 mitogenaktiviruemoy proteinkinazy dlya formirovaniya posleoperatsionnogo rubtsa [Using p38 mitogen-activated protein kinase inhibitor for the formation of the postoperative scar] // Annaly plasticheskoy, rekonstruktivnoy i esteticheskoy khirurgii – Annals of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery. 2014; 3: 41–45 (in Russian).

31. Shurygina I.A., Shurygin M.G., Ayushinova N.I., Granina G.B., Zelenin N.V. Mechanisms of connective tissue formation and blocks of mitogen activated protein kinase // Front. Chem. Sci. Eng. 2012; 6 (2): 232–237. DOI: 10.1007/s11705-012-1286-1.

32. WO 2012156938. Compounds, pharmaceutical compositions and a method for the prophylaxis and treatment of the adhesion process / Shurygin M.G., Shurygina I.A.; published 22.11.2012.

33. Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Аюшинова Н.И., Каня О.В. Фибробласты и их роль в развитии сое- динительной ткани // Сиб. мед. журн. (Иркутск). 2012; 110 (3): 8–12. Shurygina I.A., Shurygin M.G., Ayushinova N.I., Kanya O.V. Fibroblasty i ikh rol’ v razvitii soedinitel’noy tkani [Fibroblasts and their role in the development of connective tissue] // Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk) – Siberian Medical Journal (Irkutsk). 2012; 110 (3): 8–12 (in Russian).

34. Liang C.J., Yen Y.H., Hung L.Y., Wang S.H., Pu C.M., Chien H.F., Tsai J.S., Lee C.W., Yen F.L., Chen Y.L. Thalidomide inhibits fibronectin production in TGF-β1- treated normal and keloid fibroblasts via inhibition of the p38/Smad3 pathway // Biochem. Pharmacol. 2013; Jun. 85 (11): 1594–1602. DOI: 10.1016/j.bcp.2013.02.038.

35. Song J., Xu H., Lu Q., Xu Z., Bian D., Xia Y., Wei Z., Gong Z., Dai Y. Madecassoside suppresses migration of fibroblasts from keloids: involvement of p38 kinase and PI3K signaling pathways // Burns. 2012; Aug. 38 (5): 677–684. DOI: 10.1016/j.burns.2011.12.017.

36. He S., Liu X., Yang Y., Huang W., Xu S., Yang S., Zhang X., Roberts M.S. Mechanisms of transforming growth factor beta(1)/Smad signalling mediated by mitogen-activated protein kinase pathways in keloid fibroblasts // Br. J. Dermatol. 2010; Mar. 162 (3): 538–546. DOI: 10.1111/j.1365-2133.2009.09511.x.

37. Xia W., Longaker M.T., Yang G.P. P38 MAP kinase mediates transforming growth factor-beta2 transcription in human keloid fibroblasts // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2006; Mar. 290 (3): 501–508.

38. Du Q.C., Zhang D.Z., Chen X.J., Lan-Sun G., Wu M., Xiao W.L. The effect of p38MAPK on cyclic stretch in human facial hypertrophic scar fibroblast differentiation // PLoS One. 2013; Oct. 8 (10): e75635. DOI: 10.1371/ journal.pone.0075635.

39. Westra I.M., Mutsaers H.A., Luangmonkong T., Hadi M., Oosterhuis D., de Jong K.P., Groothuis G.M., Olinga P. Human precision-cut liver slices as a model to test antifibrotic drugs in the early onset of liver fibrosis // Toxicol. In Vitro. 2016; Sep. 35: 77–85. DOI: 10.1016/j. tiv.2016.05.012.

40. Rohani M.G., Parks W.C. Matrix remodeling by MMPs during wound repair // Matrix Biol. 2015; May-Jul. 44– 46: 113–121. DOI: 10.1016/j.matbio.2015.03.002.

41. Holmstrom K.M., Finkel T. Cellular mechanisms and physiological consequences of redox-dependent signalling // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2014; Jun. 15 (6): 411–421. DOI: 10.1038/nrm3801.

42. Nelson K.K., Melendez J.A. Mitochondrial redox control of matrix metalloproteinases // Free Radic. Biol. Med. 2004; Sep. 37 (6): 768–784.

43. Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А., Дремина Н.Н., Каня О.В. Матриксная металлопротеаза 9 и ремоделирование при инфаркте миокарда // Бюл. Вост.-Сиб. научн. центра СО РАМН. 2013; 90 (2–1): 138–141. Shurygin M.G., Shurygina I.A., Dryomina N.N., Kanya O.V. Matriksnaya metalloproteaza 9 i remodelirovanie pri infarkte miokarda [Matrix metalloproteinase 9 and remodeling after myocardial infarction] // Bulleten’ Vostocno-Sibirskogo naucnogo centra – Bulletin of the East Siberian Scientific Center SB RAMS. 2013; 90 (2–1): 138–141 (in Russian).

44. Ravanti L., Heino J., López-Otín C., Kahari V.M. Induction of collagenase-3 (MMP-13) expression in human skin fibroblasts by three-dimensional collagen is mediated by p38 mitogen-activated protein kinase // J. Biol. Chem. 1999; Jan. 274 (4): 2446–2455.

45. Westermarck J., Li S.P., Kallunki T., Han J., Kahari V.M. p38 mitogen-activated protein kinase-dependent activation of protein phosphatases 1 and 2A inhibits MEK1 and MEK2 activity and collagenase 1 (MMP1) gene expression // Mol. Cell. Biol. 2001; Apr. 21 (7): 2373–2383.

46. Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А. Фактор роста фибробластов как стимулятор ангиогенеза при инфаркте миокарда // Сибирский научный медицинский журнал. 2010; 30 (6): 89–92. Shurygin M.G., Shurygina I.A. Faktor rosta fibroblastov kak stimulyator angiogeneza pri infarkte miokarda [Fibroblast growth factor as a stimulator of angiogenesis at myocardial infarction] // Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal – Siberian Journal of Medical Research. 2010;. 30 (6): 89–92 (in Russian).

47. Coumoul X., Deng C.X. Roles of FGF receptors in mammalian development and congenital diseases // Birth. Defects Res. C Embryo Today. 2003; Nov. 69, (4): 286–304.

48. Engel F.B., Hsieh P.C., Lee R.T., Keating M.T. FGF1/ p38 MAP kinase inhibitor therapy induces cardiomyocyte mitosis, reduces scarring, and rescues function after myocardial infarction // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006; Oct. 103 (42): 15546–15551.

49. Kyttaris V.C. Kinase inhibitors: a new class of antirheumatic drugs // Drug Des. Devel. Ther. 2012; 6: 245–250.

50. Kragholm K., Newby L.K., Melloni C. Emerging treatment options to improve cardiovascular outcomes in patients with acute coronary syndrome: focus on losmapimod // Drug Des. Devel. Ther. 2015; Aug. 9: 4279–4286.

51. Cohen S.B., Cheng T.T., Chindalore V., Damjanov N., Burgos-Vargas R., Delora P., Zimany K., Travers H., Caulfield J.P. Evaluation of the efficacy and safety of pamapimod, a p38 MAP kinase inhibitor, in a double-blind, methotrexate-controlled study of patients with active rheumatoid arthritis // Arthritis Rheum. 2009; Feb. 60 (2): 335–344.


Для цитирования:


Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Зеленин В.Н., Аюшинова Н.И. Воздействие на митогенактивируемые протеинкиназы как новое направление регуляции роста соединительной ткани. Бюллетень сибирской медицины. 2017;16(4):86-93. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2017-4-86-93

For citation:


Shurygina I.A., Shurygin M.G., Zelenin N.V., Ayushinova N.I. Influence on mitogen-activated protein kinases as a new direction of connective tissue growth regulation. Bulletin of Siberian Medicine. 2017;16(4):86-93. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2017-4-86-93

Просмотров: 377


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)