肌球蛋白轻链激酶与炎症性疾病关系的研究进展

周子娟，王 亮，李雅婵，张 敏，刘 畅，陈大朋，王靖宇

(大连医科大学 实验动物中心，辽宁 大连 116044)

综 述

肌球蛋白轻链激酶与炎症性疾病关系的研究进展

周子娟，王 亮，李雅婵，张 敏，刘 畅，陈大朋，王靖宇

(大连医科大学 实验动物中心，辽宁 大连 116044)

肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase，MLCK)可以调控肌球蛋白轻链的磷酸化，进而调控基于肌动蛋白与肌球蛋白之间相互作用的细胞骨架活动。近几年研究报道，长链MLCK与短链MLCK的异常表达在不同的炎症性疾病中多有发生，炎症相关因子能诱导MLCK表达升高。本文对MLCK在肺炎、血管损伤以及炎性肠病中的作用，及MLCK参与炎症性疾病的可能信号通路进行了综述。

肌球蛋白轻链激酶；炎症；屏障功能

肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase，MLCK)在哺乳动物中，主要由两种MLCK基因编码，分别是mylk1基因与mylk2基因[1]。mylk2基因编码产物主要分布在横纹肌细胞，而mylk1基因编码产物在许多组织和细胞中均有表达，包括骨骼肌以及心肌中[2]。mylk1基因编码产物主要包括两类MLCK，即长链MLCK(220 kDa)和短链MLCK (130 kDa)，以及非催化性蛋白-端蛋白(17 kDa)[3]。

MLCK可以调控平滑肌和非平滑肌的肌球蛋白轻链的磷酸化(phosphorylated myosin light chain 20, p-MLC20)，肌球蛋白轻链磷酸化可以调控基于肌动蛋白与肌球蛋白之间相互作用的细胞骨架活动，比如细胞粘附、应力纤维的形成，分泌，离子交换，胞质分裂，神经突起生长，细胞扩散，内皮细胞和上皮屏障的形成及细胞迁移等[4-6]。在平滑肌细胞，MLCK激活肌球蛋白磷酸化，对于平滑肌细胞的起始收缩非常重要[6]。

MLCK参与许多重要的生命活动，已有研究表明，MLCK的异常表达常与许多炎症疾病的发生发展息息相关。比如血管损伤[7]、炎性肠病[8]、气管高敏感性等多种疾病中均发现存在MLCK异常表达，本文就此作一综述。

1 炎症性疾病中MLCK的异常表达

1.1 肺炎与MLCK

脂多糖可以通过增加MLCK表达，诱导肺壁上皮细胞肌球蛋白轻链磷酸化，进而破坏肺壁上皮细胞黏膜屏障紧密连接的通透性，导致病原物质可透过上皮层，诱发肺部炎症的发生[10-11]。 脂多糖诱导的肺部炎症可以显著被MLCK抑制剂ML-7所阻断，提示MLCK异常表达可能是脂多糖诱导肺部炎症的重要机制之一[10]。

1.2 炎性肠病与MLCK

长链MLCK和短链MLCK均由mylk1基因编码，但短链MLCK在上皮细胞中一般不表达，涉及上皮细胞屏障功能改变时一般都是由长链MLCK表达引发的[12]。

炎性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种慢性的可反复发作的肠道炎症性疾病，临床上主要分型有克罗恩病(Crohn’s disease, CD)和溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis, UC)[13]。上皮细胞功能的缺陷或缺失可直接导致炎症性肠病发生或症状加重[14]。有临床研究表明，在人类炎性肠病患者的回肠以及结肠组织中，MLCK表达以及肌球蛋白磷酸化水平均显著上升[15]。对CD患者的结肠组织研究发现，CD患者肠道上皮细胞屏障功能紊乱，由此可见，上皮细胞屏障功能的改变很有可能是炎性肠病发病的潜在病理机制[16-17]。

1.3 血管损伤与MLCK

研究表明，大鼠颈总动脉损伤后，短链MLCK的表达会在损伤后第6小时开始增加，直到第7天，短链MLCK的表达仍显著高于空白对照组[18]。血管损伤诱发的短链MLCK表达的升高，可能会导致血管平滑肌收缩活性的改变。此研究中，血管长链MLCK表达并没有显著改变[18]。

血管损伤之后，往往伴随着炎症反应的发生，影响血管壁的再生以及重构，包括内皮细胞、平滑肌细胞的活化增生以及细胞外基质蛋白的表达[19]。血管损伤引发的炎症反应在损伤初期以及血管壁重构过程中均起到很重要的作用，常常会导致血管疾病的发生，如管腔狭窄，血压增加，晚期常导致动脉粥样硬化[19]。而在动脉粥样硬化患者的血管中，长链MLCK表达显著增加，其通过降低内皮细胞屏障功能以及诱导单核细胞的迁移，导致动脉粥样硬化[20]。

1.4 短链MLCK与炎症性疾病的可能关系

短链MLCK相对于长链MLCK而言，在上皮细胞层一般不表达，而在平滑肌层大量表达，可磷酸化肌球蛋白轻链，因此，短链MLCK是平滑肌收缩非常重要的起始调节步骤[12]。炎性肠病发生过程中，伴随着胃肠动力的显著改变。在炎性肠病的活性期或者非活性期间，常常会出现胃排空能力下降、小肠收缩幅度增加以及收缩频率增加、大肠则出现收缩性下降但是推动能力增加等动力改变症状，临床上常出现肠易激综合征以及腹泻等症状[21]。研究表明，短链MLCK对于胃肠道基本紧张状态的维持、胃排空、以及小肠推动等基本动力起着非常重要的调节作用[22]。炎性肠病中经常伴随的小肠以及大肠推动频率和推动力的增加是否和短链MLCK在炎性肠病中的表达有关，具有潜在的研究意义。

2 炎症性疾病中MLCK异常表达机制研究

2.1 炎症性疾病中TNF-α诱导的MLCK表达

TNF-α是一种涉及到系统性炎症的细胞因子，同时也是属于引起急相反应的众多细胞因子中的一员，主要由巨噬细胞分泌[23]。在炎性疾病中，尤其是炎性肠病中，TNF-α可诱导长链MLCK表达，进而破坏上皮细胞屏障功能[24]。研究表明，TNF-α可以激活ERK1/2酶活性，ERK1/2磷酸化含有转录因子Elk-1的ETS结构域，转录因子Elk-1可进入细胞核与MLCK启动子结合，导致MLCK的表达增加[25]。另外TNF-α阻断剂可显著降低MLCK表达，进一步说明TNF-α可以导致MLCK的表达[24, 26]。

2.2 炎症性疾病中IL-1β诱导的MLCK表达

体外实验表明，IL-1β可剂量依赖性降低结肠癌细胞黏膜屏障的跨膜电阻，说明IL-1β可增加黏膜屏障的通透性进而诱发炎症反应的加剧[27]。IL-1β可以通过PKC细胞通路活化NF-κB P65导致MLCK高表达[28]。

综上所述，MLCK在正常生理和病理中有不可忽视的作用，但抗MLCK制剂广泛应用于炎性疾病及恢复黏膜屏障功能治疗还尚需进行大量研究。

[1] Eikemo, Hilde, Moltzau, et al. CaMKII in addition to MLCK contributes to phosphorylation of regulatory light chain in cardiomyocytes[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 471(1): 219-225.

[2] 刘丽文, 左蕾, 雷常慧, 等. 中国超声医学工程学会全国超声心动图学术会议[C]. 2014.

[3] Chen D, Yuan L, Xiong Y. Epithelial MLCK and Smooth Muscle MLCK May Play Different Roles in the Development of Inflammatory Bowel Disease[J]. Digest Dis Sci, 2014, 59(5): 1068-1069.

[4] Chen C, Tao T, Wen C, et al. Myosin light chain kinase (MLCK) regulates cell migration in a myosin regulatory light chain phosphorylation-independent mechanism[J]. J Bio Chem, 2014, 289(41): 28478-28488.

[5] Taverner A, Dondi R, Almansour K, et al. Enhanced paracellular transport of insulin can be achieved via transient induction of myosin light chain phosphorylation[J]. J Control Release, 2015, 210: 189-197.

[6] Chen D, Xiong Y, Lin Y, et al. Capsaicin alleviates abnormal intestinal motility through regulation of enteric motor neurons and MLCK activity: Relevance to intestinal motility disorders[J]. Mol Nutri & Food Res, 2015, 59(8): 1482-1490.

[7] Zhang HF, Li TB, Liu B, et al. Inhibition of myosin light chain kinase reduces NADPH oxidase-mediated oxidative injury in rat brain following cerebral ischemia/reperfusion[J]. Naunyn-Schmiede berg's Arch Pharmacol, 2015, 388: 953-963.

[8] Su L, Nalle SC, Shen L, et al. TNFR2 Activates MLCK-Dependent Tight Junction Dysregulation to Cause Apoptosis-Mediated Barrier Loss and Experimental Colitis[J]. Gastroenterology, 2013, 145(2): 407-415.

[9] Sakai H, Watanabe A, Fujita A, et al. Augmented bronchial smooth muscle contractility induced by aqueous cigarette smoke extract in rats[J]. J Smooth Muscle Res, 2014, 50: 39-47.

[10] Eutamene H, Theodorou V, Schmidlin F, et al. LPS-induced lung inflammation is linked to increased epithelial permeability: role of MLCK[J]. Eur Respir J, 2005, 25(5): 789-796.

[11] Liu C, Li J. Role of genetic factors in the development of acute respiratory distress syndrome[J]. J Translat Int Med, 2015, 2(3): 107-110.

[12] Cunningham KE, Turner JR. Myosin light chain kinase: pulling the strings of epithelial tight junction function[J]. Ann NY Acad Sci,2012,1258:34-42.

[13] Vatn MH, Sandvik AK. Inflammatory bowel disease[J]. Scand J Gastroenterol, 2015,50(6):1-15.

[14] Xiong Y, Chen D, Yu C, et al. Citrus nobiletin ameliorates experimental colitis by reducing inflammation and restoring impaired intestinal barrier function[J]. Mol Nutri Food Res, 2015, 59(5): 829-842.

[15] Blair SA, Kane SV, Clayburgh DR, et al. Epithelial myosin light chain kinase expression and activity are upregulated in inflammatory bowel disease[J]. Lab Invest, 2006, 86(2): 191-201.

[16] Kevans D, Turpin W, Madsen K, et al. Determinants of intestinal permeability in healthy first-degree relatives of individuals with Crohn's disease[J]. Inflamm Bowel Dis, 2015, 21(4): 879-887.

[17] Paterson B, Tamiz A, Pandey N. Use of tight junction antagonists to treat inflammatory bowel disease:US, US 20140296165 A1[P]. 2014.

[18] Gallagher PJ, Jin Y, Killough G, et al. Alterations in expression of myosin and myosin light chain kinases in response to vascular injury[J]. Am J Physiol, 2000, 279(4): C1078.

[19] 张振, 戴敏. 丹皮酚对脂多糖诱导损伤的与平滑肌细胞共培养的大鼠血管内皮细胞黏附功能的影响[J]. 中国中药杂志, 2014, 39(6): 1058-1063.

[20] 玛娜璐璐, 朱海燕, 高永红, 等. 清开灵对小鼠脑微血管内皮细胞缺氧损伤MLCK基因转录的影响[J]. 中华中医药学刊，2015,33(2): 327-329.

[21] Bassotti G, Antonelli E, Villanacci V, et al. Gastrointestinal motility disorders in inflammatory bowel diseases[J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(1): 37-44.

[22] He W, Peng Y, Wc Lv, et al. Myosin Light Chain Kinase Is Central to Smooth Muscle Contraction and Required for Gastrointestinal Motility in Mice[J]. Gastroenterology, 2008, 135(2): 610-620.

[23] Wheeler MA, Deppmann CD, Heffner DL, et al. TNF-α/TNFR1 signaling is required for the development and function of primary nociceptors[J]. Neuron, 2014, 82(3): 587-602.

[24] Al-Sadi R, Guo S, Ye D, et al. TNF-α Modulation of Intestinal Epithelial Tight Junction Barrier Is Regulated by ERK1/2 Activation of Elk-1[J]. Am J Pathol, 2013, 183(6): 1871-1884.

[25] Wardill HR, Logan RM, Bowen JM, et al. Tight junction defects are seen in the buccal mucosa of patients receiving standard dose chemotherapy for cancer[J]. Support Care Cancer, 2015, 24(4): 1779-1788.

[26] Ma TY, Boivin MA, Ye D, et al. Mechanism of TNF-α modulation of Caco-2 intestinal epithelial tight junction barrier: role of myosin light-chain kinase protein expression[J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2005, 288(3): G422-G430.

[27] Al-Sadi RM, Ma TY. IL-1beta causes an increase in intestinal epithelial tight junction permeability[J]. J Immunol, 2007, 178(7): 4641-4649.

[28] Lin CY, Zu CH, Yang CC, et al. IL-1β-induced mesenchymal stem cell migration involves MLCK activation via PKC signaling[J]. Cell Transplant, 2014, 24(10): 2011-2028.

Research progress of myosin light chain kinase and inflammatory disease

ZHOU Zijuan, WANG Liang, LI Yachan, ZHANG Min, LIU Chang, CHEN Dapeng，WANG Jingyu

(LaboratoryAnimalCenter,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China)

Myosin light chain kinase (MLCK) regulates cytoskeletal activity in response to myosin light chain phosphorylation, which is also based on the interaction between actins and myosin. Recent studies have shown that abnormal expression of long-chain MLCK and short-chain MLCK is involved in different inflammatory diseases and inflammation-related factors induces MLCK expression. This review summarizes the role of MLCK in the pathogenesis of pneumonia, vascular injury and inflammatory bowel disease, and summarizes the possible signaling pathways involved in inflammatory diseases, suggesting that MLCK has a potential role in the treatment of inflammatory diseases.

myosin light chain kinase; inflammation; barrier function

国家自然科学基金项目(31272392)

周子娟(1987-)，女，助理实验师。E-mail：zhouzijuan0512@163.com

陈大朋，讲师。E-mail：cdp.9527@163.com

10.11724/jdmu.2017.01.18

R963

A

1671-7295(2017)01-0078-03

周子娟，王亮，李雅婵，等.肌球蛋白轻链激酶与炎症性疾病关系的研究进展[J].大连医科大学学报，2017,39(1)：78-80.

2016-07-08；

2016-12-30)