引用本文： 陳楊, 李經歷, 蘇珊珊, 林鵬程, 徐含煙, 李玉蘋. 蛋白激酶 C 在肺部疾病中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(6): 452-456. doi: 10.7507/1671-6205.202103060 復制
蛋白激酶 C（PKC）是一個由絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶組成的多基因家族，在哺乳動物中有 10 種亞型，不同亞型在結構、表達、活化、生物學功能等方面存在著顯著差異[1]。PKC 的激活將觸發其下游不同信號級聯反應，調節各種細胞功能，如增殖、分化、凋亡、轉化等[2]，在介導肺內炎癥和肺部腫瘤等疾病中發揮關鍵作用。例如，Li 等[3]報道 PKCθ 參與了脂多糖誘導的急性肺損傷的發病，抑制 PKCθ 可下調 Notch 信號通路的活性，降低 RORγt 的表達并阻礙 Th17 細胞分化，減少白細胞介素-23 受體（IL-23R）的表達，進而抑制 Th17 所誘導的白細胞介素（IL）-17 和 IL-22 的產生，由此減輕肺內炎癥和中性粒細胞的聚集。PKCδ/PKD/ERK 信號通路的激活可以誘導 A549 細胞的生長停滯和凋亡，有望成為 KRAS 突變非小細胞肺癌的治療靶點[4]。鑒于 PKC 家族同工酶眾多、組織的特異性表達以及生物學功能的多效性，總結 PKC 在不同肺臟疾病中的研究進展有助于我們更全面、更詳細地了解 PKC 在肺部疾病中復雜的病理生理過程。因此，本文檢索了近年來有關 PKC 與急性肺損傷、慢性炎癥性肺病和肺癌相關的文獻報道，對 PKC 在不同肺部疾病中的研究進展作一總結，以期為肺部疾病的防治尋找潛在的治療靶點。
1 PKC 的結構與表達
根據蛋白的結構排列不同，PKC 可被細分為經典型（classical PKC isozymes，cPKC：PKCα、PKCβⅠ、PKCβⅡ、PKCγ）、新型（novel PKC isozymes，nPKC：PKCδ、PKCε、PKCη、PKCθ）和非經典型（atypical PKC isozymes，aPKC：PKCζ、PKCλ/ι）[1]。PKC 由羧基末端激酶結構域和氨基末端調節結構域通過鉸鏈區連接構成。激酶結構域中的催化亞單位包含 ATP 結合位點和底物結合位點，它們在同種類型中高度保守。調節結構域包含一個與激酶結構域的底物結合位點相互作用的假底物序列，該序列導致催化活性的構象自抑制。變構效應子或次級信使與調節結構域的結合破壞了假底物序列與底物結合位點之間的結合，釋放激酶結構域，從而與底物相互作用并磷酸化底物[5-7]。PKC 常見激活劑包括 Ca2+、二酰基甘油（DAG）和佛波酯。經典型 PKC 的調節結構域中含有鈣結合激活位點及 DAG 或其他磷脂信使激活位點，因而能被 Ca2+及 DAG 或佛波酯激活。新型只含有 DAG 或其他磷脂信使激活位點，因而對 Ca2+不敏感，但對 DAG 或佛波酯敏感。非經典型 PKC 因不含鈣結合激活位點及 DAG 激活位點，對 Ca2+及 DAG 或佛波酯均不敏感，但對其他脂質第二信使如磷脂酰絲氨酸敏感。PKC 有著獨特的組織表達模式，PKCα、β、δ、ε、λ/ι 以及 ζ 在許多組織上都有表達，包括腦、肺、脾、胸腺、皮膚和心臟等。而 PKCθ 主要在骨骼肌中表達，PKCη 在肺、皮膚和心臟中強烈表達，PKCγ 只存在于神經系統和腎上腺組織中[8-10]。
2 PKC 的激活過程
經典型 PKC 的激活方式是通過與膜脂質的相互作用所介導（圖 1），而非經典型 PKC 的激活方式是通過分子內分子間結合以及激酶磷酸化水平變化來調節羧基末端激酶核心和氨基末端調節結構域之間的相互作用所介導[8]。磷酸化的 PKC 是其被激活的一個先決條件，是賦予 PKC 異構體真正的功能活性狀態。這個激活過程包括以下磷酸化和自磷酸化兩步驟。第一步磷酸化是由磷酸肌醇依賴性激酶 1（PDK1）所介導，以維持酶的催化活性。第二步是 PKC 在羧基末端的兩個位點被自磷酸化，一個在轉折基序（Thr-638），另一個在疏水位點（Ser-657），這步對于新合成的 PKC 向胞質釋放很重要[5]。成熟的 PKC 可被 Ca2+、DAG 以及佛波酯激活。Ca2+和 DAG 在 PKC 活化過程中起協調作用。細胞膜受體受刺激后激活磷脂酶 C（PLC），PLC 將磷酸肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）切割成 DAG 和肌醇-1，4，5-三磷酸（IP3）。IP3 誘導細胞內 Ca2+從內質網釋放到細胞質，有利于 PKC 與細胞膜上 DAG 的結合，穩定 PKC 與細胞膜的相互作用[5-7]。佛波酯激活 PKC 的機制類似于 DAG。但是，佛波酯在納摩爾濃度下產生細胞作用，比 DAG 更有效，代謝更穩定，導致更持久的 PKC 激活[11]。
圖1
經典型 PKC 的激活過程示意圖
經典型 PKC 的激活是通過與膜脂質的相互作用所介導。首先，PKC 經磷酸化及自磷酸化兩步達到具有催化活性的功能狀態。接著，PKC 被 DAG 和 Ca2+等第二信使激活，從細胞質易位至細胞膜。
3 PKC 與肺部疾病
3.1 急性肺損傷
急性肺損傷是最常見的急性危重癥之一，發病率和病死率均很高，其病理生理特征表現為快速起病的肺水腫、低氧血癥、肺泡–毛細血管屏障受損。其中炎癥級聯反應導致的肺泡–毛細血管屏障破壞是急性肺損傷發病機制的核心。PKC 是促炎信號的主要調節因子，廣泛參與炎癥相關疾病的發生發展。在各種肺損傷模型中通過對 PKC 特定亞型活性的干預展現出重要的治療意義。
缺血再灌注誘發的急性肺損傷常由肺栓塞、肺移植、體外循環功能障礙等引起。由于缺乏合適的模型，對其潛在機制的研究往往基于動物及臨床試驗，在細胞及分子水平上的理解有所欠缺。Kim 等[12]將人氣道上皮細胞（BEAS-2B）及原代氣道上皮細胞在 Perfadex 肺保存液中孵育并轉移至含有 50% O2 的 4℃ 培養箱中培養 6 h 及 18 h，再將細胞恢復到常規培養條件，以此建立缺血再灌注細胞模型。該研究發現 PKCδ 在冷缺血時間 6 h 及 18 h 期間均被激活，并在再灌注期間恢復到基礎水平。而選擇性抑制 PKCδ（siRNA 或抑制劑）能逆轉缺血再灌注誘導的細胞因子產生，阻斷細胞從凋亡到壞死的進展，減少 Caspase 非依賴性細胞死亡，減少再灌注期間內質網應激蛋白的降解。此外，該團隊在大鼠的肺移植模型及缺血再灌注模型上進一步證實抑制 PKCδ 的肺損傷保護作用。腦缺血再灌注所致的急性肺損傷是腦卒中患者最常見的嚴重并發癥之一，其可能的發病機制尚未完全闡明。最近，有團隊發現早期肺組織學損傷在全腦缺血再灌注后 3 h 就可檢測到，再灌注 48 h 和 72 h 時肺組織損傷最嚴重。而且，腦缺血再灌注組大鼠肺組織 PKCα 基因表達增強，48 h 表達最高；熒光染色顯示在細胞質和質膜中 PKCα 陽性表達，染色強度從再灌注后 3 h 開始逐漸增強，至 72 h 達到高峰[13]。該研究表明 PKCα 的表達與腦缺血再灌注誘導的急性肺損傷的發病機制相關，其不足之處在于未進一步對 PKCα 進行干預來深入研究其具體的調節機制。在缺血期間，因動脈血流的突然或長期中斷，細胞內氧氣和營養成分被剝奪，代謝產物堆積，細胞缺氧直接產生組織氧化損傷，而隨后再灌注進一步導致肺內炎癥介質上調，從而導致肺損傷。既往研究已明確缺氧應激誘導的肺泡上皮功能障礙在肺缺血再灌注損傷病理過程中的重要地位[14]。Magnani 等[15]研究發現，在急性缺氧期間，肺泡上皮細胞內的 PKCζ 能磷酸化 α1-Na，K-ATP 酶亞單位并觸發其內吞，Na，K-ATP 酶的過度下調導致細胞死亡并加重肺損傷。在慢性缺氧期間，缺氧誘導因子能上調血紅素氧化 IRP2 泛素連接酶 1L 靶向降解 PKCζ，從而穩定 Na，K-ATP 酶在正常水平的 50% 以下，防止其過度下調和細胞死亡，減輕缺氧誘導的肺損傷。
在盲腸結扎穿孔術誘導的膿毒癥大鼠肺組織內，PKCδ 被激活，選擇性抑制 PKCδ 減弱了肺內中性粒細胞的浸潤，降低了肺泡-毛細血管通透性，減輕了肺水腫[16]。先前的研究表明血小板在微血管通透性和中性粒細胞介導的器官損傷中發揮關鍵作用。因此，有研究者進一步發現抑制 PKCδ 的肺損傷保護作用與其降低膿毒癥誘導的血小板激活及血小板-白細胞相互作用密切相關[17]。脂多糖是從革蘭陰性菌細胞壁釋放的內毒素，已被廣泛用于膿毒癥相關肺損傷的模型建立。在肺微血管內皮細胞中 PKC 的激活能維持縫隙連接蛋白 Connexin40 的活性，改善脂多糖應激下內皮屏障功能[18]。與此觀點不同，PKCδ 的激活介導凝血酶誘導的肌動蛋白應激纖維形成、細胞收縮和內皮屏障破壞，PKCδ 抑制能逆轉上述改變。該研究闡明 PKCδ 在肺內皮細胞細胞骨架調節中的重要作用，并強調 PKCδ 是以內皮屏障功能完整性喪失為特征的炎性性肺疾病的治療靶點[19]。
以上研究進展顯示大部分 PKC 在急性肺損傷體內外模型中被激活。靶向抑制 PKC 亞型活性在急性肺損傷中展現出獨特的治療意義，是急性肺損傷的潛在治療靶點。但這些研究尚停留在基礎研究層面，未來向臨床應用的轉化將是研究者的一大挑戰。
3.2 慢性炎癥性肺部疾病
呼吸道持續性炎癥是許多慢性肺部疾病發病的基礎，包括慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）、支氣管哮喘、特發性肺纖維化（IPF）等，可能與遺傳易感性和環境因素等相關。
慢阻肺是一種以肺氣腫和慢性支氣管炎為特征的慢性炎癥性肺病。PKC 是慢阻肺的靶蛋白，與氣道炎癥、支氣管痙攣和黏液生成有關。氣道上皮細胞中的 PKC 在暴露于各種有害物質后被激活，并觸發對炎癥反應至關重要的核因子-κB（NF-κB）通路的激活。Lee 等[20]的研究表明，Fisetin 在治療慢阻肺中的抗炎作用可能是通過結合 PKCδ 的 ATP 結合位點來抑制其激活，從而阻止 PKCδ 和腫瘤壞死因子受體相關因子 2 之間的相互作用，負性調節 IKK/NF-κB 通路。氧化應激在慢阻肺的發病機制中起著重要作用。肺組織中增加的氧化應激源于環境暴露中的氧化劑，以及肺內炎癥細胞釋放的活性氧[21]。Dianat 等[22]發現 PKC 作為 Nrf2 途徑的上游信號通路之一，參與了香煙煙霧誘導的慢阻肺中的肺組織氧化應激。在體外模型中，PKC 家族也廣泛參與慢性炎癥性肺部疾病的發生發展。PKCα 抑制劑在 A549 細胞中通過減少 ROS 的產生，下調 NO 和 PGE2 的表達，顯著抑制碳納米粒子誘導的炎癥反應，提示 PKCα 在碳納米粒子誘導的肺內炎癥通路中發揮重要作用[23]。農業有機粉塵可激活人支氣管上皮細胞中的 PKCα 和 PKCε，從而刺激炎癥細胞因子的釋放，參與肺部慢性炎癥的發生[24]。PKCα 抑制可以逆轉農業有機粉塵誘導的人肺泡上皮細胞系和體內小鼠模型中表面活性蛋白 D 的 mRNA 的減少[25]。家禽粉塵提取物含有胰蛋白酶和彈性蛋白酶活性，其激活 PKC 和 NF-κB 通路，從而誘導 A549 細胞和 Beas-2B 細胞炎癥基因的表達[26]。
支氣管哮喘是一種以嗜酸性粒細胞、T 淋巴細胞和肥大細胞等多種細胞浸潤為主的慢性氣道炎癥性疾病，以氣道重塑、氣流受限的可逆性和氣道的高反應性為特征。PKCδ/NF-κB 信號通路參與了小鼠哮喘模型中氣道炎癥的發生[27]。PKC 易位到質膜上的激活過程參與了氣道平滑肌 Ca2+依賴性收縮調節[28]，與哮喘的氣道高反應性密切相關。過敏性哮喘是對過敏原產生的異常先天性和適應性免疫反應。PKCθ 在過敏反應中有助于Ⅱ型固有淋巴細胞活化和 T 細胞增殖，是 IL-5 和 IL-13 產生所必需[29]。PKCθ 特異性抑制對免疫反應、肺部炎癥和氣道高反應性具有強烈的抑制作用，對塵螨誘導的過敏性哮喘具有治療價值。
IPF 是一種以炎癥、成纖維細胞堆積、細胞外基質沉積為特征，最終導致肺結構破壞的致命性間質性肺病。在肺纖維化患者的肺組織中，增加的磷酸化 PKCδ 能降低肺內炎癥及纖維化，其保護機制可能與其直接結合并磷酸化 A20，從而抑制 NF-κB 信號相關[30]。
雖然慢性炎癥性肺部疾病類型多，發病機制各有差異，但其核心仍然離不開炎癥反應。結合上述研究進展，我們發現 PKC 在這些疾病的炎癥信號通路例如 NF-κB 中起著關鍵調節作用。未來，我們需要進一步探索 PKC 在這些疾病中發病機制的上下游通路，尋找更多潛在治療靶點。
3.3 肺癌
PKC 通過介導與細胞周期進程、腫瘤發生和遷移相關基因表達等多種信號途徑，從而參與癌癥的發生發展[31]。不同亞型在促進或抑制腫瘤方面可能因細胞和環境等不同而具有相似或相反的作用。例如，PKCε 廣泛參與細胞存活、分裂、運動和侵襲，其上調與肺癌、前列腺癌和乳腺癌等進展密切相關，被認為是一種癌癥生物標志物。PKCε 介導 KRAS 突變型肺腺癌的發生，其高度表達與預后不良存在關聯[32]。類似地，PKCε 對于 TGF-β 誘導的非小細胞肺癌細胞的上皮間質轉化是不可缺少的，該激酶在富含肌動蛋白結構的形成和上皮狀態下非小細胞肺癌細胞的遷移中具有重要作用[33]。PKCα 在調節腫瘤細胞運動性方面具有重要作用，在幾種體內和體外癌癥模型中，激活的 PKCα 導致細胞運動性增加，其作用在 PKCα 抑制后被逆轉。PKCα 在蘇氨酸 172 位點磷酸化 Rab37，導致其 GTP 結合狀態減弱，并損害 Rab37 介導的 TIMP1 的胞外分泌，從而降低其對肺癌細胞運動的抑制活性，增強肺腫瘤的侵襲和轉移[34]。PKCι 抑制劑 aurhothiomate（ATM）在體內外的肺癌模型中具有抗癌作用。目前，針對肺癌、卵巢癌和胰腺癌患者的 ATM 一期臨床試驗正在進行中。PS432 是一種新進開發的非典型 PKC 變構抑制劑，與 ATM 相比，它能更有效地降低非小細胞肺癌細胞的增殖，并在小鼠異種移植模型中顯著降低腫瘤生長而無不良反應[35]。雖然許多 PKC 抑制劑已逐步進入臨床試驗，但因 PKC 復雜的生物學效應，在腫瘤治療中的許多嘗試僅獲得非常有限的進展。越來越多的研究發現有些亞型在腫瘤生長方面起到抑制作用。例如，PKCδ 的腫瘤抑制效應與其誘導的凋亡相關。前列腺素和 12-脫氧佛波酯衍生物 GRC-2 能通過激活 PKCδ/PKD 來抑制 A549 細胞的生長并導致細胞凋亡，敲除 PKCδ 或 PKD，但不敲除 PKCα，顯著減少 GRC-2 誘導的細胞周期停滯和凋亡[4]。另外，PKCδ 作為一種共同的介質參與多種已知的 EGFR 突變型非小細胞肺癌的 TKI 耐藥機制。PKCδ 的核定位存在于多個 TKI 耐藥的非小細胞肺癌細胞中，核 PKCδ 水平與患者的 TKI 反應相關。聯合抑制 PKCδ 和 EGFR 可誘導耐藥的 EGFR 突變 NSCLC 的顯著消退[36]。PKCζ 也已被確定為癌癥中的通用腫瘤抑制因子。PKCζ/Pard3/Pard6 的表達降低有助于非小細胞肺癌的上皮間質轉化、侵襲和化療耐藥[37-38]。但也有研究顯示 PKCζ 可能通過影響肺腺癌細胞 MMP-2 和 MMP-9 的分泌來促進肺癌的侵襲和轉移[39]。一項針對 80 例肺腺癌患者活檢標本的癌癥相關蛋白表達層次聚類分析結果顯示，PKCα、磷酸化 PKCα、PKCβⅡ以及 PKCδ 的表達水平與無復發生存率呈正相關，并且不同亞型的表達水平與是否吸煙以及 EGFR、KRAS、TP53 突變狀態有關[40]。由此可見恢復 PKC 特異性同工酶活性水平對基于遺傳背景的肺癌患者亞群的治療也可能是有益的。無論是促進或是抑制腫瘤生長，PKC 作為腫瘤治療靶點具有重要的臨床意義，更好地理解這些激酶的生物學效應對于設計新的抗癌治療是必不可少的。
4 總結與展望
綜上所述，PKC 家族在急性肺損傷和慢性炎癥性肺病的炎癥級聯反應中占有重要地位。PKC 特異性抑制劑的使用在這些疾病的基礎研究中展現出獨特的保護意義。然而，將其作為治療靶點運用于臨床實踐的相關研究與基礎研究相比較少。其原因可能由于藥理學上在解決同工酶活性特異性調節方面仍存在困難，大多數 PKC 調節劑的特異性有限，非靶效應所帶來的不良反應影響了這些藥物向臨床的轉化。此外，PKC 信號廣泛參與調節細胞周期進程、細胞遷移、增殖、分化、存活和凋亡等關鍵生理病理過程。因不同亞型、不同腫瘤微環境等，PKC 在腫瘤啟動或腫瘤抑制方面扮演著雙重角色，在作為疾病進展的生物標志物以及療效預測方面存在著矛盾地位。因此，在同種腫瘤微環境中，我們不僅需要理解單個亞型的生物學效應，同時需要探索不同亞型間可能存在的協同或互補作用，例如 PKCα 和 PKCε 共同參與了腫瘤細胞的運動和侵襲性，以及嘗試 PKC 活性調節劑與傳統腫瘤治療方法如放化療等相結合后的抗癌效應。在未來，我們需要更多的基礎和臨床研究去深入探索不同環境下不同 PKC 亞型控制的信號事件，并開發特異 PKC 活性調節劑，為肺部炎癥及腫瘤相關性疾病的治療提供新的思路。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
蛋白激酶 C（PKC）是一個由絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶組成的多基因家族，在哺乳動物中有 10 種亞型，不同亞型在結構、表達、活化、生物學功能等方面存在著顯著差異[1]。PKC 的激活將觸發其下游不同信號級聯反應，調節各種細胞功能，如增殖、分化、凋亡、轉化等[2]，在介導肺內炎癥和肺部腫瘤等疾病中發揮關鍵作用。例如，Li 等[3]報道 PKCθ 參與了脂多糖誘導的急性肺損傷的發病，抑制 PKCθ 可下調 Notch 信號通路的活性，降低 RORγt 的表達并阻礙 Th17 細胞分化，減少白細胞介素-23 受體（IL-23R）的表達，進而抑制 Th17 所誘導的白細胞介素（IL）-17 和 IL-22 的產生，由此減輕肺內炎癥和中性粒細胞的聚集。PKCδ/PKD/ERK 信號通路的激活可以誘導 A549 細胞的生長停滯和凋亡，有望成為 KRAS 突變非小細胞肺癌的治療靶點[4]。鑒于 PKC 家族同工酶眾多、組織的特異性表達以及生物學功能的多效性，總結 PKC 在不同肺臟疾病中的研究進展有助于我們更全面、更詳細地了解 PKC 在肺部疾病中復雜的病理生理過程。因此，本文檢索了近年來有關 PKC 與急性肺損傷、慢性炎癥性肺病和肺癌相關的文獻報道，對 PKC 在不同肺部疾病中的研究進展作一總結，以期為肺部疾病的防治尋找潛在的治療靶點。
1 PKC 的結構與表達
根據蛋白的結構排列不同，PKC 可被細分為經典型（classical PKC isozymes，cPKC：PKCα、PKCβⅠ、PKCβⅡ、PKCγ）、新型（novel PKC isozymes，nPKC：PKCδ、PKCε、PKCη、PKCθ）和非經典型（atypical PKC isozymes，aPKC：PKCζ、PKCλ/ι）[1]。PKC 由羧基末端激酶結構域和氨基末端調節結構域通過鉸鏈區連接構成。激酶結構域中的催化亞單位包含 ATP 結合位點和底物結合位點，它們在同種類型中高度保守。調節結構域包含一個與激酶結構域的底物結合位點相互作用的假底物序列，該序列導致催化活性的構象自抑制。變構效應子或次級信使與調節結構域的結合破壞了假底物序列與底物結合位點之間的結合，釋放激酶結構域，從而與底物相互作用并磷酸化底物[5-7]。PKC 常見激活劑包括 Ca2+、二酰基甘油（DAG）和佛波酯。經典型 PKC 的調節結構域中含有鈣結合激活位點及 DAG 或其他磷脂信使激活位點，因而能被 Ca2+及 DAG 或佛波酯激活。新型只含有 DAG 或其他磷脂信使激活位點，因而對 Ca2+不敏感，但對 DAG 或佛波酯敏感。非經典型 PKC 因不含鈣結合激活位點及 DAG 激活位點，對 Ca2+及 DAG 或佛波酯均不敏感，但對其他脂質第二信使如磷脂酰絲氨酸敏感。PKC 有著獨特的組織表達模式，PKCα、β、δ、ε、λ/ι 以及 ζ 在許多組織上都有表達，包括腦、肺、脾、胸腺、皮膚和心臟等。而 PKCθ 主要在骨骼肌中表達，PKCη 在肺、皮膚和心臟中強烈表達，PKCγ 只存在于神經系統和腎上腺組織中[8-10]。
2 PKC 的激活過程
經典型 PKC 的激活方式是通過與膜脂質的相互作用所介導（圖 1），而非經典型 PKC 的激活方式是通過分子內分子間結合以及激酶磷酸化水平變化來調節羧基末端激酶核心和氨基末端調節結構域之間的相互作用所介導[8]。磷酸化的 PKC 是其被激活的一個先決條件，是賦予 PKC 異構體真正的功能活性狀態。這個激活過程包括以下磷酸化和自磷酸化兩步驟。第一步磷酸化是由磷酸肌醇依賴性激酶 1（PDK1）所介導，以維持酶的催化活性。第二步是 PKC 在羧基末端的兩個位點被自磷酸化，一個在轉折基序（Thr-638），另一個在疏水位點（Ser-657），這步對于新合成的 PKC 向胞質釋放很重要[5]。成熟的 PKC 可被 Ca2+、DAG 以及佛波酯激活。Ca2+和 DAG 在 PKC 活化過程中起協調作用。細胞膜受體受刺激后激活磷脂酶 C（PLC），PLC 將磷酸肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）切割成 DAG 和肌醇-1，4，5-三磷酸（IP3）。IP3 誘導細胞內 Ca2+從內質網釋放到細胞質，有利于 PKC 與細胞膜上 DAG 的結合，穩定 PKC 與細胞膜的相互作用[5-7]。佛波酯激活 PKC 的機制類似于 DAG。但是，佛波酯在納摩爾濃度下產生細胞作用，比 DAG 更有效，代謝更穩定，導致更持久的 PKC 激活[11]。
圖1
經典型 PKC 的激活過程示意圖
經典型 PKC 的激活是通過與膜脂質的相互作用所介導。首先，PKC 經磷酸化及自磷酸化兩步達到具有催化活性的功能狀態。接著，PKC 被 DAG 和 Ca2+等第二信使激活，從細胞質易位至細胞膜。
3 PKC 與肺部疾病
3.1 急性肺損傷
急性肺損傷是最常見的急性危重癥之一，發病率和病死率均很高，其病理生理特征表現為快速起病的肺水腫、低氧血癥、肺泡–毛細血管屏障受損。其中炎癥級聯反應導致的肺泡–毛細血管屏障破壞是急性肺損傷發病機制的核心。PKC 是促炎信號的主要調節因子，廣泛參與炎癥相關疾病的發生發展。在各種肺損傷模型中通過對 PKC 特定亞型活性的干預展現出重要的治療意義。
缺血再灌注誘發的急性肺損傷常由肺栓塞、肺移植、體外循環功能障礙等引起。由于缺乏合適的模型，對其潛在機制的研究往往基于動物及臨床試驗，在細胞及分子水平上的理解有所欠缺。Kim 等[12]將人氣道上皮細胞（BEAS-2B）及原代氣道上皮細胞在 Perfadex 肺保存液中孵育并轉移至含有 50% O2 的 4℃ 培養箱中培養 6 h 及 18 h，再將細胞恢復到常規培養條件，以此建立缺血再灌注細胞模型。該研究發現 PKCδ 在冷缺血時間 6 h 及 18 h 期間均被激活，并在再灌注期間恢復到基礎水平。而選擇性抑制 PKCδ（siRNA 或抑制劑）能逆轉缺血再灌注誘導的細胞因子產生，阻斷細胞從凋亡到壞死的進展，減少 Caspase 非依賴性細胞死亡，減少再灌注期間內質網應激蛋白的降解。此外，該團隊在大鼠的肺移植模型及缺血再灌注模型上進一步證實抑制 PKCδ 的肺損傷保護作用。腦缺血再灌注所致的急性肺損傷是腦卒中患者最常見的嚴重并發癥之一，其可能的發病機制尚未完全闡明。最近，有團隊發現早期肺組織學損傷在全腦缺血再灌注后 3 h 就可檢測到，再灌注 48 h 和 72 h 時肺組織損傷最嚴重。而且，腦缺血再灌注組大鼠肺組織 PKCα 基因表達增強，48 h 表達最高；熒光染色顯示在細胞質和質膜中 PKCα 陽性表達，染色強度從再灌注后 3 h 開始逐漸增強，至 72 h 達到高峰[13]。該研究表明 PKCα 的表達與腦缺血再灌注誘導的急性肺損傷的發病機制相關，其不足之處在于未進一步對 PKCα 進行干預來深入研究其具體的調節機制。在缺血期間，因動脈血流的突然或長期中斷，細胞內氧氣和營養成分被剝奪，代謝產物堆積，細胞缺氧直接產生組織氧化損傷，而隨后再灌注進一步導致肺內炎癥介質上調，從而導致肺損傷。既往研究已明確缺氧應激誘導的肺泡上皮功能障礙在肺缺血再灌注損傷病理過程中的重要地位[14]。Magnani 等[15]研究發現，在急性缺氧期間，肺泡上皮細胞內的 PKCζ 能磷酸化 α1-Na，K-ATP 酶亞單位并觸發其內吞，Na，K-ATP 酶的過度下調導致細胞死亡并加重肺損傷。在慢性缺氧期間，缺氧誘導因子能上調血紅素氧化 IRP2 泛素連接酶 1L 靶向降解 PKCζ，從而穩定 Na，K-ATP 酶在正常水平的 50% 以下，防止其過度下調和細胞死亡，減輕缺氧誘導的肺損傷。
在盲腸結扎穿孔術誘導的膿毒癥大鼠肺組織內，PKCδ 被激活，選擇性抑制 PKCδ 減弱了肺內中性粒細胞的浸潤，降低了肺泡-毛細血管通透性，減輕了肺水腫[16]。先前的研究表明血小板在微血管通透性和中性粒細胞介導的器官損傷中發揮關鍵作用。因此，有研究者進一步發現抑制 PKCδ 的肺損傷保護作用與其降低膿毒癥誘導的血小板激活及血小板-白細胞相互作用密切相關[17]。脂多糖是從革蘭陰性菌細胞壁釋放的內毒素，已被廣泛用于膿毒癥相關肺損傷的模型建立。在肺微血管內皮細胞中 PKC 的激活能維持縫隙連接蛋白 Connexin40 的活性，改善脂多糖應激下內皮屏障功能[18]。與此觀點不同，PKCδ 的激活介導凝血酶誘導的肌動蛋白應激纖維形成、細胞收縮和內皮屏障破壞，PKCδ 抑制能逆轉上述改變。該研究闡明 PKCδ 在肺內皮細胞細胞骨架調節中的重要作用，并強調 PKCδ 是以內皮屏障功能完整性喪失為特征的炎性性肺疾病的治療靶點[19]。
以上研究進展顯示大部分 PKC 在急性肺損傷體內外模型中被激活。靶向抑制 PKC 亞型活性在急性肺損傷中展現出獨特的治療意義，是急性肺損傷的潛在治療靶點。但這些研究尚停留在基礎研究層面，未來向臨床應用的轉化將是研究者的一大挑戰。
3.2 慢性炎癥性肺部疾病
呼吸道持續性炎癥是許多慢性肺部疾病發病的基礎，包括慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）、支氣管哮喘、特發性肺纖維化（IPF）等，可能與遺傳易感性和環境因素等相關。
慢阻肺是一種以肺氣腫和慢性支氣管炎為特征的慢性炎癥性肺病。PKC 是慢阻肺的靶蛋白，與氣道炎癥、支氣管痙攣和黏液生成有關。氣道上皮細胞中的 PKC 在暴露于各種有害物質后被激活，并觸發對炎癥反應至關重要的核因子-κB（NF-κB）通路的激活。Lee 等[20]的研究表明，Fisetin 在治療慢阻肺中的抗炎作用可能是通過結合 PKCδ 的 ATP 結合位點來抑制其激活，從而阻止 PKCδ 和腫瘤壞死因子受體相關因子 2 之間的相互作用，負性調節 IKK/NF-κB 通路。氧化應激在慢阻肺的發病機制中起著重要作用。肺組織中增加的氧化應激源于環境暴露中的氧化劑，以及肺內炎癥細胞釋放的活性氧[21]。Dianat 等[22]發現 PKC 作為 Nrf2 途徑的上游信號通路之一，參與了香煙煙霧誘導的慢阻肺中的肺組織氧化應激。在體外模型中，PKC 家族也廣泛參與慢性炎癥性肺部疾病的發生發展。PKCα 抑制劑在 A549 細胞中通過減少 ROS 的產生，下調 NO 和 PGE2 的表達，顯著抑制碳納米粒子誘導的炎癥反應，提示 PKCα 在碳納米粒子誘導的肺內炎癥通路中發揮重要作用[23]。農業有機粉塵可激活人支氣管上皮細胞中的 PKCα 和 PKCε，從而刺激炎癥細胞因子的釋放，參與肺部慢性炎癥的發生[24]。PKCα 抑制可以逆轉農業有機粉塵誘導的人肺泡上皮細胞系和體內小鼠模型中表面活性蛋白 D 的 mRNA 的減少[25]。家禽粉塵提取物含有胰蛋白酶和彈性蛋白酶活性，其激活 PKC 和 NF-κB 通路，從而誘導 A549 細胞和 Beas-2B 細胞炎癥基因的表達[26]。
支氣管哮喘是一種以嗜酸性粒細胞、T 淋巴細胞和肥大細胞等多種細胞浸潤為主的慢性氣道炎癥性疾病，以氣道重塑、氣流受限的可逆性和氣道的高反應性為特征。PKCδ/NF-κB 信號通路參與了小鼠哮喘模型中氣道炎癥的發生[27]。PKC 易位到質膜上的激活過程參與了氣道平滑肌 Ca2+依賴性收縮調節[28]，與哮喘的氣道高反應性密切相關。過敏性哮喘是對過敏原產生的異常先天性和適應性免疫反應。PKCθ 在過敏反應中有助于Ⅱ型固有淋巴細胞活化和 T 細胞增殖，是 IL-5 和 IL-13 產生所必需[29]。PKCθ 特異性抑制對免疫反應、肺部炎癥和氣道高反應性具有強烈的抑制作用，對塵螨誘導的過敏性哮喘具有治療價值。
IPF 是一種以炎癥、成纖維細胞堆積、細胞外基質沉積為特征，最終導致肺結構破壞的致命性間質性肺病。在肺纖維化患者的肺組織中，增加的磷酸化 PKCδ 能降低肺內炎癥及纖維化，其保護機制可能與其直接結合并磷酸化 A20，從而抑制 NF-κB 信號相關[30]。
雖然慢性炎癥性肺部疾病類型多，發病機制各有差異，但其核心仍然離不開炎癥反應。結合上述研究進展，我們發現 PKC 在這些疾病的炎癥信號通路例如 NF-κB 中起著關鍵調節作用。未來，我們需要進一步探索 PKC 在這些疾病中發病機制的上下游通路，尋找更多潛在治療靶點。
3.3 肺癌
PKC 通過介導與細胞周期進程、腫瘤發生和遷移相關基因表達等多種信號途徑，從而參與癌癥的發生發展[31]。不同亞型在促進或抑制腫瘤方面可能因細胞和環境等不同而具有相似或相反的作用。例如，PKCε 廣泛參與細胞存活、分裂、運動和侵襲，其上調與肺癌、前列腺癌和乳腺癌等進展密切相關，被認為是一種癌癥生物標志物。PKCε 介導 KRAS 突變型肺腺癌的發生，其高度表達與預后不良存在關聯[32]。類似地，PKCε 對于 TGF-β 誘導的非小細胞肺癌細胞的上皮間質轉化是不可缺少的，該激酶在富含肌動蛋白結構的形成和上皮狀態下非小細胞肺癌細胞的遷移中具有重要作用[33]。PKCα 在調節腫瘤細胞運動性方面具有重要作用，在幾種體內和體外癌癥模型中，激活的 PKCα 導致細胞運動性增加，其作用在 PKCα 抑制后被逆轉。PKCα 在蘇氨酸 172 位點磷酸化 Rab37，導致其 GTP 結合狀態減弱，并損害 Rab37 介導的 TIMP1 的胞外分泌，從而降低其對肺癌細胞運動的抑制活性，增強肺腫瘤的侵襲和轉移[34]。PKCι 抑制劑 aurhothiomate（ATM）在體內外的肺癌模型中具有抗癌作用。目前，針對肺癌、卵巢癌和胰腺癌患者的 ATM 一期臨床試驗正在進行中。PS432 是一種新進開發的非典型 PKC 變構抑制劑，與 ATM 相比，它能更有效地降低非小細胞肺癌細胞的增殖，并在小鼠異種移植模型中顯著降低腫瘤生長而無不良反應[35]。雖然許多 PKC 抑制劑已逐步進入臨床試驗，但因 PKC 復雜的生物學效應，在腫瘤治療中的許多嘗試僅獲得非常有限的進展。越來越多的研究發現有些亞型在腫瘤生長方面起到抑制作用。例如，PKCδ 的腫瘤抑制效應與其誘導的凋亡相關。前列腺素和 12-脫氧佛波酯衍生物 GRC-2 能通過激活 PKCδ/PKD 來抑制 A549 細胞的生長并導致細胞凋亡，敲除 PKCδ 或 PKD，但不敲除 PKCα，顯著減少 GRC-2 誘導的細胞周期停滯和凋亡[4]。另外，PKCδ 作為一種共同的介質參與多種已知的 EGFR 突變型非小細胞肺癌的 TKI 耐藥機制。PKCδ 的核定位存在于多個 TKI 耐藥的非小細胞肺癌細胞中，核 PKCδ 水平與患者的 TKI 反應相關。聯合抑制 PKCδ 和 EGFR 可誘導耐藥的 EGFR 突變 NSCLC 的顯著消退[36]。PKCζ 也已被確定為癌癥中的通用腫瘤抑制因子。PKCζ/Pard3/Pard6 的表達降低有助于非小細胞肺癌的上皮間質轉化、侵襲和化療耐藥[37-38]。但也有研究顯示 PKCζ 可能通過影響肺腺癌細胞 MMP-2 和 MMP-9 的分泌來促進肺癌的侵襲和轉移[39]。一項針對 80 例肺腺癌患者活檢標本的癌癥相關蛋白表達層次聚類分析結果顯示，PKCα、磷酸化 PKCα、PKCβⅡ以及 PKCδ 的表達水平與無復發生存率呈正相關，并且不同亞型的表達水平與是否吸煙以及 EGFR、KRAS、TP53 突變狀態有關[40]。由此可見恢復 PKC 特異性同工酶活性水平對基于遺傳背景的肺癌患者亞群的治療也可能是有益的。無論是促進或是抑制腫瘤生長，PKC 作為腫瘤治療靶點具有重要的臨床意義，更好地理解這些激酶的生物學效應對于設計新的抗癌治療是必不可少的。
4 總結與展望
綜上所述，PKC 家族在急性肺損傷和慢性炎癥性肺病的炎癥級聯反應中占有重要地位。PKC 特異性抑制劑的使用在這些疾病的基礎研究中展現出獨特的保護意義。然而，將其作為治療靶點運用于臨床實踐的相關研究與基礎研究相比較少。其原因可能由于藥理學上在解決同工酶活性特異性調節方面仍存在困難，大多數 PKC 調節劑的特異性有限，非靶效應所帶來的不良反應影響了這些藥物向臨床的轉化。此外，PKC 信號廣泛參與調節細胞周期進程、細胞遷移、增殖、分化、存活和凋亡等關鍵生理病理過程。因不同亞型、不同腫瘤微環境等，PKC 在腫瘤啟動或腫瘤抑制方面扮演著雙重角色，在作為疾病進展的生物標志物以及療效預測方面存在著矛盾地位。因此，在同種腫瘤微環境中，我們不僅需要理解單個亞型的生物學效應，同時需要探索不同亞型間可能存在的協同或互補作用，例如 PKCα 和 PKCε 共同參與了腫瘤細胞的運動和侵襲性，以及嘗試 PKC 活性調節劑與傳統腫瘤治療方法如放化療等相結合后的抗癌效應。在未來，我們需要更多的基礎和臨床研究去深入探索不同環境下不同 PKC 亞型控制的信號事件，并開發特異 PKC 活性調節劑，為肺部炎癥及腫瘤相關性疾病的治療提供新的思路。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
