顧瑩輝，劉宏順，戴海琳，馮姍姍（綜述），馮雪丹（審校）

（保定市第二醫(yī)院神經(jīng)內科，河北保定 071000）

絲裂素活化激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）級聯(lián)信號轉導途徑是將細胞外刺激信號轉導至細胞核，介導細胞產(chǎn)生反應的細胞信息傳遞共同通路［1］。MAPK被激活后，可使核轉錄因子和其他蛋白激酶等多種底物磷酸化，調節(jié)相關基因的轉錄，參與細胞生長、發(fā)育、分裂及細胞間的功能同步等多種生理過程，并在細胞凋亡、惡性轉化等病理過程中起重要作用。目前已發(fā)現(xiàn)至少4種類型的MAPK途徑在不同的生物反應中發(fā)揮作用。其中，p38 MAPK不僅在炎癥、應激反應中具有重要作用，還參與細胞存活、分化和發(fā)育的過程［1］。

1 p38 MAPK的生物學特性

p38 MAPK 是1993年 Lennmyr等［2］發(fā)現(xiàn)的1種由360個氨基酸組成的酪氨酸磷酸化蛋白激酶，與釀酒酵母促分裂原蛋白激酶系統(tǒng)有同源性。目前已克隆出6種p38 MAPK亞型，分別是 p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ，p38 MAPKα 和 p38 MAPKβ在人類普遍表達，p38 MAPKγ主要在肌肉中表達，p38 MAPKδ主要在腺組織中表達。各亞型有許多相似之處，但這些激酶的上游激酶、下游底物及對不同p38 MAPK抑制劑SB203580反應不盡相同。因此，不同p38 MAPK的異構體對同一刺激有不同反應，不同的p38 MAPK信號通路在不同細胞中介導不同生物效應。

目前認為p38信號通路模式為促炎因子，如腫瘤壞死因子 α、白細胞介素（interleukin，IL）1及缺血/再灌注、高滲環(huán)境、熱損傷、過氧化氫等應激刺激均可通過某種中間環(huán)節(jié)，激活絲裂原活化蛋白激酶激酶5，轉而激活絲裂原活化蛋白激酶激酶3/6，使p38“T環(huán)結構”Thr-Gly-Tyr上的Thr（酪氨酸）和Tyr（蘇氨酸）雙位點磷酸化，p38被激活。激活的p38可進入細胞核或轉移到其他部位，進而激活轉錄因子2/6、肌細胞增強因子2、核轉錄因子β、生長阻滯和DNA損傷誘導153、ETS樣蛋白1和突觸相關蛋白1等［3，4］，上述許多轉錄因子調節(jié)參與細胞反應的細胞因子，如腫瘤壞死因子 α、IL-1、IL-6、IL-8、血管細胞黏附分子1、誘導型一氧化氮合酶等的基因表達［5］。除此之外，p38還能激活細胞內的細胞骨架蛋白和一些蛋白激酶（絲裂原活化蛋白激酶激活蛋白2/3、p38調節(jié)/激活蛋白激酶、MAP激酶相互作用蛋白激酶1/2、有絲分裂原和被激活的蛋白質激酶1/受體蛋白激酶、核糖體S6蛋白激酶B等）。一些被磷酸化的激酶能進一步磷酸化低分子熱休克蛋白，從而介導細胞骨架重構，調控細胞的分化、凋亡及多種細胞反應。

2 p38 MAPK在腦缺血損傷中的表達

各種腦缺血動物模型均證實，p38 MAPK在腦缺血后早期被激活，缺血區(qū)的膠質細胞和神經(jīng)元表達增加，并表現(xiàn)出時間相關性，提示信號通路在腦缺血神經(jīng)元死亡過程中發(fā)揮重要的調控作用。Sugion等［6］在沙土鼠短暫前腦缺血模型中發(fā)現(xiàn)腦缺血后5 min海馬CA1區(qū)的p38活性即升高，再灌注15 min達峰值，后逐漸減少至消失。CA3區(qū)激活的p38活性在再灌注15 min時也升高，峰值在6 h出現(xiàn)，后逐漸減少，在12 h仍可檢測到，缺血前注射SB203580可減少CA3區(qū)細胞死亡。Piao等［7］用沙土鼠制備全腦短暫缺血動物模型，發(fā)現(xiàn)p38α和p38β在海馬區(qū)表達增強，p38α活性在缺血后第2天達到高峰，此后其活性逐漸下降，而p38β活性表現(xiàn)為遲發(fā)性和漸進性升高，p38β在缺血后第2天開始升高，在第4天時達到高峰，為對照組的2．9倍，并且此后幾天能持續(xù)保持相同水平。p38α主要在小膠質細胞中表達，p38β主要在星形膠質細胞中表達。

3 p38 MAPK在腦缺血損傷中的作用

3．1 炎性反應 在體內和體外，p38既可被多種促炎細胞因子活化，啟動后續(xù)的細胞炎性反應，還參與介導其他胞外信號引起的炎性細胞因子或炎性產(chǎn)物的表達和釋放［8］。促炎的p38路徑在細胞受到應激的早期發(fā)揮保護作用，但其進一步活化就會致使炎性細胞因子持續(xù)高水平表達，最終導致組織細胞損傷和功能障礙。Lennmyr等［2］在腦缺血核心區(qū)的巨噬細胞中可發(fā)現(xiàn)活化的p38 MAPK，提示p38可能參與腦缺血損傷時的炎性反應。St-Denis等［9］用脂多糖刺激大鼠巨噬細胞后，巨噬細胞內p38 MAPK磷酸化，抑制這一步磷酸化可減輕甚至完全阻斷巨噬細胞內腫瘤壞死因子α的產(chǎn)生，說明炎性反應中腫瘤壞死因子α的產(chǎn)生與p38 MAPK激活密切相關。

3．2 自由基損傷 腦缺血/再灌注后造成的缺氧/高氧現(xiàn)象可以觸發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的氧化應激級聯(lián)反應。氧自由基引起的脂質過氧化可引起細胞成分脂質-蛋白質之間相互交聯(lián)，損傷神經(jīng)元功能，還可損傷血管內皮細胞，引起血栓形成。

MAPK的4個家族對活性氧簇非常敏感，體內體外試驗均能證明活性氧可激活p38 MAPK通路，引起細胞脂質過氧化或調節(jié)細胞凋亡相關基因而誘導細胞調亡。自由基清除劑乙酰半胱氨酸能顯著抑制MAPK信號通路［10］。還原型輔酶Ⅱ氧化酶抑制劑和過氧化氫酶的過表達可阻斷AngⅡ參與的p38 MAPK磷酸化。

3．3 凋亡 缺血性腦損傷后大量神經(jīng)元發(fā)生遲發(fā)性凋亡。p38 MAPK信號通路的激活可導致神經(jīng)細胞凋亡。Walton等［11］在沙土鼠雙側頸動脈堵塞7 min全腦缺血模型中發(fā)現(xiàn)磷酸化激活的p38在觀察的47 d內均表達出高水平，高峰出現(xiàn)在缺血后第4天，導致神經(jīng)元在1周左右發(fā)生凋亡樣細胞死亡。Maroney等［12］在沙土鼠腦缺血模型發(fā)現(xiàn)，p38 MAPK及其底物轉錄因子2、絲裂原活化蛋白激酶活化的蛋白2在腦缺血后持續(xù)數(shù)天活化，缺血后3～4 d酶活性最高，同時海馬區(qū)錐狀神經(jīng)元同期缺損最多，抑制p38活性可以顯著抑制這些神經(jīng)元的凋亡現(xiàn)象。

腦缺血后恢復腦血流可加重缺血腦組織的死亡，這種再灌注損傷主要以凋亡為主。Legos等［13］和Schauer等［14］研究發(fā)現(xiàn)，p38 MAPK 的激活是再灌注損傷引起凋亡的重要信號轉導通路之一。p38 MAPK位于胞質內，被激活后進一步活化下游的轉錄因子、絲裂原活化蛋白激酶活化的蛋白激酶2，3及caspase家族成員。磷酸化的轉錄因子與順式作用元件相結合，引起大量與凋亡有關的基因表達，與細胞延遲性死亡關系密切［15］。MAPK信號途徑激活后啟動細胞凋亡的詳細機制，尤其是轉錄水平對相關基因的調控仍未完全闡明。

4 p38 MAPK特異性抑制劑的神經(jīng)保護作用

p38 MAPK的特異性抑制劑是一類吡啶異咪噠唑化合物，包括 SB203580、SB2021090、SB206718、SK＆F86002和VK-19911等。這些抑制劑與p38結合，其側翼的氟苯環(huán)伸入結合口袋中，并與結合口袋中的10個疏水性氨基酸以范德華力作用，使p38 MAPK失去與三磷酸腺苷結合的能力而失去激酶活性。最近，新一代的p38選擇性抑制劑SB239063被確切地描述。SB239063以40 nmol/L的50%抑制濃度抑制p38的α和β亞型。相對于其他激酶包括胞外信號調節(jié)激酶、氨基末端激酶1和蛋白激酶Cα來說，SB239063對p38的選擇性比目前常用的p38選擇性抑制劑 SB203580要高2000倍［16］。SB239063能較好地通過血腦屏障，而對腦血流量、血流動力學及體溫無影響。近年來，合成可供口服的特異性p38 MAPK抑制劑，動物實驗證明能有效地抑制p38 MAPK 活性，且有很好的生物利用度［17，18］。

Legos等［19］在大鼠大腦中動脈線栓模型前1 h及大鼠大腦中動脈線栓模型后6 h給予口服不同劑量的SB239063，24 h后觀察梗死體積及神經(jīng)元缺損情況，發(fā)現(xiàn)SB239063有顯著的劑量依賴性神經(jīng)保護作用，并可明顯減少梗死體積和神經(jīng)元的缺損。

p38 MAPK抑制劑的神經(jīng)保護作用機制尚無定論，可能為:① 減輕炎性反應。SB239063能夠顯著地抑制炎性細胞因子（如IL-1和腫瘤壞死因子［14］）的產(chǎn)生，從而抑制這些因子對炎性細胞尤其是中性粒細胞的浸潤、聚集、活化和脫顆粒的促進作用。目前認為，這種特異性抑制劑在轉錄和轉錄后兩個水平上都發(fā)揮調節(jié)作用。②抑制細胞凋亡。通過抑制p38 MAPK通路可顯著減少大鼠腦缺血后海馬C1區(qū)的凋亡神經(jīng)元［20］。p38 MAPK抑制劑SB203580可抑制清除神經(jīng)生長因子導致的大鼠腎上腺髓質嗜鉻瘤分化細胞株細胞凋亡。③抑制性氨基酸的細胞毒作用。在體外培養(yǎng)的神經(jīng)元中，有效濃度的SB239063對輕至中度的興奮性氨基酸細胞毒作用具有保護效果。④ 減輕自由基損傷。SB203580可以阻斷一氧化氮通過刺激Bax流入線粒體而導致神經(jīng)元細胞死亡的過程。⑤減輕腦水腫。減少水通道蛋白4、水通道蛋白29的表達，減輕腦缺血后的腦水腫。⑥直接的神經(jīng)保護作用。在培養(yǎng)的大鼠腦組織中，SB239063對缺氧、葡萄糖缺乏等類似缺血的情況表現(xiàn)出直接的神經(jīng)保護作用。

但也有少數(shù)學者持不同意見，Lennmyr等［21］制備大鼠大腦中動脈缺血模型，術前右側腦室內注射SB203580并用磁共振成像檢測腦缺血性損傷體積和血腦屏障破壞情況，研究發(fā)現(xiàn)缺血后1 d，SB203580干預組梗死體積比對照組顯著增大，血管釓漏出（提示血腦屏障破壞）比對照組顯著增多。因此，認為SB203580可能加重腦缺血損傷和增加血管通透性［22］。

5 展望

缺血性腦損傷的病理生理機制錯綜復雜，針對其中某一種或幾種進行干預，往往達不到預期目的。近幾年研究發(fā)現(xiàn)細胞外信號數(shù)量眾多，但進入細胞內的通路卻為數(shù)較少。在其中關鍵的信號轉導水平進行阻斷和調控，有望成為特效或高效治療的切入點。p38 MAPK信號通路在缺血后腦損傷的過程中發(fā)揮至關重要的作用，成為研究的靶點。p38 MAPK抑制劑的研究尚處于初級階段，新一代抑制劑的臨床效果及對人體正常生理功能有無影響等問題有賴于大量實驗來證實。

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