李雪煥，陳向華（.安徽中醫(yī)藥大學(xué)03級(jí)碩士研究生，安徽　合肥　30038；.安徽中醫(yī)藥大學(xué)針灸骨傷臨床學(xué)院，安徽　合肥　30038）

脊髓缺血再灌注損傷相關(guān)信號(hào)通路研究進(jìn)展

李雪煥1，陳向華2
（1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)2013級(jí)碩士研究生，安徽合肥230038；2.安徽中醫(yī)藥大學(xué)針灸骨傷臨床學(xué)院，安徽合肥230038）

［摘要］目前對(duì)SCII的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸已取得較為深入的研究，但其細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制尚不明確。研究表明，多條細(xì)胞信號(hào)通路參與了SCII的病理生理過(guò)程，其中核因子-κB（NF-κB）、分裂原激活蛋白激酶（MAPK）、PI3K-Akt/PKB、JAK-STAT、蛋白激酶C（PKC）在SCII中發(fā)揮著重要作用，各信號(hào)通路之間也存在交互對(duì)話(huà)，相互調(diào)控。

［關(guān)鍵詞］脊髓缺血再灌注；信號(hào)通路；PI3K-Akt/PKB；NF-κB；MAPK

脊髓缺血再灌注損傷（Spinal cord ischemic reperfusion injury，SCII）是指導(dǎo)致脊髓缺血的因素去除后，脊髓恢復(fù)血供，神經(jīng)功能不僅得不到改善，反而在原缺血損傷基礎(chǔ)上進(jìn)一步加重，甚至出現(xiàn)不可逆性脊髓神經(jīng)元遲發(fā)性死亡的現(xiàn)象，常導(dǎo)致四肢癱瘓，甚至死亡［1］。這種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制復(fù)雜，是細(xì)胞對(duì)應(yīng)激原的反應(yīng)以及細(xì)胞凋亡的系統(tǒng)調(diào)控［2］。研究表明，多條細(xì)胞信號(hào)通路參與了SCII的病理生理過(guò)程，其中JAK-STAT、PI-3K-Akt/ PKB、核因子-κB（NF-κB）、蛋白激酶 C（PKC）、分裂原激活蛋白激酶（MAPK）等信號(hào)系統(tǒng)在SCII中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，現(xiàn)綜述如下。

1　NF-κB信號(hào)通路

NF-κB是普遍存在于真核細(xì)胞中的一種轉(zhuǎn)錄因子，1986年首先發(fā)現(xiàn)它是B淋巴細(xì)胞中免疫球蛋白κ輕鏈轉(zhuǎn)錄所需的核轉(zhuǎn)錄因子，故命名NF-κB［3］。近年來(lái)，NF-κB的活化被認(rèn)為是介導(dǎo)和加劇脊髓缺血再灌注損傷的重要環(huán)節(jié)，并開(kāi)始初步探討阻斷NF-κB激活過(guò)程來(lái)保護(hù)脊髓組織。

1.1 TLR介導(dǎo)NF-κB信號(hào)通路

Toll樣受體（Toll like ，receptor，TLR）作為先天免疫系統(tǒng)中細(xì)胞因子分泌的上游開(kāi)關(guān)，成為炎癥免疫基礎(chǔ)研究的重要分子，SCII時(shí)，組織細(xì)胞合成釋放TLR4內(nèi)源性配體，被TLR4識(shí)別并結(jié)合［4］，這些配體激活TLR4后，可與接頭蛋白髓樣分化蛋白88結(jié)合，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)導(dǎo)激活I(lǐng)-κ激酶（IKK）蛋白激酶復(fù)合體，IKK的激活可引發(fā)NF-κB的抑制因子I-κB發(fā)生磷酸化，導(dǎo)致NF-κB激活并轉(zhuǎn)位［5］，最終導(dǎo)致NF-κB活化，形成SCII的炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。NF-κB位于TLR4下游信號(hào)通路的樞紐位置，活化的NF-κB可直接調(diào)控參與缺血再灌注炎癥損傷的多種介質(zhì)的基因表達(dá)，升高細(xì)胞間黏附分子-1 （ICAM-1）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等炎癥因子水平［6］。研究證實(shí)，給與TLR4內(nèi)源性配體HMGB1，小劑量預(yù)耐受處理可以明顯降低NF-κB活性，從而抑制炎性反應(yīng)［7］。

1.2TNF-α介導(dǎo)NF-κB信號(hào)通路

SCII發(fā)生時(shí)，脊髓組織缺血缺氧，釋放炎癥因子（如IL-1，TNF-α），導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)［8］，TNF-α是在炎癥反應(yīng)中最早表達(dá)的一種炎癥細(xì)胞因子，TNF-α與細(xì)胞表面TNF-a受體（TNFR）體結(jié)合，激活I(lǐng)KK后使IκB發(fā)生磷酸化并與NF-κB解離，NF-κB活化即可快速移位進(jìn)入胞核內(nèi)，引起靶基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)［9］，NF-κB轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的連接位點(diǎn)位于許多促炎細(xì)胞因子（如IL-1，IL-6，TNF-α等）與免疫調(diào)節(jié)因子的啟動(dòng)區(qū)，這些炎性因子表達(dá)后又作用于中性粒細(xì)胞，介導(dǎo)白細(xì)胞向損傷區(qū)遷移聚集，大量活化的白細(xì)胞聚集在脊髓微血管內(nèi)并浸潤(rùn)到脊髓組織中，釋放細(xì)胞炎性物質(zhì)、蛋白酶等引起脊髓損傷，形成一種正反饋增加損傷區(qū)的炎癥反應(yīng)［10］。TNF-α是眾多細(xì)胞因子的重要啟動(dòng)因子，能誘導(dǎo)ICAM-1的表達(dá)，協(xié)同放大炎癥級(jí)聯(lián)，加重細(xì)胞水腫及繼發(fā)性損傷，所以TNF-α/NF-κB通路可能是誘導(dǎo)SCII的重要途徑。

2　MAPK信號(hào)通路

細(xì)胞外的各種刺激信號(hào)通過(guò)不同的感受器激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated proteinkinas，MAPK）而引起的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是廣泛存在于真核細(xì)胞中的一條重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，經(jīng)過(guò)一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)傳遞信號(hào)，引起基因轉(zhuǎn)錄、蛋白合成、細(xì)胞分化、增值及凋亡。MAPK家族中以細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）、蛋白激酶p38三種蛋白為代表［11］。

2.1JNK介導(dǎo)的MAPK信號(hào)通路

研究證實(shí)JNK信號(hào)通路參與了許多細(xì)胞凋亡的發(fā)生［12］，SCII可通過(guò)誘導(dǎo)JNK的上游信號(hào)分子細(xì)胞凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（ASK1）的活化，進(jìn)而激活JNK，JNK的活化是通過(guò)其氨基酸殘基磷酸化而實(shí)現(xiàn)的，激活后JNK由胞漿移位至細(xì)胞核［13］，活化的JNK可以和轉(zhuǎn)錄因子c-Jun的氨基末端區(qū)域結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄因子的活性區(qū)域發(fā)生磷酸化，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄因子同二聚體或異二聚體復(fù)合物的形式和許多基因啟動(dòng)子上的AP-1和AP-1樣位點(diǎn)結(jié)合，從而可以提高AP-1的轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)的合成［14］，促細(xì)胞凋亡因子Bcl-xL/Bcl-2相關(guān)死亡啟動(dòng)因子（BAD）激活可誘發(fā)脊髓神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，SCII時(shí)可能激活JNK/BAD途徑，造成脊髓損傷，應(yīng)用JNK抑制劑和抗氧化劑提前干預(yù)可部分抑制脊髓損傷。

2.2p38介導(dǎo)的MAPK信號(hào)通路

研究表明AsK1-p38介導(dǎo)的凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參予到SCII中，p38活化促進(jìn)脊髓神經(jīng)細(xì)胞的凋亡［15］，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)抑制劑通過(guò)抑制p38MAPK通路的活化可以降低小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的炎癥介導(dǎo)細(xì)胞，其所引發(fā)的炎癥反應(yīng)負(fù)責(zé)原發(fā)性外傷性脊髓損傷后的繼發(fā)性損傷［16］。電針也可以抑制大鼠脊髓p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活而達(dá)到消炎止痛作用［17］。

2.3ERK1/2介導(dǎo)的MAPK信號(hào)通路

近年來(lái)，眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)SCII時(shí)有ERK1/2磷酸化的發(fā)生，但其作用機(jī)制存在爭(zhēng)議，Kang Lu等［18］認(rèn)為ERK1/2信號(hào)通路可能在SCII中起有害作用，參與炎癥反應(yīng)和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。楊成偉等［19］發(fā)現(xiàn)SCII過(guò)程中ERK1/2的活化以及在胞核外區(qū)域的滯留導(dǎo)致了脊髓神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，而G蛋白耦聯(lián)受體激酶相互作用分子1（GIT1）作為細(xì)胞漿內(nèi)局部黏附蛋白同pERK1/2的結(jié)合可能導(dǎo)致了其在胞漿區(qū)的滯留。另外有學(xué)者們卻發(fā)現(xiàn)ERK1/2的活化對(duì)脊髓有保護(hù)作用［20］，艾春雨等［21］發(fā)現(xiàn)脊髓缺血再灌注期間微循環(huán)障礙，導(dǎo)致缺氧從而啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制，脊髓組織p-ERK1/2表達(dá)上調(diào)，缺血后控制性低壓處理可使p-ERK1/2蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，從而減輕脊髓缺血再灌注損傷；然而p-ERK1/2的保護(hù)作用隨時(shí)間逐漸下降，再灌注12小時(shí)P-ERK的表達(dá)最少，此時(shí)脊髓神經(jīng)細(xì)胞凋亡突然開(kāi)始增加，推測(cè)此時(shí)P-ERK的神經(jīng)保護(hù)作用降到最低，為干預(yù)治療的最佳時(shí)間。

3　PI3K-Akt/PKB信號(hào)通路

磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI-3K）是一個(gè)包括許多脂質(zhì)激酶的家族，是由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基組成的異源二聚體蛋白質(zhì)，具有脂質(zhì)激酶和蛋白激酶的雙重活性，被激活后產(chǎn)生磷酸化的磷脂酰肌醇，磷酸化的磷脂酰肌醇再通過(guò)活化的磷酸肌醇依賴(lài)性激酶-1（PDK-1）激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B （PKB，Akt）。PI-3K/Akt通路的激活是SCII過(guò)程中抗凋亡途徑之一，研究發(fā)現(xiàn)，在SCII防治中Akt的激活直接或間接的調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡［22］，提示PI3K/Akt信號(hào)途徑的激活在SCII過(guò)程中起到有效的保護(hù)作用。

4　JAK-STAT信號(hào)通路

有研究發(fā)現(xiàn)SCII動(dòng)物模型中睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（CNTF）受體有兩個(gè)重要功能區(qū)，能與非受體型酪氨酸蛋白激酶（JAKs）相互作用，磷酸化后借助JAKs激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT），導(dǎo)致胞體、核內(nèi)及樹(shù)突內(nèi)磷酸化的STAT3明顯增加，提示SCII后CNTFJAK-STAT3信號(hào)通路的激活參與自我修復(fù)，改變細(xì)胞生存狀態(tài)［23］。STAT1已被報(bào)道與腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞死亡有關(guān)，而STAT3參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的存活，Koji Osuka等［24］發(fā)現(xiàn)脊髓缺血損傷后STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)促進(jìn)神經(jīng)元存活，神經(jīng)元的存活或死亡由STAT1和STAT3之間的平衡調(diào)制確定。

5　PKC信號(hào)通路

蛋白激酶是能催化腺苷三磷酸（ATP）上的γ-磷酸轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)分子中的絲氨酸（Ser）、蘇氨酸（Thr）殘基羥基、酪氨酸（Tyr）殘基酚羥基，或賴(lài)氨酸（Lys）殘基的ε-氨基、組氨酸（His）殘基之咪唑基和精氨酸（Arg）殘基之胍基上的一類(lèi)磷酸轉(zhuǎn)移酶，PKC-γ是唯一存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的蛋白激酶C亞型，位于突觸前，被視為神經(jīng)再生研究中皮質(zhì)脊髓束（corticospinal tracts）的順行標(biāo)記物，研究發(fā)現(xiàn)PKC-γ參與調(diào)節(jié)SCII［25］，但PKC-γ在SCII中的作用機(jī)制有待更深一步的探討，為臨床開(kāi)發(fā)新的靶向治療劑提供依據(jù)。

6　小　結(jié)

SCII是多因素導(dǎo)致的病理過(guò)程，介導(dǎo)SCII的信號(hào)途徑有PI3K-Akt/PKB、PKC、MAPK、JAK-STAT信號(hào)通路途徑，其中NF-κB、JNK、P38通路能加重SCII過(guò)程中脊髓損傷，PI3K-Akt/PKB通路激活是SCII過(guò)程中抗凋亡途徑之一，而ERK1/2和JAK-STAT激活對(duì)SCII過(guò)程中脊髓神經(jīng)的保護(hù)作用和損害作用則都有報(bào)道，PKC在SCII中的作用則有待深一步的探討。同一種致SCII的信號(hào)可以同時(shí)作用于不同的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如TNF可同時(shí)激活NF-κB和JNK途徑，IL-1是NF-κB和p38途徑共同的刺激因子。各信號(hào)通路之間也存在交互對(duì)話(huà)、相互調(diào)控，如PKC活化后可直接激活NF-κB系統(tǒng)，在p38MAPK途徑中位于傳導(dǎo)的上游，Akt/PKB能直接激活I(lǐng)KK，進(jìn)一步活化NF-κB，ERK1/2活化后能激活STAT。可見(jiàn)，在SCII的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)存在著廣泛而復(fù)雜的交匯和網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，從細(xì)胞分子水平闡明SCII的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，找出其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于臨床找出新的靶向治療劑有重大的推動(dòng)作用。

［參考文獻(xiàn)］

［1］陳向華，劉瑩瑩，張俐.藥物治療脊髓缺血再灌注損傷的機(jī)理研究現(xiàn)狀與探討［J］.中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志，2010，18（10）：62-64.

［2］黃文林，朱孝峰.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，2005.

［3］Volker Blank，Philippe Kourilsky，Alain Isral.NF-κB and related proteins： Rel/dorsal homologies meet ankyrin-like repeats.TIBS，1992，17：135-140.

［4］陳雪峰，何桂珍，董良廣.TLR4及內(nèi)源性配體對(duì)缺血-再灌注損傷的作用［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，2008，28（12）：1332-1335.

［6］Shibiao Chen，Jiangqin Xiong，Yanping Zhan，et al.Wogonin Inhibits LPS-Induced Inflammatory Responses in Rat Dorsal Root Ganglion Neurons Via Inhibiting TLR4-MyD88-TAK1-Mediated NF-κB and MAPK Signaling Pathway［J］.Cellular and Molecular Neurobiology，2014，2014：2.

［7］薛婷如，劉丹彥，安民.高遷移率族蛋白B1預(yù)處理對(duì)大鼠脊髓缺血再灌注損傷的影響［J］.重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，37（2）：138-142.

［8］陳向華，王和鳴，張俐，等.丹參酮對(duì)脊髓缺血再灌注損傷細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-1Ra的影響［J］.中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志，2012，20（4）：1-3.

［9］Laia Tolosa，Víctor Caraballo-Miralles，Gabriel Olmos，et al.TNF-a potentiates glutamate-induced spinal cord motoneuron death via NF-κB［J］. Molecular and Cellular Neuroscience，January，2011，46（1）：176-186.

［10］劉秉銳，馬玉林，丁磊，等.甘草酸二銨對(duì)大鼠脊髓缺血再灌注損傷后炎癥影響的研究［J］.寧夏醫(yī)學(xué)雜志，2009，31（2）：97-99.

［11］Chandler L. Walker，Nai-Kui Liu，Xiao-Ming Xu.PTEN/PI3K and MAPK signaling in protection and pathology following CNS injuries［J］.Frontiers in Biology，2013，8（4）：421-433.

［12］Kanaga Sabapathy.Role of the JNK Pathway in Human Diseases［J］，Progress in Molecular Biology and Translational Science，2012，106：145-169.

［13］Chengwei Yang，Yongxin Ren，F(xiàn)eng Liu，et al.Ischemic preconditioning suppresses apoptosis of rabbit spinal neurocytes by inhibiting ASK1-14-3-3 dissociation［J］.Neuroscience Letters，2008，441 （3）：267-271.

［14］Jin Fan，Guangxu Xu，David J.Nagel，et al.A model of ischemia and reperfusion increases JNK activity，inhibits the association of BAD and 14-3-3，and induces apoptosis of rabbit spinal neurocytes［J］.Neuroscience Letters，2010，473 （3）：196-201.

［15］Peng Wang，Xiaojian Cao，David J.Nagel，et al.Activation of ASK1 during reperfusion of ischemic spinal cord［J］.Neuroscience Letters，2007，415 （3）：248-252.

［16］Wen-sheng Qu，Dai-shi Tian，Zhi-bao Guo，et al.Inhibition of EGFR/MAPK signaling reduces microglial inflammatory response and the associated secondary damage in rats after spinal cord injury［J］. Journal of Neuroinflammation，2012，9：178.

［17］Jian-Qiao Fang，Jun-Ying Du，Yi Liang，et al.Intervention of electroacupuncture on spinal p38 MAPK/ATF-2/VR-1 pathway in treating inflammatory pain induced by CFA in rats［J］. Molecular Pain，2013，9：13.

［18］Kang Lu，Chung-Lung Cho，Cheng-Loong Liang，et al.Inhibition of the MEK/ERK pathway reduces microglial activation and interleukin-1-beta expression in spinal cord ischemia/reperfusion injury in rats［J］.The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery，2007，133（4）：934-941.

［19］楊成偉，劉鋒，殷國(guó)勇，等.GIT1和ERK1/2在兔脊髓缺血再灌注損傷中作用的初步研究［J］.南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，28 （4）：508-512.

［20］Jun Fu，Hong-bin Fan，Zheng Guo，et al.Salvianolic acid B attenuates spinal cord ischemiareperfusion-induced neuronal injury and oxidative stress by activating the extracellular signal-regulated kinase pathway in rats［J］.Journal of Surgical Research，2014，188（1）：222-230.

［21］艾春雨，江曉菁，馬虹，等.控制性低壓后處理對(duì)兔脊髓缺血再灌注損傷的影響及其機(jī)制探討［J］.山東醫(yī)藥，2014，54（28）：7-9.

［22］余奇勁，陶紅，楊云朝.SOD1和PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在丙泊酚防治兔脊髓缺血-再灌注損傷中的作用［J］.醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2014，33（10）：1273-1277.

［23］陳珊珊，郭小兵，金華.動(dòng)脈移植BMSCs對(duì)大鼠缺血再灌注損傷脊髓CNTF和STAT3的影響［J］.中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志，2014，31（6）：492-496.

［24］Koji Osuka，Yasuo Watanabe，Nobuteru Usuda，et al.Activation of STAT1 in Neurons Following Spinal Cord Injury in Mice［J］.Neurochemical Research，December，2011，36（12）：2236-2243.

［25］陳珊珊，郭小兵，金華.動(dòng)脈移植骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)缺血再灌注損傷大鼠脊髓可塑性恢復(fù)的影響［J］.廣東醫(yī)學(xué)，2014，35（16）：2517-2521.

［收稿日期］2015-05-15

［通訊作者］陳向華

［基金項(xiàng)目］安徽省自然科學(xué)基金（1408085MH202）

［中圖分類(lèi)號(hào)］R541.7

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1004-2814（2015）10-0982-03