徐瑞 黃鵬 張祎冰,3 任立群

(吉林大學(xué) 1白求恩醫(yī)學(xué)部，吉林 長(zhǎng)春 130021；2藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)藥理與毒理學(xué)教研室；3第一醫(yī)院眼科)

心血管疾病是全球人類死亡的主要原因〔1〕，在這些疾病中，動(dòng)脈粥樣硬化是中國(guó)社會(huì)死亡率最高的〔2,3〕。動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)因素與生活方式有關(guān)，包括吸煙、高血壓、高血糖和高血脂，個(gè)體可能由于基因突變從而傾向于上述某些因素〔4～6〕。動(dòng)脈粥樣硬化在動(dòng)脈血管壁中發(fā)展，最常見于冠狀動(dòng)脈、頸動(dòng)脈分支點(diǎn)和股動(dòng)脈。血管壁由三個(gè)組織層組成：腔側(cè)的內(nèi)膜，介質(zhì)和與血管周圍組織接觸的外膜。內(nèi)膜由單層內(nèi)皮細(xì)胞和內(nèi)皮下結(jié)締組織組成，在血流和下層組織之間提供屏障。由血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)和彈性結(jié)締組織組成的介質(zhì)是最厚的層，賦予血管壁穩(wěn)定性和彈性。外膜是最復(fù)雜的層，充滿神經(jīng)和小血管，為較大的血管提供神經(jīng)信號(hào)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以調(diào)節(jié)血管壁功能。在動(dòng)脈粥樣硬化中，由于VSMC的增殖和生長(zhǎng)，結(jié)締組織沉積和來自血流的脂質(zhì)積聚，內(nèi)膜層的直徑局部增加，共同形成動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。最終的結(jié)果是血管腔變窄，損害了相鄰組織的灌注。如果斑塊不穩(wěn)定并且破裂，則脂質(zhì)與循環(huán)血液接觸，導(dǎo)致凝血和血栓形成?；加袆?dòng)脈粥樣硬化的患者往往接受他汀類藥物治療，這與他汀類藥物抑制炎癥發(fā)展和調(diào)節(jié)斑塊成分來降低血液膽固醇水平并穩(wěn)定斑塊有關(guān)〔7，8〕。

在動(dòng)脈粥樣硬化中，首先發(fā)生的是內(nèi)皮損傷，其次是內(nèi)膜或纖維層中的脂質(zhì)滲出和積聚，為了處理過量的脂質(zhì)，通過損傷激活的內(nèi)皮細(xì)胞將巨噬細(xì)胞募集到這些部位；如果脂質(zhì)負(fù)荷過高，巨噬細(xì)胞會(huì)積聚并轉(zhuǎn)化為含脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞。慢性炎癥環(huán)境被認(rèn)為進(jìn)一步促進(jìn)了病理中所見的組織鈣化〔9～11〕。由于免疫細(xì)胞浸潤(rùn)是早期事件，慢性炎癥是病理學(xué)中的驅(qū)動(dòng)因素，因此炎癥信號(hào)傳導(dǎo)的靶向治療可以干預(yù)動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。

在慢性炎癥的背景下，p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑在動(dòng)脈粥樣硬化研究領(lǐng)域受到關(guān)注。p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)涉及多種生物過程，如組織發(fā)育、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、炎癥和癌癥〔12〕。p38MAPK可以被各種炎癥細(xì)胞外誘導(dǎo)物激活，這些誘導(dǎo)物在動(dòng)脈粥樣硬化中含量豐富。本文綜述p38MAPK在動(dòng)脈粥樣硬化機(jī)制中研究成果并討論潛在的治療意義，為了清楚分析疾病的組織復(fù)雜性，將研究結(jié)果劃分為構(gòu)成疾病并影響疾病進(jìn)展的不同細(xì)胞類型。

1 p38MAPK信號(hào)通路

MAPK是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)引起細(xì)胞生物學(xué)反應(yīng)。MAPK家族包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和c-Jun N末端激酶(JNK)和p38。p38MAPK在某些致病性刺激物如脂多糖(LPS)存在下被促炎細(xì)胞因子激活，或經(jīng)歷細(xì)胞外應(yīng)激時(shí)也可以激活，例如紫外線輻射，熱休克或缺氧。MAPK的所有細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)物的共同點(diǎn)是相關(guān)配體與其各自受體的結(jié)合產(chǎn)生連續(xù)磷酸化事件的級(jí)聯(lián)，其中MAPK激酶激酶(MAPKKK/MEKK)磷酸化MAPK激酶(MAPKK/MKK/MEK)，這反過來磷酸化和激活MAPKs。MEK3和MEK6是磷酸化p38MAPK的主要MAPKK，而不同組的MEK主要激活ERK和JNK。 MAPK活化蛋白激酶(MAPKAPK/MK)2和熱休克蛋白(HSP)27是活化p38MAPK的重要下游靶點(diǎn)，起到保護(hù)細(xì)胞免受熱休克和滲透壓的作用〔13〕。目前已知多種其他p38MAPK下游靶標(biāo)，其在p38MAPK活化后執(zhí)行細(xì)胞應(yīng)答。細(xì)胞類型和細(xì)胞環(huán)境影響所產(chǎn)生的反應(yīng)，其可以是促凋亡，促炎或抗增殖。

由于動(dòng)脈粥樣硬化被認(rèn)為是炎癥驅(qū)動(dòng)的過程，因此p38MAPK在該研究領(lǐng)域中受到關(guān)注。近年來，越來越多的研究集中在與這種心血管疾病相關(guān)的不同細(xì)胞類型中的p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)。見圖1。

圖1 一般p38MAPK信號(hào)通路模式

2 p38MAPK在平滑肌細(xì)胞中的作用

VSMC是血管壁中最豐富的細(xì)胞類型，VSMC產(chǎn)生基質(zhì)蛋白，包括膠原蛋白，為組織提供所需的穩(wěn)定性和靈活性。在動(dòng)脈粥樣硬化中,VSMC被刺激生長(zhǎng)，增殖和遷移，并且參與血管壁內(nèi)膜層的增厚。VSMC似乎在動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展中起雙重作用，因?yàn)樗鼈冊(cè)谥|(zhì)核心周圍形成保護(hù)層，從而保護(hù)它們免受可能引起斑塊破裂的管腔應(yīng)力，并因此導(dǎo)致血栓形成。另一方面，VSMC是動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的驅(qū)動(dòng)因素。晚期動(dòng)脈粥樣硬化病變顯示，VSMC凋亡會(huì)導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定，并伴隨斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)增加〔14～16〕。此外，凋亡的VSMC釋放基質(zhì)囊泡作為鈣晶體的成核位點(diǎn)，從而促進(jìn)斑塊鈣化〔17,18〕。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中VSMC凋亡增加的原因尚不完全清楚，然而,有幾條證據(jù)表明低密度脂蛋白(LDL)及其衍生物在該過程中的潛在作用〔19,20〕。LDL分子在VSMC中也可誘導(dǎo)p38MAPK途徑，用氧化LDL(oxLDL)處理大鼠血管VSMC誘導(dǎo)p38MAPK磷酸化及G蛋白耦聯(lián)受體和磷脂酶C途徑中的核轉(zhuǎn)位〔21〕，在該研究中，p38MAPK的激活導(dǎo)致VSMC中細(xì)胞毒性增加。由于oxLDL誘導(dǎo)的細(xì)胞神經(jīng)酰胺水平改變，VSMC中p38MAPK的促鈣化和促凋亡作用已在其他研究中報(bào)道〔22,23〕。

VSMC肥大是動(dòng)脈粥樣硬化的常見特征，是動(dòng)脈粥樣硬化病變中觀察到的內(nèi)膜增厚的潛在機(jī)制之一〔24〕。血管緊張素(Ang)Ⅱ和VSMC肥大誘導(dǎo)因子已被證明通過增加細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激來激活p38激酶〔25～27〕。在另一種途徑中，Ang Ⅱ通過表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)信號(hào)誘導(dǎo)p38MAPK磷酸化，對(duì)過氧化物酶增殖物激活受體(PPAR)γ表達(dá)和VSMC肥大有影響〔28〕。此外，Ang Ⅱ介導(dǎo)的p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)已被證明可增加VSMC的遷移和增殖〔29～31〕，所有這些過程都與動(dòng)脈粥樣硬化中內(nèi)膜的異常生長(zhǎng)有關(guān)。

如上所述，VSMC在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用是雙重的。在動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)展中，VSMC的增殖、遷移和細(xì)胞生長(zhǎng)似乎是驅(qū)動(dòng)因素，而在疾病晚期，當(dāng)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊已經(jīng)形成時(shí)，VSMC細(xì)胞凋亡變得更加重要。p38MAPK信號(hào)通過激活不同的細(xì)胞反應(yīng)參與所有疾病階段，這些反應(yīng)依賴于信號(hào)分子的存在，例如修飾的LDL(mLDL)、神經(jīng)酰胺、TGF或Ang Ⅱ等。為了剖析VSMC中p38MAPK活化的功能，需要進(jìn)行更多的研究。特別是需要進(jìn)一步評(píng)估早期至晚期動(dòng)脈粥樣硬化病變中p38激酶的活化及局部表達(dá)背景，例如mLDL和其他信號(hào)分子的存在。

3 p38MAPK在內(nèi)皮細(xì)胞(EC)中的作用

EC排列在血管腔表面和主動(dòng)脈瓣葉的兩側(cè)。內(nèi)皮為深層組織構(gòu)建保護(hù)屏障，并且在調(diào)節(jié)相關(guān)組織的組成及炎性細(xì)胞的黏附和侵入方面具有重要功能。此外，EC通過產(chǎn)生一氧化氮(NO)和其他血管調(diào)節(jié)劑參與血管張力的調(diào)節(jié)。健康的EC通過控制局部血壓和抑制炎癥和血栓形成而起到保護(hù)作用。當(dāng)內(nèi)皮受損時(shí)，例如由于高血壓引起的剪切應(yīng)力增加，內(nèi)皮屏障破壞并允許血液成分進(jìn)入組織。造成的結(jié)果是，EC被激活以開始修復(fù)受損組織并處理侵入的細(xì)胞和分子。在該過程中，EC表達(dá)黏附分子，其允許炎性細(xì)胞的附著和侵入。如果早期病變無法解決并進(jìn)展為慢性炎癥，則會(huì)出現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化。

過量LDL的存在及其在受損組織中的修飾似乎是病理性病變發(fā)生的關(guān)鍵因素〔32〕。由于其存在于早期動(dòng)脈粥樣硬化中，天然LDL和(或)其修飾產(chǎn)物可能代表早期疾病階段的p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)的重要誘導(dǎo)物。事實(shí)上，已經(jīng)證明LDL在EC中誘導(dǎo)p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)〔33〕，并且已經(jīng)鑒定了p38激酶的各種功能，包括細(xì)胞黏附分子E-選擇蛋白和血管細(xì)胞黏附蛋白1的上調(diào)。其他研究表明p38MAPK可能參與和血管生成相關(guān)的EC遷移〔34〕,p38MAPK也被證明參與EC通透性的調(diào)節(jié)〔35〕。EC中p38MAPK的功能與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展和進(jìn)展相關(guān)，甚至可能代表疾病的驅(qū)動(dòng)因素或抑制因素，值得進(jìn)一步研究。

4 p38MAPK在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的作用

在動(dòng)脈粥樣硬化中，單核細(xì)胞被募集到早期病變中并且一旦它們進(jìn)入組織就分化成巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞以不同方式促進(jìn)病變進(jìn)展。首先，它們通過分泌蛋白水解酶如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和降解膠原蛋白與彈性蛋白的組織蛋白酶來支持細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的重塑，為鈣結(jié)晶提供起始位點(diǎn)〔36〕。迄今尚未闡明誘導(dǎo)體內(nèi)泡沫細(xì)胞形成的LDL修飾的確切性質(zhì)，重要的是,mLDL的攝取似乎是巨噬細(xì)胞中p38MAPK活化和泡沫細(xì)胞形成所必需的〔37〕。p38MAPK通路的激活已經(jīng)在患者組織及動(dòng)物模型中通過免疫組織化學(xué)分析與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊相關(guān)的巨噬細(xì)胞中得到證實(shí)〔38〕。一些體外研究已經(jīng)證實(shí)了p38MAPK活化在動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)巨噬細(xì)胞中的生物學(xué)作用。首先，p38MAPK已被證明是驅(qū)動(dòng)泡沫細(xì)胞形成的正反饋機(jī)制的一部分。在這里，oxLDL和酶促修飾LDL(eLDL)在巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)p38MAPK活化，這反過來通過PPAR介導(dǎo)的LDL攝取受體如CD36的上調(diào)來增強(qiáng)LDL攝取〔38〕。此外，巨噬細(xì)胞中p38MAPK受mLDL刺激活化而誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)〔39〕?？傊w外研究提供了p38MAPK在動(dòng)脈粥樣硬化中相關(guān)巨噬細(xì)胞表達(dá)促炎作用的一致證據(jù)，即通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖和慢性炎癥驅(qū)動(dòng)疾病進(jìn)展。

5 未來研究展望

p38MAPK參與不同環(huán)境和細(xì)胞類型的炎癥信號(hào)傳導(dǎo)，特別是在動(dòng)脈粥樣硬化中，因?yàn)檫@些疾病已經(jīng)被認(rèn)為是炎癥驅(qū)動(dòng)的。p38MAPK研究面臨的最大挑戰(zhàn)之一是誘導(dǎo)其磷酸化的多種不同刺激，如細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、滲透壓、氧化應(yīng)激和機(jī)械壓力等。在動(dòng)脈粥樣硬化中，這些刺激劑的組合以時(shí)空分布存在，導(dǎo)致整個(gè)病變中的p38MAPK活化狀態(tài)不同。此外，其他細(xì)胞途徑，包括JNK、ERK和TGF信號(hào)傳導(dǎo)干擾與p38MAPK信號(hào)傳導(dǎo)的相互作用，進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并最終調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的反應(yīng)。最后，p38MAPK激活導(dǎo)致不同細(xì)胞類型的不同反應(yīng)，它們?cè)俅蜗嗷ビ绊?，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。目前，體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒馕鰌38MAPK信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性難度較大，如動(dòng)脈粥樣硬化等病理狀況。然而，它們適用于在受控環(huán)境下簡(jiǎn)化過程的研究，在這里，明確定義的實(shí)驗(yàn)條件和高度特異性p38MAPK抑制劑的使用對(duì)于產(chǎn)生有意義的結(jié)果是必需的,對(duì)動(dòng)物模型的研究可以更好地解釋病變的復(fù)雜性，盡管當(dāng)今動(dòng)脈粥樣硬化研究中使用的模型沒有完全類似于人類情況〔40〕，相信隨著其作用機(jī)制的逐步完善，可能成為一種非常有潛力的抗動(dòng)脈粥樣硬化治療靶點(diǎn)。