翁雨天 黃 茜 楊旭娟 劉國光 劉一丹△

1)昆明醫(yī)科大學(xué)，云南 昆明 650500 2)昆藥集團(tuán)股份有限公司，云南 昆明 650100

腦卒中是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷的一組疾病。腦卒中是我國成年人致死致殘的首位病因，也是我國疾病致壽命損失的首位病因。目前最有效的治療手段是溶栓，但溶栓后腦組織在缺血情況下恢復(fù)供血，加重?fù)p傷腦組織，病情進(jìn)一步惡化，這種病理現(xiàn)象被稱為腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI)。CIRI的病理機(jī)制比較廣泛，主要包括氧化應(yīng)激、炎性因子、NO大量合成、MMP-9表達(dá)上調(diào)、神經(jīng)細(xì)胞凋亡等[1]。

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)主要介導(dǎo)生理病理刺激，如細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、缺糖、缺氧等進(jìn)而作出不同反應(yīng)[2]。絲裂原活化的蛋白激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)由至少三種激酶組成：MAPK激酶激酶(MAPKKK)、MAPK激酶(MAPKK或MKK)和MAPK。這些酶在所有真核生物中都是高度保守的，在各種發(fā)育和生理過程中都起著至關(guān)重要的作用。MAPK可分為4個(gè)亞族：ERK、p38、JNK和ERK5[3]。p38MAPK通路是MAPK通路的重要組成部分，調(diào)節(jié)細(xì)胞核相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)了細(xì)胞炎癥、侵襲、凋亡、分化等重要的生理過程。GONG等[4]研究發(fā)現(xiàn)p38MAPK通路介導(dǎo)炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡在CIRI整個(gè)病理進(jìn)程中發(fā)揮著重要的作用。為了進(jìn)一步深入了解p38MAPK通路與CIRI病理機(jī)制的關(guān)系，本文對(duì)p38MAPK通路在CIRI中的作用進(jìn)行綜述，旨在為預(yù)防及治療CIRI提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 p38MAPK的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性

p38是由360個(gè)氨基酸殘基組成的相對(duì)分子質(zhì)量為38 000的鈣結(jié)合蛋白。p38通路由MAPKKK、MAPKK、MAPK組成，MAPKKK包括MEKK1至4(MEKK1-4)，MLK2和MLK3，DLK，ASK1和Tak1；MAPKK包括MEK3和MEK6；MAPK包括p38α、p38β、p38γ和p38δ同工型。其在氨基酸水平上具有高度的序列同源性(同工型之間>60%的同一性)。p38αMAPK在許多細(xì)胞類型中普遍表達(dá)，相反p38βMAPK在腦和肺中表達(dá)較高，p38γMAPK主要富集在骨骼肌和神經(jīng)系統(tǒng)，而p38δMAPK在子宮和胰腺中高表達(dá)[5]。所有同工型均具有相同的保守結(jié)構(gòu)域(從Ⅰ到Ⅹ)和Thr-Gly-Tyr(TGY)雙磷酸化基序，通過TGY基序的靶向磷酸化被上游激酶(MAPKK)激活[6]。磷酸化的TGY基序和激活環(huán)的長度被確定為不同于其他兩個(gè)MAPK分支的成員，即細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和c-jun N末端激酶(JNK)。這種獨(dú)特的特征可能賦予每個(gè)MAPK亞家族底物特異性[7]。

磷酸化的p38MAPK在胞質(zhì)中，激活蛋白激酶，調(diào)節(jié)生理活動(dòng)；進(jìn)入核內(nèi)，通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控基因的表達(dá)。當(dāng)細(xì)胞受到刺激后，通過高度保守且較復(fù)雜的三級(jí)激酶“級(jí)聯(lián)”程序轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)[8]，逐級(jí)磷酸化，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，參與了細(xì)胞增殖、分化、應(yīng)激和凋亡等多種細(xì)胞反應(yīng)[9]。

2 p38MAPK在腦缺血再灌注損傷中的作用

2.1改善氧化應(yīng)激損氧化應(yīng)激損傷是腦缺血再灌注損傷的重要生理病理機(jī)制之一。環(huán)氧化酶-2 (cyclooxyge-nase2，COX-2)是催化花生四烯酸(arachidonic acid，AA) 生成前列腺素(prostaglandin，PG) 的限速酶。腦缺血再灌注時(shí)腦組織AA在COX-2催化作用下生成大量氧自由基。氧自由基可以引起DNA損傷及形成脂質(zhì)過氧化物等機(jī)制而產(chǎn)生細(xì)胞毒性[10]。超氧離子與一氧化氮形成氧化能力更強(qiáng)的過氧亞硝基，引起腦組織損傷。p38MAPK通路在氧化應(yīng)激反應(yīng)過程中扮演著重要角色。PIAO等[11]在大鼠的腦缺血再灌注實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，缺血性半球中的COX-2的表達(dá)增加，使用了p38MAPK通路抑制劑SB203580后，COX-2 mRNA的表達(dá)明顯下降，說明通過p38MAPK通路可以調(diào)節(jié)COX-2的表達(dá)。NAVARRETE等[12]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NADA可明顯誘導(dǎo)腦血管細(xì)胞中COX-2 mRNA表達(dá)的上調(diào)和磷酸化p38MAPK，而p38MAPK通路抑制劑SB203580能夠阻止COX-2蛋白的上調(diào)，實(shí)驗(yàn)表明NADA激活p38MAPK通路來調(diào)節(jié)COX-2 mRNA的表達(dá)從而誘導(dǎo)了輕度的腦血管細(xì)胞氧化應(yīng)激。HOU等[13]在抗氧化劑CA研究中發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注增加了COX-2的表達(dá)，而CA抑制低氧刺激脂質(zhì)過氧化，抑制了缺氧激活的COX-2信號(hào)通路，增加超氧化物歧化酶(SOD)的活性，降低了PGE2的產(chǎn)生。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)CA劑量依賴性地降低COX-2的表達(dá)，而磷酸化p38MAPK表達(dá)也在下降。CA的保護(hù)作用可能是通過抑制p38MAPK通路的激活從而降低COX-2的表達(dá)保護(hù)細(xì)胞。

一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)分為3種類型：內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)、神經(jīng)元型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase，nNOS)以及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)?；罨膃NOS和nNOS僅產(chǎn)生少量NO，而iNOS的活化受多種因素調(diào)控。SATO等[14]研究發(fā)現(xiàn)iNOS活化后可誘導(dǎo)產(chǎn)生大約1 000倍的eNOS和nNOS生成NO量的總和。過量的NO具有毒性作用，與超氧離子形成氧化能力更強(qiáng)的過氧亞硝基，引起腦組織損傷。CHENG等[15]發(fā)現(xiàn)在腦缺血再灌注后，缺血皮層中nNOS、iNOS、NO和磷酸化-p38 MAP激酶水平均顯著增加，使用Ferulic acid可以抑制NO、nNOS、iNOS、磷酸化-p38 MAP激酶的水平的升高。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)抑制p38 MAP激酶介導(dǎo)的NO途徑可以保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。Ferulic acid可能通過抑制p38MAPK磷酸化抑制NO的大量生成從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。CHEN等[16]在厚樸酚研究中發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注損傷會(huì)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一氧化氮(NO)，蛋白質(zhì)亞硝化的介體，以及其他活性氧(ROS)，改變了細(xì)胞氧化還原依賴性反應(yīng)，并影響了蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊。厚樸酚通過p38MAPK失活而發(fā)生的途徑和降低CHOP的蛋白質(zhì)水平，從而減少iNOS的誘導(dǎo)和產(chǎn)物的產(chǎn)生來抑制缺血再灌注引起的大鼠神經(jīng)元損傷。多種模型研究發(fā)現(xiàn)，p38MAPK通路在減輕細(xì)胞、組織、器官的氧化應(yīng)激中發(fā)揮著重要作用。

2.2減輕炎性機(jī)制損傷炎性機(jī)制損傷是腦缺血再灌注損傷的重要生理病理機(jī)制之一。炎癥反應(yīng)涉及到許多炎癥細(xì)胞和炎性介質(zhì)，例如白細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、白細(xì)胞介素-1(interleukin，IL-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等[17]。腦缺血再灌注后炎性細(xì)胞因子的過度表達(dá)和炎性細(xì)胞浸潤，加重腦組織損傷[18]。白細(xì)胞介導(dǎo)腦缺血再灌注損傷的機(jī)制：阻塞微小血管，造成血管栓塞，釋放炎癥因子，增加血管通透性引發(fā)腦水腫，出血等[19]。小膠質(zhì)細(xì)胞在CIRI中具有雙重作用：一方面吞噬壞死細(xì)胞碎片，分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子，調(diào)節(jié)神經(jīng)組織的再生和重建；一方面分泌大量的炎癥因子和炎癥介質(zhì)，引起神經(jīng)元損傷和血腦屏障破壞[20]。星形膠質(zhì)細(xì)胞能誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞分化、增殖，增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的吞噬能力；誘導(dǎo)產(chǎn)生大量炎癥介質(zhì)，造成腦組織損傷[21]。JIANG等[22]發(fā)現(xiàn)Bilobalide對(duì)腦神經(jīng)元的有保護(hù)作用。OGD/R大鼠腦缺血再灌注中p38MAPK蛋白的磷酸化顯著增加。Bilobalide抑制p38MAPK活化，降低了炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)磷酸化的p38MAPK可以磷酸化調(diào)節(jié)Hsp-27的MAP激酶AP-2和MAP激酶AP-3，增加促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6的表達(dá)，誘導(dǎo)炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并增加神經(jīng)元細(xì)胞損傷。Bilobalide通過抑制p38MAPK磷酸化來抑制炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生從而減少神經(jīng)元細(xì)胞的死亡。SONG等[23]研究發(fā)現(xiàn)MCAO后觀察到皮層中p38MAPK激活，繼而激活諸如TNF-α和IL-1b的細(xì)胞因子，從而增加血腦屏障的通透性。研究[24]發(fā)現(xiàn)MAPKs信號(hào)通路調(diào)節(jié)腦缺血再灌注損傷中炎癥基因的轉(zhuǎn)錄。p38MAPK被認(rèn)為是應(yīng)激誘導(dǎo)的激酶，這些激酶與細(xì)胞因子釋放和凋亡的調(diào)節(jié)有關(guān)。腦缺血再灌注損傷增加了p65的磷酸化，并促進(jìn)了其內(nèi)源性抑制劑IκBα的降解。與腦中IL-1β、IL-6和TNF-α水平的下調(diào)相一致，在NOD2缺陷小鼠中MAPKs的激活被顯著抑制。越來越多的證據(jù)表明，抑制MAPKs有助于抑制神經(jīng)炎癥，p38MAPK已被鑒定為神經(jīng)炎癥信號(hào)通路中的特異性標(biāo)記[25]。p38MAPK的抑制，在腦缺血再灌注損傷后中導(dǎo)致炎性細(xì)胞的減少，從而減少炎癥介質(zhì)的釋放。研究發(fā)現(xiàn)WT小鼠腦CIRI損傷后MAPKs被激活，而NOD2缺乏顯著抑制p38MAPK的激活[26]。p38MAPK通路在CIRI炎癥免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用，為CIRI臨床預(yù)防和治療提供了一種新的方向。

2.3調(diào)控MMP-9蛋白表達(dá)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)是一組Ca2+、Zn2+依賴性蛋白酶。MMPs家族已分離鑒別出二十余種，根據(jù)結(jié)構(gòu)與底物的特異性，MMPs大致分為6類。MMP-9屬于明膠酶，主要功能是降解和重塑造細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)[27]。在正常生理?xiàng)l件下，參與血管新生、胚胎形成、創(chuàng)傷愈合；在病理狀態(tài)下，活化的MMP-9可以通過激活纖溶酶原作用于基底膜 (ECM) 成分，通過降解腦血管周圍基膜主要成分Ⅳ型明膠原、層粘連蛋白和纖粘連蛋白，導(dǎo)致腦微血管結(jié)構(gòu)完整性破壞和血腦屏障破壞[28]。QIN等[29]研究發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注損傷后MMP-9表達(dá)增加，salvianolic acid B (SalB) 給藥組的腦組織MMP-9表達(dá)明顯減少。NO通過鳥苷酸環(huán)化酶以及cGMP水平對(duì)MMP-9活性起到重要調(diào)節(jié)作用。salvianolic acid B能明顯抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶NOS2的表達(dá)，從而減少M(fèi)MP-9的表達(dá)。在多種細(xì)胞和刺激條件下，p38蛋白是NOS2表達(dá)所必需的調(diào)節(jié)因子。腦缺血再灌注損傷以后，腦組織p-p38含量明顯增加，salvianolic acid B可以明顯抑制p-p38的表達(dá)。salvianolic acid B可能通過p38MAPK通路抑制MMP-9的表達(dá)。DONG等[30]研究發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注損傷中pentoxifylline顯著降低了MMP-9蛋白和p-p38蛋白的表達(dá)。pentoxifylline通過抑制NOS的表達(dá)水平，從而降低MMP-9蛋白的表達(dá)。p38MAPK途徑的可以調(diào)節(jié)一氧化氮的表達(dá)水平。pentoxifylline可能通過抑制p38MAPK的表達(dá)從而降低MMP-9的表達(dá)來保護(hù)神經(jīng)血管單元。TGF-β是一種多能細(xì)胞因子，參與許多神經(jīng)血管單元的生理和病理學(xué)過程。TAKAHASHI等[31]研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1處理腦細(xì)胞后，培養(yǎng)基中MMP-2和MMP-9呈濃度依賴方式顯著增加；而使用p38 MAP激酶抑制劑SB203580抑制了TGF-β1對(duì)MMP-9上調(diào)的作用；使用TGF-β受體抑制劑SB431542阻斷了TGF-β1誘導(dǎo)的p38 MAP激酶的磷酸化，表明轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)可能通過p38絲裂原活化蛋白(MAP)激酶信號(hào)傳導(dǎo)誘導(dǎo)腦細(xì)胞中的MMP-9上調(diào)。動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)MMP-9與CIRI病理機(jī)制密切相關(guān)，p39MAPK通路與MMP-9蛋白還有待進(jìn)一步研究。

2.4減少細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是指在生理病理的刺激下，基因調(diào)控細(xì)胞有序的死亡。以往認(rèn)為凋亡是機(jī)體對(duì)環(huán)境條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死亡過程，但不正常的細(xì)胞凋亡則是一種病理現(xiàn)象。CIRI神經(jīng)元凋亡機(jī)制有以下幾點(diǎn)：(1)生理病理因素刺激；(2)鈣超載[32]；(3)神經(jīng)元氧化損傷誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生；(4)線粒體損傷[33]；(5)凋亡有關(guān)的細(xì)胞因子。SU等[34]于研究UCF-101治療的分子機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，在腦缺血再灌注損傷的大鼠模型中UCF-101具有減輕腦缺血再灌注損傷并減少凋亡神經(jīng)元的作用。UCF-101的特定抑制劑Omi/HtrA2顯著降低p-p38表達(dá)水平，顯著抑制caspase 3/9的活性表明UCF-101可能通過抑制p38MAPK的激活來抑制細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。JIE等[35]研究發(fā)現(xiàn)在中腦動(dòng)脈阻塞(MCAO)小鼠模型中，TRPV4的蛋白質(zhì)水平會(huì)隨著持續(xù)的再灌注而增加。注射TRPV4激動(dòng)劑GSK的小鼠中p-p38MAPK的蛋白質(zhì)水平顯著增加，Bcl-2/Bax蛋白比率的顯著增加。注射p38MAPK拮抗劑顯著減弱了注射GSK的小鼠中Bcl-2/Bax蛋白比率的降低和casapse-3蛋白裂解的水平的升高。實(shí)驗(yàn)表明TRPV4的過度激活增強(qiáng)p38MAPK信號(hào)通路，使Bcl-2/Bax蛋白比值負(fù)向移動(dòng)并最終激活caspase-3，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。p38MAPK通路在細(xì)胞凋亡方面發(fā)揮著重要作用，降低細(xì)胞凋亡，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞，為臨床預(yù)防治療提供一種新的策略[36]。

本文基于目前研究現(xiàn)狀對(duì)p38MAPK在CIRI中的關(guān)系進(jìn)行了綜述，但對(duì)目前p38MAPK與CIRI中的具體聯(lián)系還未完全闡明。p38MAPK是MAPK 家族中重要的成員，其在細(xì)胞凋亡、侵襲、炎癥、缺血再灌注損傷等方面均發(fā)揮重要作用。腦缺血再灌注損傷機(jī)制的研究對(duì)于血腦屏障的保護(hù)有重要臨床意義，亦是近年來的研究熱點(diǎn)，目前在這方面的成果寥寥無幾，能夠?qū)εR床具有指導(dǎo)意義的更是甚少。p38MAPK在腦缺血再灌注的發(fā)生以及過程均發(fā)揮了重要作用，對(duì)p38MAPK在腦缺血再灌注作用及機(jī)制的不斷研究，可能為腦缺血再灌注的臨床防治提供一個(gè)新的方向。