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(nèi)科，河北保定 071000）

絲裂素活化激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）級聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是將細(xì)胞外刺激信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核，介導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生反應(yīng)的細(xì)胞信息傳遞共同通路［1］。MAPK被激活后，可使核轉(zhuǎn)錄因子和其他蛋白激酶等多種底物磷酸化，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞生長、發(fā)育、分裂及細(xì)胞間的功能同步等多種生理過程，并在細(xì)胞凋亡、惡性轉(zhuǎn)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(yīng)中發(fā)揮作用。其中，p38 MAPK不僅在炎癥、應(yīng)激反應(yīng)中具有重要作用，還參與細(xì)胞存活、分化和發(fā)育的過程［1］。

1 p38 MAPK的生物學(xué)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(dá)，p38 MAPKγ主要在肌肉中表達(dá)，p38 MAPKδ主要在腺組織中表達(dá)。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(yīng)不盡相同。因此，不同p38 MAPK的異構(gòu)體對同一刺激有不同反應(yīng)，不同的p38 MAPK信號通路在不同細(xì)胞中介導(dǎo)不同生物效應(yīng)。

目前認(rèn)為p38信號通路模式為促炎因子，如腫瘤壞死因子 α、白細(xì)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(yīng)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(zhuǎn)而激活絲裂原活化蛋白激酶激酶3/6，使p38“T環(huán)結(jié)構(gòu)”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(jìn)入細(xì)胞核或轉(zhuǎn)移到其他部位，進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子2/6、肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2、核轉(zhuǎn)錄因子β、生長阻滯和DNA損傷誘導(dǎo)153、ETS樣蛋白1和突觸相關(guān)蛋白1等［3，4］，上述許多轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)參與細(xì)胞反應(yīng)的細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子 α、IL-1、IL-6、IL-8、血管細(xì)胞黏附分子1、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等的基因表達(dá)［5］。除此之外，p38還能激活細(xì)胞內(nèi)的細(xì)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(diào)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(zhì)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(jìn)一步磷酸化低分子熱休克蛋白，從而介導(dǎo)細(xì)胞骨架重構(gòu)，調(diào)控細(xì)胞的分化、凋亡及多種細(xì)胞反應(yīng)。

2 p38 MAPK在腦缺血損傷中的表達(dá)

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(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元表達(dá)增加，并表現(xiàn)出時間相關(guān)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(diào)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(dá)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(xì)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(dá)增強(qiáng)，p38α活性在缺血后第2天達(dá)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(jìn)性升高，p38β在缺血后第2天開始升高，在第4天時達(dá)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(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，p38β主要在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)。

3 p38 MAPK在腦缺血損傷中的作用

3．1 炎性反應(yīng) 在體內(nèi)和體外，p38既可被多種促炎細(xì)胞因子活化，啟動后續(xù)的細(xì)胞炎性反應(yīng)，還參與介導(dǎo)其他胞外信號引起的炎性細(xì)胞因子或炎性產(chǎn)物的表達(dá)和釋放［8］。促炎的p38路徑在細(xì)胞受到應(yīng)激的早期發(fā)揮保護(hù)作用，但其進(jìn)一步活化就會致使炎性細(xì)胞因子持續(xù)高水平表達(dá)，最終導(dǎo)致組織細(xì)胞損傷和功能障礙。Lennmyr等［2］在腦缺血核心區(qū)的巨噬細(xì)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(yīng)。St-Denis等［9］用脂多糖刺激大鼠巨噬細(xì)胞后，巨噬細(xì)胞內(nèi)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(xì)胞內(nèi)腫瘤壞死因子α的產(chǎn)生，說明炎性反應(yīng)中腫瘤壞死因子α的產(chǎn)生與p38 MAPK激活密切相關(guān)。

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(yīng)激級聯(lián)反應(yīng)。氧自由基引起的脂質(zhì)過氧化可引起細(xì)胞成分脂質(zhì)-蛋白質(zhì)之間相互交聯(lián)，損傷神經(jīng)元功能，還可損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，引起血栓形成。

MAPK的4個家族對活性氧簇非常敏感，體內(nèi)體外試驗均能證明活性氧可激活p38 MAPK通路，引起細(xì)胞脂質(zhì)過氧化或調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因而誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)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(dá)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(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡。Walton等［11］在沙土鼠雙側(cè)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(nèi)均表達(dá)出高水平，高峰出現(xiàn)在缺血后第4天，導(dǎo)致神經(jīng)元在1周左右發(fā)生凋亡樣細(xì)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(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)導(dǎo)通路之一。p38 MAPK位于胞質(zhì)內(nèi)，被激活后進(jìn)一步活化下游的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄因子與順式作用元件相結(jié)合，引起大量與凋亡有關(guān)的基因表達(dá)，與細(xì)胞延遲性死亡關(guān)系密切［15］。MAPK信號途徑激活后啟動細(xì)胞凋亡的詳細(xì)機(jī)制，尤其是轉(zhuǎn)錄水平對相關(guān)基因的調(diào)控仍未完全闡明。

4 p38 MAPK特異性抑制劑的神經(jīng)保護(hù)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(jié)合，其側(cè)翼的氟苯環(huán)伸入結(jié)合口袋中，并與結(jié)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(jié)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(diào)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(xué)及體溫?zé)o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(hù)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(hù)作用機(jī)制尚無定論，可能為:① 減輕炎性反應(yīng)。SB239063能夠顯著地抑制炎性細(xì)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(xì)胞尤其是中性粒細(xì)胞的浸潤、聚集、活化和脫顆粒的促進(jìn)作用。目前認(rèn)為，這種特異性抑制劑在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后兩個水平上都發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。②抑制細(xì)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(dǎo)致的大鼠腎上腺髓質(zhì)嗜鉻瘤分化細(xì)胞株細(xì)胞凋亡。③抑制性氨基酸的細(xì)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(xì)胞毒作用具有保護(hù)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(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)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(dá)，減輕腦缺血后的腦水腫。⑥直接的神經(jīng)保護(hù)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(hù)作用。

但也有少數(shù)學(xué)者持不同意見，Lennmyr等［21］制備大鼠大腦中動脈缺血模型，術(shù)前右側(cè)腦室內(nèi)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(yù)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(rèn)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(jī)制錯綜復(fù)雜，針對其中某一種或幾種進(jìn)行干預(yù)，往往達(dá)不到預(yù)期目的。近幾年研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外信號數(shù)量眾多，但進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的通路卻為數(shù)較少。在其中關(guān)鍵的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)水平進(jìn)行阻斷和調(diào)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(guān)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。

［1］Johnson GL，Lapadat R．Mitogen-activated protein kinase pathways mediated by ERK，JNK and p38 protein kinase［J］．Science，2002，298（5600）:1911-1912．

［2］Lennmyr F，Karlsson S，Gerwins P，etal．Activation ofmitogen-activated protein kinases in experimental cerebral ischemia［J］．Acta Neurol Scand，2002，106（6）:333-340．

［3］Brewster JL，de Valoir T，Dwyer ND，etal．An osmosensing signal transduction pathway in yeast［J］．Science，1993，259（5102）:1760-1763．

［4］Lee JC，Kumar S，Griswold DE，etal．Inhibition of p38 MAP kinase as a therapeutic strategy［J］．Immunopharmacology，2000，47（2/3）:185-201．

［5］Ferrer I，F(xiàn)riguls B，DalfóE，etal．Earlymodifications in the expression ofmitogen activated protein kinase（MAPK/ERK），stressactivated kinases SAPK/JNK and p38，and their phosphorylated substrates following focal cerebral ischemia［J］．Acta Neuropathol，2003，105（5）:425-437．

［6］Sugion T，NozakiK，TakagiY，etal．Activation ofmitogen-activated protein kinases after transient forebrain ischemia in gerbil hippocampus［J］．JNeurosci，2000，20（12）:4506-4514．

［7］Piao CS，Che Y，Han PL，etal．Delayed and differential induction of p38MAPK isoforms inmicroglia and astrocytes in the brain after transient global ischemia［J］．Brain Res Mol Brain Res，2002，107（2）:137-144．

［8］Koistinaho M，Koistinaho J．Role of p38 and p44/42mitogen activated protein kinases in microglia［J］．Gila，2002，40（2）:175-183．

［9］St-Denis A，Chano F，Tremblay P，etal．Protein kinase C-alpha modulates lipopolysaccharide-induced functions in a murine marcophage cell line［J］．JBiol Chem，1998，273（49）:32787-32792．

［10］LiWG，Coppey L，Weiss RM，etal．Antioxidant therapy attenuates JNK activation and apoptosis in the remote noninfarcted myocardiuMafter large myocardial infarction［J］．BiocheMBiophys Res Commun，2001，280（1）:353-357．

［11］Walton KM，DiRocco R，Bartlett BA，etal．Activation of p38MAPK in microglia after ischemia［J］．J Neurochem，1998，70（4）:1764-1767．

［12］Maroney AC，F(xiàn)inn JP，Bozyczko-coyne D，etal．GEP-134（KT7515），an inhibitor of JNK activation，rescues sympathetic neurons and neuronally differentiated PC12 cells froMdeath evoked by three distinct insults［J］．J Neurochem，1999，73（5）:1901-1902．

［13］Legos JJ，Mclaughlin B，Skaper SD，etal．The selective p38 inhibitor SB-239063 protects primary neurons froMmild tomoderate excitotoxic injury［J］．Eur JPharmacyol，2002，447（1）:37-42．

［14］Schauer RJ，Grebes AL，Voneir D，etal．Induction of cellular resistance against kuffer cell-derived oxidant stress:a novel concept of hepatoprotection by ischemic preconditioning［J］．Hepatology，2003，37（2）:286-295．

［15］Barone FC，Irving EA，Ray AM，etal．Inhibition of p38MAPKmitogen-activated protein kinase provides neuroprotection in cerebral focal ischemia［J］．Med Res Rev，2001，21（2）:129-145．

［16］Harper SJ，Wilkie N．MAPKs:new targets for neurodegeneration［J］．Expert Opin Ther Targets，2003，7（2）:187-200．

［17］Hunt JA，Kallashi F，Ruzek RD，etal．p38 Inhibitors:piperidineand 4-aminopiperidine-substituted naphthyridinoes，quinolinones，and dihydroquinazolinones［J］．Bioorg Med CheMLett，2003，13（3）:467-470．

［18］Stelmach JE，Liu L，Patel SB，etal．Design and Synthesis of Potent，orally bioavailable dihyroquinazolinone inhibitors of p38MAP kinase［J］．Bioorg Med CheMLett，2003，13（2）:277-280．

［19］Legos JJ，Erhardt JA，White RF，etal．SB239063，a novel p38 inhibitor，attenuates early neuronal injury following ischemia［J］．Brain Res，2001，892（1）:70-77．

［20］Dohi K，Mizushima H，Nakajo S，etal．Pituitary adenylate cyclaseactivating polypeptide（PACAP）prevents hippocampal neurons froMapotosis by inhibiting JNK/SAPK and p38 signal transduction pathways［J］．Regul Pept，2002，109（1/3）:83-88．

［21］Lennmyr F，Ericsson A，Gerwins P，etal．Increased brain injury and vascular leakage after pretreatment with p38-inhibitor SB203580 in transient ischemia［J］．Acta Neurol Scand，2003，108（5）:339-345．

［22］Cvetkovic I，Miljkovic D，Vuckovic O，etal．Taxol activates inducible nitric oxide synthase in rat astrocytes:the role of MAP kinases and NF-kappaB［J］．CellMol Life Sci，2004，61（10）:1167-1175．