何 丹，任朋亮，范雪嬌綜述 劉 戟審校

（1.四川中醫(yī)藥高等?？茖W校藥學與檢驗系，四川 綿陽 621000；2.四川大學華西基礎醫(yī)學與法醫(yī)學院，四川 成都 610041）

p38絲裂原激活蛋白激酶（p38MAPK）是高度保守的絲氨酸／蘇氨酸絲裂原激活蛋白激酶（mitogen－activated protein kinase，MAPK）家族成員，其主要功能是將胞外的信號傳遞至胞內，調節(jié)細胞的生命活動。p38MAPK與c－Jun N－末端激酶（JNK）并稱為應激活化的蛋白激酶（stress－activated protein kinases，SAPKs），它們往往被一些環(huán)境應激刺激和細胞因子激活，進而引發(fā)炎癥反應。過度的炎癥反應會導致多種疾病，MAPK通路尤其是p38MAPK已成為抗炎療法中重要的潛在靶點［1］。隨著研究的深入，證實p38MAPK在細胞周期、細胞凋亡、分化和衰老等生命活動中的均起重要作用。本文聚焦p38MAPK的生物學功能及其在疾病進程中的作用，闡明其在各種急性、慢性疾病治療中的重要意義。

1 p38MAPK轉導通路概述

在人體中發(fā)現(xiàn)了p38MAPK的α、β、γ和δ四種亞型，序列同源性超過60%，但在不同的組織中其表達、上游激活物和下游效應物都存在明顯差異。p38MAPKα、β幾乎在所有的組織中均有表達，調節(jié)細胞基本的生命活動，并且在應激反應中起主要作用，而p38MAPKγ主要在肺、胰腺、腎臟、睪丸和表皮組織中表達，p38MAPKδ在骨骼肌、心臟和胸腺中含量豐富，調控細胞的糖代謝。

p38MAPK的特異抑制劑是吡啶咪唑類化合物，這些抑制劑可以阻斷p38MAPK的激活。p38MAPK的α、β亞型對這些抑制劑敏感，而p38MAPKγ和δ對抑制劑則不敏感［2］。p38MAPK不同亞型在疾病進程中的具體調控機制尚不明確。在小鼠的卵黃囊和胚胎時期，p38MAPKα的先天缺失會導致胎盤發(fā)育異常和血管生成畸形，引起胚胎死亡。而單個敲除p38β、γ、δ或是對p38γ和δ雙敲除，胎鼠則可以存活，不會表現(xiàn)出明顯的生理功能異常［3］。

p38MAPK在去磷酸化狀態(tài)下無活性。當細胞受到各種刺激時，MKK3和MKK6能夠迅速介導p38MAPK磷酸化，導致蛋白質空間構象改變，促進ATP和底物結合［2］。磷酸化的p38MAPK可活化一系列底物如轉錄因子、蛋白激酶、胞漿和胞核蛋白等，引發(fā)炎癥反應、細胞分化、細胞周期停滯、凋亡、衰老、細胞因子產生以及RNA剪接調控等，且這種活化作用通常具有組織細胞特異性。持續(xù)長時間磷酸化會引起細胞凋亡，相反短暫磷酸化與生長因子的作用有助于促進細胞存活［4］。信號持續(xù)時間受磷酸酶調控，磷酸酶可被磷酸化的p38MAPK激活，形成負反饋調節(jié)環(huán)路。與其他不同信號轉導通路交匯也會影響p38MAPK的作用及其對細胞命運的導向［5］。

2 p38MAPK與疾病的關系

2.1 p38MAPK與炎癥

2.1.1 類風濕性關節(jié)炎 類風濕性關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種常見自身免疫性疾病。四種p38MAPK亞型在類風濕性關節(jié)炎的滑膜中均有表達，其中p38MAPKα的表達最高。針對類風濕性關節(jié)炎的研究主要集中于p38α和β的生物學性質，以及其小分子抑制劑作用的特異性［6］。

p38MAPK－TNF通路被認為是類風濕性關節(jié)炎發(fā)病過程中的一個關鍵步驟。雖然只有三分之一的患者對抗TNF的治療反應良好，但同樣只有大概三分之一的TNF誘導表達依賴于p38MAPK途徑［7］。TNF不僅與風濕性關節(jié)炎中骨和軟骨的破壞有關，還能抑制樹突細胞從滋養(yǎng)層分化，阻礙軟骨的生成［8］。除了 TNF，p38MAPK 還能影響白介素IL－1β和IL－6以及其他一些炎癥因子的產生，使類風濕性關節(jié)炎的炎癥反應進一步加強。在類風濕性關節(jié)炎的小鼠模型中主要由MKK3負責p38MAPK的活化，但在人類類風濕性關節(jié)炎中，MKK3和MKK6都起到活化p38MAPK的作用［9］。研究者還發(fā)現(xiàn)由于小鼠缺乏 MAPK活化的蛋白激酶2（MAPKAP2，一種p38MAPK直接磷酸化的主要底物），因此對膠原引起的關節(jié)炎有一定的抵抗力［10］，說明抑制 MAPKAP2對類風濕性關節(jié)炎的治療可能具有重大意義。

2.1.2 哮喘 哮喘是一種慢性呼吸系統(tǒng)疾病。與類風濕性關節(jié)炎等不同，炎癥反應主要是由Th2和Th17細胞引起的，而P38MAPK是Th2依賴的細胞因子IL－4和IL－13的重要調節(jié)物，誘導肺上皮細胞產生單核細胞趨化蛋白 MCP－1，促進肥大細胞分 泌IL－9［11］。MAPKAP2 敲除小鼠研究顯示，MAPKAP2是哮喘中p38MAPK作用的重要下游底物［12］，可能成為未來哮喘治療中的一個重要靶點。盡管大量的研究顯示哮喘是Th2依賴的疾病，但也有證據表明p38MAPK參與了哮喘中Th1細胞因子的應答反應，此外p38MAPK對引起過敏性哮喘的幾種細胞因子如CXCL8、Eotaxin、CCL2和GM－CSF也有激活作用［13］。

2.2 p38MAPK與心血管疾病 p38MAPK的活化在心血管疾病的進程中具有兩面性。首先，p38MAPK信號通路的活化能引起心肌細胞功能障礙，使心肌細胞發(fā)生拮抗性生長，造成缺血再灌注損傷。因此p38MAPK活性抑制對于心臟有一定的保護作用［14］；其次，在受損心臟組織的重塑過程中（比如在心肌梗死之后），p38MAPKα發(fā)生活化；最后，在動脈粥樣硬化中，巨噬細胞充滿脂質，也是由p38MAPK依賴的氧化性低密度脂蛋白（oxLDL）攝入引起的［15］。

2.3 p38MAPK與癌癥 來自基因敲除細胞系和小鼠模型的研究表明p38MAPK通路失活能促進細胞轉化以及細胞發(fā)生癌變。p38MAPK的活化能夠抑制有害表型的發(fā)展。p38MAPK的腫瘤抑制活性可以在絕大程度上歸因于p38MAPKα和β亞型對G0、G1／S和G2／M細胞周期檢查點的控制，促進細胞生長停滯，誘導細胞凋亡和衰老［16］。p38MAPK通路的失活能夠增強細胞轉化，而該通路的激活則對細胞的存活和增殖起負調控作用。p38MAPK抑制腫瘤形成的能力并不總是依賴于降低細胞增殖和促進細胞凋亡，還與調整細胞遷移等有關［17］。研究表明，化療藥物對腫瘤細胞凋亡的介導作用也受到p38MAPK活性的影響，說明p38MAPK途徑的抗癌作用為增強化療效果提供了一個全新的治療策略［18］。雖然p38MAPK途徑是一種抑癌通路的觀點已經得到證明，但是其不同亞型在癌癥發(fā)生中的特殊功能還有待于進一步研究。

2.4 p38MAPK與神經退行性疾病 神經細胞中p38MAPK通路的異常與許多神經系統(tǒng)退行性疾病有關，比如阿茲海默?。ˋlzheimer’s disease）、亨廷頓?。℉untington’s disease）、肌萎縮性側索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis）、多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis）和帕金森?。≒arkinson’s disease）等。p38MAPKα和β在腦組織中均有表達，在神經退行性疾病的動物模型中呈活化的狀態(tài)，導致一系列生理學特性改變，激活敏感基因的表達，產生神經毒性。

p38MAPK誘導的炎性細胞因子前體釋放可能與阿茲海默病的發(fā)病有關。體外研究表明，Tau蛋白是p38MAPKγ和δ的良好作用底物，p38MAPK的磷酸化水平與Tau蛋白沉積有關。Tau蛋白的磷酸化加速了微管的組裝，而Tau蛋白依賴的神經纖絲堆積是Tau病變的一個標志性改變［19］。p38MAPK的其他作用底物還有 MAPKAPK2、c－Jun和 ATF2［20］。以上證據表明特異性的p38MAPK亞型和神經退行性疾病的發(fā)病密切相關假，p38MAPK是神經退行性病變治療的潛在位點。當然，在人類疾病臨床治療中p38MAPK相關抑制劑能否通過血腦屏障是評估療效的一個重要指標。

2.5 p38MAPK與糖尿病 血糖過高促進活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）產生，導致氧化應激增強，ROS與抗氧化劑的平衡被打破，是糖尿病發(fā)生的病原學因素之一［21］。在Ⅰ、Ⅱ型糖尿病中均發(fā)現(xiàn)了p38MAPK信號轉導通路增強，而且與后期的并發(fā)癥（比如ROS介導的神經病變和腎臟疾?。┟芮邢嚓P［22］。用p38MAPK的抑制劑SB 203580治療糖尿病小鼠的研究證實其對運動神經和感覺神經的傳導速度有明顯的改善作用，而且在糖尿病小鼠的血管平滑肌細胞中SB 203580能夠引發(fā)抗炎反應［23］，說明p38MAPK通路為糖尿病的治療和預防并發(fā)癥的發(fā)展提供了重要的潛在治療靶點。

2.6 p38MAPK與眼部疾病 p38MAPK作為一種多功能的信號轉導通路與眼部組織細胞的生命活動密切相關。首先，p38MAPK參與了眼部創(chuàng)傷的愈合過程，當創(chuàng)傷作為一種強的生物因子刺激信號作用于角膜之后，p38MAPK通路被迅速激活，控制多種轉錄因子的表達，一方面促進細胞的增殖分化和遷移，修復損傷組織［24］，另一方面誘導單核巨噬細胞產生IL－1、IL－4、IL－6等炎癥因子，活化中性粒細胞，加重局部組織的炎癥反應。此外，p38MAPK還能促進結膜愈合過程中的纖維化反應，抑制p38MAPK可有效減輕結膜術后或創(chuàng)傷后的瘢痕化［25］。其次，p38MAPK還參與了多種眼科疾病的發(fā)病過程。在白內障中，隨著生物體年齡的增長，房水和晶狀體中的氧自由基濃度升高，機體氧化／抗氧化的平衡被打破，激活p38MAPK信號傳導通路，促使晶狀體上皮細胞中的卵磷脂含量降低，破壞細胞結構，誘導細胞凋亡，進而使晶狀體發(fā)生病變［26］。在青光眼中，氧化應激可引起視網膜神經節(jié)細胞發(fā)生受體依賴的凋亡，同時還可以損傷細胞線粒體，線粒體失調會進一步增加細胞內 ROS堆積，啟動 p38MAPK 通路［27，28］。p38MAPK誘導星形細胞分泌TNFα，TNFα不僅能直接損傷視網膜神經節(jié)細胞，還能反過來作用于星形細胞，使其產生大量具有細胞毒性的NO，對視網膜神經節(jié)細胞造成不可逆的損傷［29，30］。p38MAPK對眼部組織的嚴密調控作用，使其為眼科疾病的治療和預防提供思路和方法。

3 p38MAPK臨床治療的機遇和挑戰(zhàn)

由于p38MAPK通路在眾多疾病過程中都發(fā)生了不同程度的變化，針對這條通路的相關藥物的問世最初被認為是治療多種疾病的方法，在醫(yī)學界引起廣泛關注。絕大多數p38MAPK抑制劑都是針對其ATP結合位點設計的，且對p38MAPK的不同亞型具有高度特異性［16］，其中的幾種化合物已經被證明在臨床前模型中具有良好的藥理學作用。

但由于組織多樣性，p38MAPK亞型在不同病癥中的功能特異性，以及他們對胞內其他調節(jié)通路的作用，都對其應用前景造成了很大挑戰(zhàn)。p38MAPK臨床應用的最大障礙就是其在人類臨床試驗中的毒性過高。盡管一部分抑制劑已經進入了臨床試驗階段，但由于抑制劑在人體內功能失活，產生神經、胃腸和心血管毒性［31］問題等大大影響其臨床應用。究其原因，可能是p38MAPK的廣泛調節(jié)作用受到p38MAPK抑制劑抑制，干擾了其他的胞內通路［32］，比如，p38MAPK的抑制中斷上游調劑激酶TAK1，擾亂系譜蛋白激酶MLK2和MLK3，抑制負反饋環(huán)路，導致其他炎性通路的活化（比如JNK），轉而危害肝臟功能等［33］。

越來越多的研究表明，作用于p38MAPK上游調節(jié)物或下游靶點的藥物比直接作用于p38MAPK或其亞型更具臨床價值［34］。這些針對調節(jié)物和底物的藥物可能不會阻斷負反饋調節(jié)，干擾其他的通路，因而毒性較小。由于上游調節(jié)物具有細胞型特異性，如MKK6能夠抑制腫瘤細胞轉移，也能促進細胞存活，MKK3能誘導人工培養(yǎng)的心肌細胞凋亡等。與之相比一些下游靶點可能更具有吸引力，如p38MAPK下游的 MAPKAPK2與類風濕性關節(jié)炎、哮喘和神經退行性疾病密切相關。

4 小結與啟示

研發(fā)作用于p38MAPK特異性調節(jié)物和底物的藥物可能成為該領域最具吸引力的環(huán)節(jié)。為了更加深入了解p38MAPK抑制劑的毒性，應仔細剖析p38MAPK各個亞型在細胞病理和生理狀態(tài)下的作用，弄清他們是如何控制調節(jié)其他通路的。確定在某一疾病中，哪些p38MAPK亞型調節(jié)物和底物是最好的作用靶點，這對未來新型藥物的開發(fā)和毒性評估具有重大意義。

［1］Kaminska B.MAPK signalling pathways as molecular targets for anti－inflammatory therapy－from molecular mechanisms to therapeutic benefits［J］.Biochim Biophys Acta，2005，1754：253－262.

［2］Raman M.Differential regulation and properties of MAPKs［J］.Oncogene，2007，26：3100－3112.

［3］Cuenda A ，Rousseau S.p38MAP－kinases pathway regulation，function and role in human diseases［J］.Biochim Biophys Acta，2007，1773：1358－1375.

［4］Owens DM，Keys e SM.Differential regulation of MAP kinase signalling by dual－specificity protein phosphatases［J］.Oncogene，2007，26：3203－3213.

［5］Kim HJ.Ceramide induces p38MAPK－dependent apoptosis and Bax translocation via inhibition of Akt in HL－60cells［J］.Cancer Lett，2008，260：88－95.

［6］Bain J.The selectivity of protein kinase inhibitors：a further update［J］.Biochem J，2007，408：297－315.

［7］Zer C.Identification of genomic targets downstream of p38mitogen－activated protein kinase pathway mediating tumor necrosis factor－a signaling［J］.Physiol Genomics，2007，31：343－351.

［8］Okuma Yoshioka C.Tumor necrosis factor－a inhibits chondrogenic differentiation of synovial fibroblasts through p38mitogen activating protein kinase pathways［J］.Mod Rheumatol，2008，18：366－378.

［9］Inoue T.Mitogen－activated protein kinase kinase 3is a pivotal pathway regulating p38activation in inflammatory arthritis［J］.Proc Natl Acad Sci，2006，103：5484－5489.

［10］Hegen M.MAPKAP kinase 2－deficient mice are resistant to collagen－induced arthritis［J］.Immunol，2006，177：1913－1917.

［11］Stassen M.p38MAP kinase drives the expression of mast cellderived IL－9via activation of the transcription factor GATA－1［J］.Mol Immunol，2007，44：926－933.

［12］Gorska MM.MK2controls the level of negative feedback in the NF－k B pathway and is essential for vascular permeability and airway inflammation［J］.Exp Med，2007，204：1637－1652

［13］Koch A.IL－12－induced T－bet expression and IFNγrelease in lymphocytes from asthmatics–role of MAP kinases ERK－1／－2，p38（MAPK）and effect of dexamethasone［J］.Respir Med，2007，101：1321－1330.

［14］Bassi R.Targeting p38－MAPK in the ischaemic heart：kill or cure［J］？Curr Opin Pharmacol，2008，8：141－146.

［15］Rahaman SO.A CD36－dependent signaling cascade is necessary for macrophage foam cell formation［J］.Cell Metab，2006，4：211－221.

［16］Han J，Sun P.The pathways to tumor suppression via route p38［J］.Trends Biochem Sci，2007，32：364－371.

［17］Junttila MR.p38αand p38δ mitogen－activated protein kinase isoforms regulate invasion and growth of head and neck squamous carcinoma cells［J］.Oncogene，2007，26：5267－5279.

［18］Ventura JJ.p38αMAP kinase is essential in lung stem and progenitor cell proliferation and differentiation ［J］.Nat Genet，2007，39：750–758.

［19］Hanger DP，et al.Tau phosphorylation：the therapeutic challenge for neurodegenerative disease ［J］.Trends Mol Med，2009，15：112－119.

［20］Thomas T.MAPKAP kinase 2－deficiency prevents neurons from cell death by reducing neuroinflammation–relevance in a mouse mode l of Parkinson’s disease［J］.Neurochem，2008，105：2039－2052.

［21］Lenzen S.Oxidative stress：the vulnerableb－cell Biochem ［J］.Soc Trans，2008，36：343－347.

［22］Lim AK.Role of MKK3－p38MAPK signalling in the development of type 2diabetes and renal injury in obese db／db mice［J］.Diabetologia，2009，52：347－358.

［23］Osman N.p38MAP kinase mediated proteogly can synthesis as a target for the prevention of atherosclerosis［J］.Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets，2008，8：287－292.

［24］Zarubin T，Han J.Activation and signaling of the p38MAP kinase pathway［J］.Cell Res，2005，15（1）：11－18.

［25］Yamanaka O，Saika S，Ohnishi K，et al.Inhibition of P38MAP kinase suppresses fibrogenic reaction in conjunetiva in mice［J］.Mol Vis，2007，13：1730－1739.

［26］Sorte K，Sune P，Bhake A，et al.Quantitative assessment of DNA damage directly in lens epithelial cells from senile cataract patients［J］.Mol Vis，2011，17（1）：1－6.

［27］Li G，Luna C，Liton PB，et al.Sustained stress response after oxidative stress in trabecular meshwork cells ［J］.Mol Vis，2007，13（25）：2282－2288.

［28］Jindal V.Glaucoma：An Extension of Various Chronic Neurode－generative Disorders［J］.Mol Neurobiol，2013Feb 10.［Epub ahead of print］

［29］Sorkhabi R，Ghorbanihaghjo A，Javadzadeh A，et al.Oxidative DNA damage and total antioxidaut tatus in glaucoma patients［J］.Mol Vis，2011，17（1）：41－46.

［30］Izzotti A，Longobardi M，Cartiglia C，et al.Mitochindrial damage in the trabecular meshwork occurs only in primary open－angle glaucoma and in pseudoexfoliative glaucoma［J］.PLos One，2011，6（1）：e14567.

［31］Noel JK，et al.Systematic review to establish the safety profiles for direct and indirect inhibitors of p38Mitogen–activated protein kinases for treatment of cancer.A systematic review of the literature［J］.Med Oncol，2008，25：323－330.

［32］Krishna M，Narang H.The complexity of mitogen－activated protein kinases（MAPKs）made simple［J］.Cell Mol Life Sci，2008，65：3525－3544.

［33］Muniyappa H，Das KC.Activation of c－Jun N –terminal kinase（JNK）by widely used specific p38MAPK inhibitors SB 202190and SB 203580：a MLK－3－MKK7－dependent mechanism［J］.Cell Signal，2008，20：675－683.

［34］Genovese MC.Inhibition of p38：has the fat lady sung［J］.Arthritis Rheum，2009，6：317－320.