p38絲裂原激活蛋白激酶在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用研究近況

p38絲裂原激活蛋白激酶在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用研究近況

陳煒1，劉泰1，李丹2

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530023；2.廣西桂平市中醫(yī)醫(yī)院，廣西 桂平 537200)

摘要：缺血預(yù)適應(yīng)是機(jī)體對缺血性損傷的一種內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制。近來研究發(fā)現(xiàn)，p38絲裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)的激活參與了腦缺血預(yù)適應(yīng)的發(fā)生發(fā)展過程。關(guān)于p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用,報道的結(jié)果并不一致。本文就近十余年來p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：p38絲裂原激活蛋白激酶；信號通路；腦缺血預(yù)適應(yīng)

基金項目：廣西自然資金項目(No.2011GXNSFA018180);廣西攻關(guān)項目(No.桂科攻11107009-1-11)

作者簡介：陳煒，男，研究方向：腦血管疾病的中西醫(yī)結(jié)合臨床，E-mail：liutai590216@163.com

通訊作者：劉泰，男，主任醫(yī)師，教授，研究方向：神經(jīng)系統(tǒng)疾病，特別是腦血管疾病的中西醫(yī)結(jié)合臨床、科研和教學(xué)工作，Tel:0771-5848502,E-mail：liutai590216@163.com

中圖分類號：R743.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

p38 mitogen activated protein kinase to adapt to the situation in the study of

the interaction in the brain ischemia

CHENWei1,LIUTai1,LIDan2

(1.TheFirstAffiliatedHospitalofGuangxiTraditionalChineseMedicineUniversity，Nanning530023,China;

2.TraditionalChineseMedicineHospitalofGuangxiGuiping,Guiping537200,China)

Abstract：Ischemic preconditioning on ischemic injury of the body is an endogenous protective mechanism.Recent findings,p38 mitogen activated protein kinase (p38MAPK) activation in the process of the occurrence and development of cerebral ischemia preconditioning.About the role of p38MAPK in brain ischemia preconditioning,reported results were not consistent.This article reviewed the progress of p38MAPK in cerebral ischemic preconditioning in recent ten years.

Key words:p38 mitogen activated protein kinase;Signal transduction;Cerebral ischemia preconditioning

腦缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic preconditioning,IPC)是神經(jīng)細(xì)胞對抗缺血刺激而產(chǎn)生的一種內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制，即通過預(yù)先短暫、非致死性缺血刺激,從而使其誘導(dǎo)產(chǎn)生對隨后的更嚴(yán)重甚至致死性缺血具有防御和保護(hù)效應(yīng)的腦缺血耐受(brain ischemic tolerance，BIT)現(xiàn)象[1]，但因腦缺血預(yù)適應(yīng)本身的有創(chuàng)性以及受到醫(yī)學(xué)倫理的限制，難以在臨床中實施，故研究腦缺血預(yù)適應(yīng)的機(jī)制，通過藥物進(jìn)行內(nèi)源性誘導(dǎo)成為了神經(jīng)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。缺血預(yù)適應(yīng)可啟動細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，起到神經(jīng)保護(hù)作用[2]。但p38MAPK作為眾多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的中轉(zhuǎn)站，近年來研究發(fā)現(xiàn)其在腦缺血預(yù)適應(yīng)的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制中發(fā)揮了重要的作用，但以往的相關(guān)研究存在不一致的研究結(jié)果，探討p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的確切作用，有助于研究藥物誘導(dǎo)的預(yù)處理方法，為腦保護(hù)的治療提供新的途徑。本文就p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用研究進(jìn)展做一綜述。

1p38MAPK的組成與分布

絲裂原激活蛋白激酶 (MAPKs) 是一類絲氨酸/蘇氨酸磷酸化激活的蛋白激酶,是細(xì)胞內(nèi)的重要信息傳遞者，可將細(xì)胞外刺激信號傳遞至細(xì)胞核，參與調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)、細(xì)胞分裂、生長、凋亡等[3]。主要包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signa1-regulated kinases，ERK)、c-jun氨基末端激酶(c-jun terminal kinase，JNK)、p38MAPK等MAPK亞族。p38MAPK 作為絲裂原激活蛋白激酶的其中一員，由相對分子質(zhì)量為 38×103的鈣結(jié)合蛋白組成。目前已明確發(fā)現(xiàn)有4種亞型：p38α、p38β、p38γ及p38δ，可分為6種異構(gòu)體：p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ 和 p38δ。p38α表達(dá)較為廣泛，主要分布于小腦、肝脾臟、骨髓、甲狀腺中;p38β 主要在大腦和心臟有較高的水平;p38γ 主要在骨骼肌;而 p38δ 可以在肺、腎、腸及大部分腺體中檢測到[4]。

2p38MAPK信號通路的激活

紫外線、細(xì)胞因子、滲透壓變化、生理應(yīng)激等均可激活p38MAPK[5]。作為連接細(xì)胞膜表面受體與決定性基因表達(dá)之間的重要信號調(diào)節(jié)酶，p38MAPK 被特定的 MEK 在蘇/酪氨酸雙位點(diǎn)上磷酸化和激活后迅速從胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)位入核，激活其下游底物。研究發(fā)現(xiàn)[4,5]ATF-2、EIk-1、CHOP10、MEF2C、Sap1、NF-κB 等轉(zhuǎn)錄因子，MAPK激活蛋白激酶2和3(MAPKAPK-2，3)及 caspase 家族成員等均參與p38MAPK活化后誘導(dǎo)的酶促級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期及促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化以及細(xì)胞凋亡。p38MAPK在機(jī)體各組織中因刺激因素的不同表現(xiàn)出多種多樣的生物學(xué)效應(yīng)。Jun等[6]研究發(fā)現(xiàn)，激活p38MAPK/ATF-2和TOR/p70 S6途徑可有效減少脂肪細(xì)胞中的脂質(zhì)沉積。Glaude等[7]通過實驗發(fā)現(xiàn)，黃烷醇的代謝物可通過介導(dǎo)p38MAPK和p65-NF-κB的表達(dá)以減少單核細(xì)胞黏附，有助于保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞的完整性。此外，有報道稱p38MAPK的磷酸化可誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞的凋亡[8]。

3p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的表達(dá)與作用

缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象可見于機(jī)體多種臟器中，其中腦部缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象最先被描述。早于1990年日本學(xué)者首次在蒙古沙鼠前腦缺血模型中觀察到，預(yù)先給動物輕微、短時而不至于引起神經(jīng)元死亡的腦缺血刺激，可提高腦組織對后續(xù)較嚴(yán)重缺血的耐受能力。這種腦缺血耐受是一種強(qiáng)有力的內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，可提高神經(jīng)細(xì)胞對缺血性損害的抵抗力，使其在蒙受較嚴(yán)重的缺血狀態(tài)下減輕損傷，保持存活，保證恢復(fù)血液供應(yīng)后神經(jīng)細(xì)胞仍具有正常生理功能。腦缺血預(yù)適應(yīng)分為早期預(yù)適應(yīng)與延遲預(yù)適應(yīng)兩個時相[9]，前者預(yù)處理后數(shù)分鐘內(nèi)產(chǎn)生，并可以持續(xù)幾小時；后者通常是在刺激幾個小時后產(chǎn)生，并可持續(xù)幾天至幾周,是腦缺血預(yù)適應(yīng)的主要模式[10]。p38MAPK作為誘導(dǎo)內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制形成的信使因子[11]，其在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的表達(dá)情況越來越受到人們的重視。Kovalska等[1]研究發(fā)現(xiàn)，p38MAPK的表達(dá)具有時間依賴性，預(yù)缺血組大鼠全前腦缺血區(qū)再灌注1 h后開始出現(xiàn)p38蛋白水平下降，但與假手術(shù)組比較無統(tǒng)計學(xué)差異，于3 h降至53%，且表達(dá)低峰于再灌注24 h后出現(xiàn)。Zhao等[2]通過實驗觀察到，缺血預(yù)適應(yīng)組小鼠腦圍梗死區(qū)6 h后出現(xiàn)磷酸化的p38MAPK表達(dá)增多，但總p38MAPK蛋白水平保持不變。然而，也有學(xué)者報道絲裂原激活蛋白激酶信號通路包括p38MAPK不參與腦缺血耐受過程[12]。

缺血預(yù)適應(yīng)可調(diào)動機(jī)體自身保護(hù)機(jī)制，減輕后續(xù)較長時間的缺血缺氧所引起的損害及提高損傷后功能的修復(fù)[1,13,14]。對IPC保護(hù)作用機(jī)制的研究，尤其是對調(diào)節(jié) IPC信號傳導(dǎo)通路的探討，是近年研究的熱點(diǎn)。已有大量文獻(xiàn)報道p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中扮演了重要角色[15]，但是目前的研究還存在爭議,尤其關(guān)于p38MAPK的活化是否具有神經(jīng)保護(hù)作用還未能完全肯定。Thornton等[16]研究發(fā)現(xiàn)，通過活化p38MAPK有助于減輕氧化應(yīng)激，減少神經(jīng)元死亡。Nishimura等[17]認(rèn)為p38MAPK對腦缺血耐受的產(chǎn)生意義重大。Su等[18]也認(rèn)為p38MAPK有助于缺血預(yù)適應(yīng)。Zhao等[19]通過實驗發(fā)現(xiàn)p38MAPK磷酸化激活而非蛋白表達(dá)量的變化可能參與了小鼠腦低氧預(yù)適應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展過程。Sun等[20，21]研究結(jié)果顯示，磷酸化的p38MAPK在肢體缺血預(yù)處理(LIP)誘導(dǎo)的腦缺血耐受中起著重要的作用，其通過上調(diào)熱休克蛋白70參與腦缺血預(yù)適應(yīng)過程，調(diào)節(jié)各級聯(lián)反應(yīng)影響缺血耐受的神經(jīng)元存活。有研究報道，p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中充當(dāng)調(diào)解員的角色[22]，在特定的大腦區(qū)域的細(xì)胞類型特異性活化p38MAPK可能有助于腦缺血預(yù)適應(yīng)的發(fā)展機(jī)制[23]。另外有研究表明，活化的p38MAPK是缺血預(yù)適應(yīng)的觸發(fā)器之一，如觸發(fā)了HSP27的磷酸化[24]。Marais等[25]也發(fā)現(xiàn)，p38參與缺血預(yù)適應(yīng)引起的CREB(cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白)的磷酸化。

但也有學(xué)者持不同意見，Lliodromitis等[26]報道應(yīng)激活化的p38MAPK會減弱缺血預(yù)處理的保護(hù)作用，其機(jī)制可能與增加血管痙攣有關(guān)。p38MAPK特異性抑制劑SB203580通過抑制p38MAPK的激活有益于預(yù)適應(yīng)的腦保護(hù)效應(yīng)。Yamashita等[27]實驗結(jié)果表明，抑制p38MAPK磷酸化是缺血性神經(jīng)元修復(fù)損傷的重要機(jī)制之一。Qiao等[28]研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)P-p38MAPK的表達(dá)可抑制缺血性腦卒中的炎癥反應(yīng)，縮小腦梗死體積。Cui等[29]也報道下調(diào)p38MAPK的表達(dá)可減輕腦缺血再灌注引起的損傷，改善神經(jīng)功能缺損。Thundyil J等[30]實驗結(jié)果提示，p38MAPK參與了細(xì)胞死亡通路中的信號間轉(zhuǎn)導(dǎo)。

通過廣泛探討p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)目前相關(guān)研究大部分停留在實驗階段，且多集中于兩點(diǎn)：一是預(yù)適應(yīng)是否激活p38MAPK；二是p38MAPK的磷酸化是否具有預(yù)適應(yīng)的腦保護(hù)作用。不難看出，p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的研究尚處于初級階段，p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用如今尚無統(tǒng)一定論。究其原因，可能是不同預(yù)處理方式在不同細(xì)胞區(qū)域激活了不同的同工酶，或因動物種屬不一、實驗條件或檢測技術(shù)不同，也可造成酶活性水平和激活時間的差異。

4展望

腦缺血預(yù)適應(yīng)具有明確的誘導(dǎo)腦缺血耐受保護(hù)效應(yīng)，目前關(guān)于腦缺血預(yù)適應(yīng)的探討人們也做了大量的工作，但由于其作用機(jī)制涉及遞質(zhì)、受體、通道及基因表達(dá)等復(fù)雜的多環(huán)節(jié)生物調(diào)控，且目前對腦缺血預(yù)適應(yīng)過程中p38MAPK通路的上、下游物質(zhì)及這一通路在不同腦區(qū)、不同時相的生物學(xué)作用尚缺乏更為深入、系統(tǒng)的研究，p38MAPK介導(dǎo)的信號通路是一條非常復(fù)雜而又極其重要的信號傳導(dǎo)通路，了解其在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用有著非常重要且深遠(yuǎn)的意義。通過本綜述研究發(fā)現(xiàn)，雖然目前已有的研究成果對p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的確切機(jī)制尚未完全闡明，但其在腦缺血耐預(yù)適應(yīng)中的重要作用是明確的，這為研發(fā)新的有效的腦保護(hù)措施提供了新方向。以往研究結(jié)果出現(xiàn)不一致的原因可能與實驗方法有關(guān)。例如取材部位、評定時間、模型選擇以及腦缺血預(yù)適應(yīng)方式的不統(tǒng)一都可能導(dǎo)致出現(xiàn)不一致的研究結(jié)果，故往后的研究需重視上述因素的可比性。另外，目前免疫印跡仍然是蛋白半定量檢測的重要方法，在每次檢測過程中，包括蛋白濃度測定、調(diào)制一致蛋白、蛋白上樣量、電泳以及轉(zhuǎn)膜時間、抗體反應(yīng)時間以及壓片時間等都應(yīng)該保持一致，確保從每個步驟的固定性以避免由操作不當(dāng)而導(dǎo)致檢測結(jié)果發(fā)生偏差。同時應(yīng)用p38MAPK特異性抑制劑和激動劑以及聯(lián)合核酸技術(shù)，觀察p38MAPK磷酸化激活及抑制激活和過表達(dá)、封閉表達(dá)這幾種不同情況下的蛋白水平對腦缺血耐預(yù)適應(yīng)神經(jīng)保護(hù)作用的影響，將有助于進(jìn)一步明確p38MAPK在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的作用。同時，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)放在進(jìn)一步闡明p38MAPK各級聯(lián)反應(yīng)的功能及生物學(xué)特性，進(jìn)一步認(rèn)識這一復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)信號傳導(dǎo)系統(tǒng)，最終揭示其在腦缺血預(yù)適應(yīng)中的確切作用，將有助于對神經(jīng)保護(hù)藥物的研發(fā)提供更廣闊的思路，為臨床防治缺血性腦血管疾病提供有效手段和理論依據(jù)。

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