P38 MAPK信號(hào)通路在急性肺損傷中作用的研究進(jìn)展*

林 飛，王甜甜，何 義 綜述，潘靈輝 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院麻醉科,南寧 530021)

·綜述·

P38 MAPK信號(hào)通路在急性肺損傷中作用的研究進(jìn)展*

林 飛，王甜甜，何 義 綜述，潘靈輝 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院麻醉科,南寧 530021)

p38絲裂原活化蛋白激酶類；呼吸窘迫綜合征,成人；炎癥；細(xì)胞凋亡

急性肺損傷(acute lung injury，ALI)是住院患者急性呼吸道癥狀的主要原因，據(jù)統(tǒng)計(jì)，有超過10%的ALI患者需進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)病房治療[1]，在美國每年有接近20 000例發(fā)生ALI[2]。而我國ALI的發(fā)病率為38/10萬，且病死率高達(dá)32%～55%，近年來還有逐步增高的趨勢(shì)[3]。ALI的病理生理機(jī)制是肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，使肺泡屏障通透性增加，造成彌漫性的肺間質(zhì)和肺泡水腫及炎性反應(yīng)，表現(xiàn)為彌漫性的滲出和嚴(yán)重的低氧血癥[4]。絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可將胞外刺激信號(hào)傳導(dǎo)至胞內(nèi)乃至其核內(nèi)來調(diào)控基本的細(xì)胞生理過程，在細(xì)胞的生長、增殖、凋亡及分化等生理過程中扮演重要角色。其中，P38 MAPK是MAPK家族中的重要成員之一，在ALI發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[5]，已成為研究 ALI發(fā)病機(jī)制的熱點(diǎn)之一。因此，本文對(duì)P38 MAPK在ALI發(fā)病過程中的作用機(jī)制綜述如下。

1 P38 MAPK信號(hào)通路概述

MAPK是存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路將細(xì)胞外刺激信號(hào)轉(zhuǎn)至細(xì)胞內(nèi)乃至其細(xì)胞核內(nèi)，并在引起細(xì)胞生物學(xué)反應(yīng)(如細(xì)胞增殖、分化及凋亡等)的過程中起著至關(guān)重要的作用。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)MAPK信號(hào)通路主要有：P38 MAPK信號(hào)通路、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)酶(extracellular signal-regulate kinase，ERK)信號(hào)通路、c-jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinase，JNK)信號(hào)通路。其中，P38 MAPK是MAPK信號(hào)通路中的主要成員。

P38 MAPK有4種亞型，由哺乳動(dòng)物基因組編碼表示為α、β、γ和δ。其中P38α是炎性反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)器，它在所有類型的細(xì)胞和組織中廣泛表達(dá)，但是在腦、肝、胰腺的表達(dá)水平比較低。P38β在腦、胸腺和脾中高表達(dá)，但在骨骼肌中不表達(dá)。P38γ在肌肉中表達(dá)非常豐富，在其他組織中的表達(dá)比較少。P38δ在胰腺、腸、腎上腺、腎臟、心臟中表達(dá)水平比較高[6]。P38 MAPK信號(hào)通路是非常保守的三級(jí)磷酸化酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)。大多數(shù)情況下細(xì)胞外刺激信號(hào)與受體特異性結(jié)合后通過MAPK激酶激酶(mitogen activated protein kinase kinase kinase，MKKK)作用于MAPK激酶(mitogen activated protein kinase kinase，MKK)，使其磷酸化活化，而活化的MKK3/MKK6會(huì)作用于P38 MAPK，使其磷酸化活化。而P38 MAPK下游信號(hào)是非常多樣的，可導(dǎo)致超過60種不同的底物蛋白磷酸化[7]。

2 P38 MAPK信號(hào)通路參與ALI的致病機(jī)制

2.1調(diào)控炎性反應(yīng) P38 MAPK在炎性反應(yīng)中的作用是在對(duì)小鼠使用抗炎藥物SB203580后首次發(fā)現(xiàn)的，表現(xiàn)為抑制脂多糖誘導(dǎo)單核細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子(tumour necrosis factor，TNF)、膿毒癥和內(nèi)毒素休克，被確定為蛋白激酶P38α/β[8]。有實(shí)驗(yàn)表明，阻斷P38 MAPK信號(hào)通路可以減輕急性呼吸窘迫綜合征發(fā)病過程中失控的炎性反應(yīng)，進(jìn)而有效地保護(hù)肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞[9]。劉明偉等[10]的實(shí)驗(yàn)表明，阿伐他汀可通過抑制P38 MAPK的表達(dá)，進(jìn)一步地抑制TNFα、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等炎癥介質(zhì)及核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活化，使百草枯中毒大鼠肺組織損傷明顯減輕。Zheng等[11]的實(shí)驗(yàn)研究表明，使用SB239063抑制p38α和β可抑制白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)的表達(dá)，減輕炎性反應(yīng)從而保護(hù)由腸缺血再灌注引起的ALI。而在P38γ/δ雙缺失的小鼠中受到脂多糖刺激后，表現(xiàn)為TNF顯著減少及更加的耐受內(nèi)毒素引起的損傷[12]。這說明P38 MAPK的4種亞型在ALI的炎性反應(yīng)中均有著復(fù)雜的作用機(jī)制。

P38 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路還可通過P38 MAPK-MK2/MK3-TTP軸來快速上調(diào)哺乳動(dòng)物的炎癥[13]。P38 MAPK活化后可使絲裂原活化蛋白激酶激活蛋白酶2/3(mitogen-activated protein kinase-activated protein kinase-2/3，MK2/MK3)磷酸化，而活化的MK2/MK3可使鋅指蛋白(tristetraprolin，TTP)磷酸化活化，增強(qiáng)TNF-α的穩(wěn)定性和刺激細(xì)胞因子mRNA的翻譯。Menon等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，在炎性反應(yīng)中還存在著一種新的正反饋循環(huán)，即腫瘤進(jìn)展軌跡2(tumor progression locus 2，TPL2)激活MKK3/6，活化的MKK3/6可使P38 MAPK磷酸化活化，活化的p38γ/δ又能使TPL2維持穩(wěn)態(tài)水平，從而形成一種正反饋來加快炎性反應(yīng)。Ittner等[15]的研究認(rèn)為P38δ可通過抑制1型多囊腎病基因(polycystic kidney disease gene 1，PKD1)的活性，控制中性粒細(xì)胞在體內(nèi)的募集和趨化性，進(jìn)而可能對(duì)肺組織損傷的程度起決定性作用。

2.2調(diào)控細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是促進(jìn)凋亡信號(hào)裂解和激活半胱天門冬蛋白酶(cysteine aspartatespecific proteinase，Caspase)的一個(gè)高度管制的過程，它是ALI發(fā)病過程中的一個(gè)重要的病理特征。通過抑制Caspase的活性來抑制細(xì)胞凋亡可防止肺損傷，表明在細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)的肺損傷中Caspase的激活是不可缺少的[16]。研究表明，抑制P38 MAPK可以抑制Caspase3/7的活性來防止體內(nèi)的細(xì)胞凋亡[17]。MK2是P38 MAPK的直接下游底物，也是熱休克蛋白(heat shock protein 25/27，HSP25/27)磷酸化的直接上游信號(hào)。Damarla等[18]的研究表明，小鼠受到脂多糖刺激后可激活p38-MK2-HSP25/27信號(hào)通路和凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，凋亡級(jí)聯(lián)活化后促使Caspase3轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核導(dǎo)致細(xì)胞凋亡發(fā)生肺損傷；在MK2-/-的小鼠中，MK2的缺失可以使Caspase3滯留在細(xì)胞質(zhì)中，從而保護(hù)其免受脂多糖引起的血管通透性升高和細(xì)胞凋亡的影響。

2.3調(diào)節(jié)內(nèi)皮通透性 ALI的特點(diǎn)是肺血管通透性增加，伴隨著肺泡液體清除能力降低，血管的滲漏、肺水腫、炎性反應(yīng)均與內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[19]。微管作為細(xì)胞骨架的重要組成部分，保障著內(nèi)皮功能的正常運(yùn)作，它具有調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和有絲分裂、維持細(xì)胞形態(tài)及保證細(xì)胞器的運(yùn)輸?shù)榷喾N功能。微管組裝/拆卸和空間重排的動(dòng)態(tài)改變是內(nèi)皮屏障通透性增加的主要原因[20]。其中，微管相關(guān)蛋白4(microtubule-associated protein 4，MAP4)可促進(jìn)微管蛋白裝配，對(duì)維持微管細(xì)胞骨架和細(xì)胞間的連接結(jié)構(gòu)是重要的。有研究表明，P38 MAPK是缺氧導(dǎo)致細(xì)胞MAP4磷酸化的上游激酶[21]。Li等[22]用脂多糖刺激人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞在體外模仿炎癥引起的內(nèi)皮損傷，證實(shí)了在由炎癥引起的ALI中，P38 MAPK作為上游激酶，促進(jìn)MAP4磷酸化誘導(dǎo)微管蛋白的解離，這種磷酸化后引起微管解聚和血管通透性升高；使用P38 MAPK抑制劑SB203580后，抑制了MAP4磷酸化及其相應(yīng)微管蛋白的解離，促進(jìn)了微管的重塑，并降低了血管通透性。然而脂多糖是如何誘導(dǎo)微管分解從而調(diào)節(jié)內(nèi)皮屏障功能尚有待進(jìn)一步研究。

3 對(duì)ALI的藥物研究現(xiàn)狀

針對(duì)控制炎性反應(yīng)以減輕器官損傷的藥物干預(yù)研究一直是臨床研究的熱點(diǎn)。改進(jìn)的P38 MAPK抑制劑已經(jīng)合成并且進(jìn)入Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗(yàn)中，不幸的是，大多數(shù)的臨床試驗(yàn)表明P38 MAPK抑制劑顯示缺乏顯著療效或存在明顯的不良反應(yīng)，包括皮疹、肝毒性等。因此，這些抑制劑至今尚未進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)[23]。P38 MAPK抑制劑臨床試驗(yàn)失敗可能與抑制p38阻礙了上游相關(guān)蛋白激酶的反饋控制有關(guān)，這種反饋調(diào)節(jié)的缺失可導(dǎo)致P38 MAPK、JNK和NK-κB等因子的激活，進(jìn)而導(dǎo)致炎性反應(yīng)的失控[24]。而急性呼吸窘迫癥的治療藥物，如糖皮質(zhì)激素、他汀類藥物、N-乙酰半胱氨酸、前列腺素 E1、肺泡表面活性物質(zhì)、β腎上腺素受體等被發(fā)現(xiàn)雖具有改善短期的臨床療效作用，但缺乏降低患者病死率、改善患者遠(yuǎn)期生活質(zhì)量的充分證據(jù)，還需要臨床大規(guī)模多中心對(duì)照研究的進(jìn)一步證實(shí)[25]。

綜上所述，P38 MAPK可通過調(diào)控炎性反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、內(nèi)皮通透性等途徑參與ALI的發(fā)生、發(fā)展。但是P38 MAPK抑制劑的臨床試驗(yàn)失敗提示需要更加深入研究P38 MAPK在肺損傷過程中的復(fù)雜機(jī)制，以及其與其他信號(hào)通路之間存在的多層次、交叉的相互作用，從而為ALI的治療提供新的方向。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.35.041

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81560018)；廣西醫(yī)療衛(wèi)生適宜技術(shù)研究與開發(fā)課題資助項(xiàng)目(S201418-05)。

林飛(1979-)，副主任醫(yī)師，博士，主要從事圍術(shù)期肺損傷防治的基礎(chǔ)和臨床研究。

R563

A

1671-8348(2017)35-5023-03

2017-03-18

2017-06-26)