p38 MAPK通路在造血系统调节中的作用

李德冠，樊飞跃，孟爱民

(中国医学科学院放射医学研究所、天津市核医学重点实验室，天津 300192)

丝裂原活化激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是哺乳细胞内广泛存在的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是细胞重要的应激通路，在细胞生长、发育、分化、凋亡等许多生理过程中占据重要地位。目前为止，在人体中共发现至少11种亚型，并根据序列一致性分为6个亚族:(a)细胞外调节激酶(extracellular-regulatedkinase，ERK)，包括ERK 1、ERK2;(b)c-Jun N端蛋白激酶(JNK)，包括JNK1、JNK2、JNK3;(c)p38 MAPKs，包括 p38α、p38β、p38γ、p38δ; (d)ERK5;(e)ERK3;(f)ERK7［1－3］。在生物进化过程中，MAPK信号传导的三级激酶级联反应高度保守，三级成员按激活顺序依次为MAPK激酶激酶(MAPKKK)、MAPK激酶(MAPKK)及MAPK。但MAPK在不同的动物、细胞中，表达各不相同。同一类细胞，接受不同刺激时也会激活不同的下游底物。p38 MAPK通路在造血系统受到外界刺激或者各种造血或者生长因子刺激下会激活，并在造血系统发育过程中占据重要地位［4－5］。近年研究发现p38 MAPK在造血干/祖细胞中同样起一定作用，抑制该通路的激活对造血系统疾病如多发性骨髓瘤等有治疗作用。p38 MAPK通路在造血系统中的作用过程如下:

1 p38 MAPK通路

p38 MAPK信号转导通路是介导细胞反应的重要信号系统。Weinstein等［6］研究脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)刺激巨噬细胞后，发现一种分子质量约为38 ku的蛋白快速发生酪氨酸磷酸化。Han等［7］经过努力，于1994年分离和克隆出该蛋白，并命名为p38 MAPK。目前为止，共发现4种亚型，p38α、p38β、p38γ和p38δ。其中p38α和p38β普遍存在于多种生物，包括酵母和哺乳动物细胞，而p38γ主要存在于肌肉组织，p38δ则主要在肾和肺中表达。序列比对结果发现4种p38 4种亚型仅有大约60%的序列一致，说明具有不同功能。在造血系统中，p38 MAPK通路除了在红细胞生成调节中起重要作用外，还参与了粒细胞形成过程中髓系祖细胞的分化与扩增的调节。

1.1 p38 MAPK通路的激活 p38 MAPK通路是一种应激反应通路，它可被不同的外部与细胞内刺激所激活，这些刺激包括渗透压、热休克、各种毒素、UV、辐射、活性氧、细胞因子、端粒缺失、DNA损伤等［8－9］。p38 MAPK的激活与级联反应p38 MAPK的激酶反应信息传递为:细胞受到刺激后，通过某种中间环节使MAPKKK活化，其转而激活MAPKK，后者通过双位点磷酸化调控p38 MAPK的活性。

如同其它丝裂原活化激酶，p38 MAPK通路可被MAPK激酶类所激活，其中最主要的两种为MKK3和MKK6。此外MKK4在一些细胞中对p38的激活也有一些辅助作用。p38 MAPK可被细胞外多种刺激激活，主要原因在于其上游MKK3可被多种刺激激活。研究发现，TAK1、ASK1/MAPKKK5、DLK/MUK/ZPK和MEKK4等均能激活MKK3。此外，Rho家族的Rac1和Cdc42等也能激活p38 MAPK上游通路。

1.2 p38 MAPK通路的底物 p38 MAPK通路激活后，其下游靶点也分布广泛，有转录因子如p53、ATF1/2/6、MEF2A/ C、SAP1、STAT1、Gadd153、Max等，还有蛋白激酶 MSK1、MSK2、MNK1、MNK2、MK2、MK3和 MK5等［10－12］。p38 MAPK通路对其下游的激活，会引发细胞产生炎症或免疫反应，或者导致细胞周期停滞、衰老、凋亡等。近年，Reinhardt等［13］发现除经典的ATM/Chk2及ATR/Chk1通路外，p38 MAPK/MK2复合体也是ATM/ATR下游因子，并与Chk1、Chk2平行作用于检验点。

2 p38 MAPK通路在造血系统中的作用

在造血系统中，p38 MAPK通路在多个发育过程中占据重要地位。Mudgett和Tamura发现p38α(-/-)缺陷型小鼠会在胚胎期E10.5－E12.5间死亡［14－15］。在造血细胞中，p38 MAPK通路可被各类细胞因子如造血因子EPO，骨髓抑制因子IFN-α、IFN-β、TGF-β和TNF-α等激活［4］。通过对红细胞分化过程中p38 4种亚型的mRNA表达分析，发现p38α和p38γ mRNA在造血祖细胞早期及红细胞晚期均表达，而p38δ mRNA仅在红细胞分化后期有表达。与之相反的是p38β在造血祖细胞早期很少表达，在红细胞晚期不表达［16－17］。这说明p38 MAPK通路参与红细胞生成调节。抑制p38 MAPK通路能加强中性白细胞发育，但持续性激活p38 MAPK通路会彻底抑制中性白细胞分化。这说明p38 MAPK通路还参与了髓系祖细胞分化与扩增的调节［4］。

近年来随着研究的深入，逐步发现p38 MAPK在造血干/祖细胞衰老和凋亡中具有重要作用。2003年，Hideshima等［18］研究发现抑制p38 MAPK通路可能治疗多发性骨髓瘤。同年，Meng等［19］首次发现辐射和马利兰都会诱导小鼠HSC发生衰老，进一步研究表明辐射可能依赖于p53-p21途径，而马利兰则可能绕过该途径诱导HSC衰老。2006年，Ito等［20］利用Atm缺陷小鼠发现小鼠HSC功能下降是由于HSC中活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平升高。深入研究发现积聚的活性氧会导致造血干细胞过度增殖分化最终衰竭，其中p38 MAPK通路被激活。

Probin等［21］则发现马利兰诱导细胞衰老同样依赖于活性氧激活p38 MAPK通路。随后进一步研究发现，在活性氧诱导衰老的造血干细胞中，p38、p16、p19表达升高。对造血干细胞加入 BSO(Buthionine sulfoximine)、NAC(N-acetyl-L-cysteine)或者p38 MAPK抑制剂(SB203580)均能降低ROS诱导的p16和p19表达，并且使造血干细胞功能有所恢复。而Jang等［22］通过研究发现ROS较低的造血干细胞功能较强，并且p16基本未表达，p38表达较低。Efstratios等［23］则研究了p38 MAPK通路在骨髓异常增生综合症(myelodysplastic syndrome，MDS)细胞因子介导引起造血抑制中的作用，提示p38 MAPK通路可作为治疗靶点。而有研究发现［24］抑制p38 MAPK通路过度激活可恢复MDS疾病中造血祖细胞的造血功能并能改变骨髓细胞微环境。这都充分说明p38 MAPK通路在造血干/祖细胞衰老和凋亡中占据重要地位。

3 结语

总之，p38 MAPK通路在造血系统中的作用已经进行了广泛研究，其在造血系统的发育过程中占据重要地位已获得确认［25］。但p38 MAPK通路在造血系统面对各种刺激因素后，尤其是在衰老过程中的具体调节机制仍未明确，p38 MAPK的特定作用底物有待进一步确认［26］。通过对 p38 MAPK通路在HSC分化、增殖，存活及衰老过程中的作用机制的研究，可能对临床造血干细胞的应用以及造血系统疾病发病机制研究提供新的思路。

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