p38丝裂原激活蛋白激酶在脑缺血预适应中的作用研究近况

p38丝裂原激活蛋白激酶在脑缺血预适应中的作用研究近况

陈炜1，刘泰1，李丹2

(1.广西中医药大学第一附属医院，广西 南宁 530023；2.广西桂平市中医医院，广西 桂平 537200)

摘要：缺血预适应是机体对缺血性损伤的一种内源性保护机制。近来研究发现，p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)的激活参与了脑缺血预适应的发生发展过程。关于p38MAPK在脑缺血预适应中的作用,报道的结果并不一致。本文就近十余年来p38MAPK在脑缺血预适应中的作用进展进行综述。

关键词：p38丝裂原激活蛋白激酶；信号通路；脑缺血预适应

基金项目：广西自然资金项目(No.2011GXNSFA018180);广西攻关项目(No.桂科攻11107009-1-11)

作者简介：陈炜，男，研究方向：脑血管疾病的中西医结合临床，E-mail：liutai590216@163.com

通讯作者：刘泰，男，主任医师，教授，研究方向：神经系统疾病，特别是脑血管疾病的中西医结合临床、科研和教学工作，Tel:0771-5848502,E-mail：liutai590216@163.com

中图分类号：R743.3文献标识码：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

脑缺血预适应(ischemic preconditioning,IPC)是神经细胞对抗缺血刺激而产生的一种内源性保护机制，即通过预先短暂、非致死性缺血刺激,从而使其诱导产生对随后的更严重甚至致死性缺血具有防御和保护效应的脑缺血耐受(brain ischemic tolerance，BIT)现象[1]，但因脑缺血预适应本身的有创性以及受到医学伦理的限制，难以在临床中实施，故研究脑缺血预适应的机制，通过药物进行内源性诱导成为了神经科领域的研究热点。缺血预适应可启动细胞内的信号转导通路，起到神经保护作用[2]。但p38MAPK作为众多信号转导通路的中转站，近年来研究发现其在脑缺血预适应的神经保护作用机制中发挥了重要的作用，但以往的相关研究存在不一致的研究结果，探讨p38MAPK在脑缺血预适应中的确切作用，有助于研究药物诱导的预处理方法，为脑保护的治疗提供新的途径。本文就p38MAPK在脑缺血预适应中的作用研究进展做一综述。

1p38MAPK的组成与分布

丝裂原激活蛋白激酶 (MAPKs) 是一类丝氨酸/苏氨酸磷酸化激活的蛋白激酶,是细胞内的重要信息传递者，可将细胞外刺激信号传递至细胞核，参与调控相关基因表达、细胞分裂、生长、凋亡等[3]。主要包括细胞外信号调节激酶(extracellular signa1-regulated kinases，ERK)、c-jun氨基末端激酶(c-jun terminal kinase，JNK)、p38MAPK等MAPK亚族。p38MAPK 作为丝裂原激活蛋白激酶的其中一员，由相对分子质量为 38×103的钙结合蛋白组成。目前已明确发现有4种亚型：p38α、p38β、p38γ及p38δ，可分为6种异构体：p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ 和 p38δ。p38α表达较为广泛，主要分布于小脑、肝脾脏、骨髓、甲状腺中;p38β 主要在大脑和心脏有较高的水平;p38γ 主要在骨骼肌;而 p38δ 可以在肺、肾、肠及大部分腺体中检测到[4]。

2p38MAPK信号通路的激活

紫外线、细胞因子、渗透压变化、生理应激等均可激活p38MAPK[5]。作为连接细胞膜表面受体与决定性基因表达之间的重要信号调节酶，p38MAPK 被特定的 MEK 在苏/酪氨酸双位点上磷酸化和激活后迅速从胞浆内转位入核，激活其下游底物。研究发现[4,5]ATF-2、EIk-1、CHOP10、MEF2C、Sap1、NF-κB 等转录因子，MAPK激活蛋白激酶2和3(MAPKAPK-2，3)及 caspase 家族成员等均参与p38MAPK活化后诱导的酶促级联反应，进而调节细胞周期及促进细胞增殖、分化以及细胞凋亡。p38MAPK在机体各组织中因刺激因素的不同表现出多种多样的生物学效应。Jun等[6]研究发现，激活p38MAPK/ATF-2和TOR/p70 S6途径可有效减少脂肪细胞中的脂质沉积。Glaude等[7]通过实验发现，黄烷醇的代谢物可通过介导p38MAPK和p65-NF-κB的表达以减少单核细胞黏附，有助于保护血管内皮细胞的完整性。此外，有报道称p38MAPK的磷酸化可诱导胰腺癌细胞的凋亡[8]。

3p38MAPK在脑缺血预适应中的表达与作用

缺血预适应现象可见于机体多种脏器中，其中脑部缺血预适应现象最先被描述。早于1990年日本学者首次在蒙古沙鼠前脑缺血模型中观察到，预先给动物轻微、短时而不至于引起神经元死亡的脑缺血刺激，可提高脑组织对后续较严重缺血的耐受能力。这种脑缺血耐受是一种强有力的内源性神经保护机制，可提高神经细胞对缺血性损害的抵抗力，使其在蒙受较严重的缺血状态下减轻损伤，保持存活，保证恢复血液供应后神经细胞仍具有正常生理功能。脑缺血预适应分为早期预适应与延迟预适应两个时相[9]，前者预处理后数分钟内产生，并可以持续几小时；后者通常是在刺激几个小时后产生，并可持续几天至几周,是脑缺血预适应的主要模式[10]。p38MAPK作为诱导内源性保护机制形成的信使因子[11]，其在脑缺血预适应中的表达情况越来越受到人们的重视。Kovalska等[1]研究发现，p38MAPK的表达具有时间依赖性，预缺血组大鼠全前脑缺血区再灌注1 h后开始出现p38蛋白水平下降，但与假手术组比较无统计学差异，于3 h降至53%，且表达低峰于再灌注24 h后出现。Zhao等[2]通过实验观察到，缺血预适应组小鼠脑围梗死区6 h后出现磷酸化的p38MAPK表达增多，但总p38MAPK蛋白水平保持不变。然而，也有学者报道丝裂原激活蛋白激酶信号通路包括p38MAPK不参与脑缺血耐受过程[12]。

缺血预适应可调动机体自身保护机制，减轻后续较长时间的缺血缺氧所引起的损害及提高损伤后功能的修复[1,13,14]。对IPC保护作用机制的研究，尤其是对调节 IPC信号传导通路的探讨，是近年研究的热点。已有大量文献报道p38MAPK在脑缺血预适应中扮演了重要角色[15]，但是目前的研究还存在争议,尤其关于p38MAPK的活化是否具有神经保护作用还未能完全肯定。Thornton等[16]研究发现，通过活化p38MAPK有助于减轻氧化应激，减少神经元死亡。Nishimura等[17]认为p38MAPK对脑缺血耐受的产生意义重大。Su等[18]也认为p38MAPK有助于缺血预适应。Zhao等[19]通过实验发现p38MAPK磷酸化激活而非蛋白表达量的变化可能参与了小鼠脑低氧预适应的发生、发展过程。Sun等[20，21]研究结果显示，磷酸化的p38MAPK在肢体缺血预处理(LIP)诱导的脑缺血耐受中起着重要的作用，其通过上调热休克蛋白70参与脑缺血预适应过程，调节各级联反应影响缺血耐受的神经元存活。有研究报道，p38MAPK在脑缺血预适应中充当调解员的角色[22]，在特定的大脑区域的细胞类型特异性活化p38MAPK可能有助于脑缺血预适应的发展机制[23]。另外有研究表明，活化的p38MAPK是缺血预适应的触发器之一，如触发了HSP27的磷酸化[24]。Marais等[25]也发现，p38参与缺血预适应引起的CREB(cAMP应答元件结合蛋白)的磷酸化。

但也有学者持不同意见，Lliodromitis等[26]报道应激活化的p38MAPK会减弱缺血预处理的保护作用，其机制可能与增加血管痉挛有关。p38MAPK特异性抑制剂SB203580通过抑制p38MAPK的激活有益于预适应的脑保护效应。Yamashita等[27]实验结果表明，抑制p38MAPK磷酸化是缺血性神经元修复损伤的重要机制之一。Qiao等[28]研究发现下调P-p38MAPK的表达可抑制缺血性脑卒中的炎症反应，缩小脑梗死体积。Cui等[29]也报道下调p38MAPK的表达可减轻脑缺血再灌注引起的损伤，改善神经功能缺损。Thundyil J等[30]实验结果提示，p38MAPK参与了细胞死亡通路中的信号间转导。

通过广泛探讨p38MAPK在脑缺血预适应中的作用机理，发现目前相关研究大部分停留在实验阶段，且多集中于两点：一是预适应是否激活p38MAPK；二是p38MAPK的磷酸化是否具有预适应的脑保护作用。不难看出，p38MAPK在脑缺血预适应中的研究尚处于初级阶段，p38MAPK在脑缺血预适应中的作用如今尚无统一定论。究其原因，可能是不同预处理方式在不同细胞区域激活了不同的同工酶，或因动物种属不一、实验条件或检测技术不同，也可造成酶活性水平和激活时间的差异。

4展望

脑缺血预适应具有明确的诱导脑缺血耐受保护效应，目前关于脑缺血预适应的探讨人们也做了大量的工作，但由于其作用机制涉及递质、受体、通道及基因表达等复杂的多环节生物调控，且目前对脑缺血预适应过程中p38MAPK通路的上、下游物质及这一通路在不同脑区、不同时相的生物学作用尚缺乏更为深入、系统的研究，p38MAPK介导的信号通路是一条非常复杂而又极其重要的信号传导通路，了解其在脑缺血预适应中的作用有着非常重要且深远的意义。通过本综述研究发现，虽然目前已有的研究成果对p38MAPK在脑缺血预适应中的确切机制尚未完全阐明，但其在脑缺血耐预适应中的重要作用是明确的，这为研发新的有效的脑保护措施提供了新方向。以往研究结果出现不一致的原因可能与实验方法有关。例如取材部位、评定时间、模型选择以及脑缺血预适应方式的不统一都可能导致出现不一致的研究结果，故往后的研究需重视上述因素的可比性。另外，目前免疫印迹仍然是蛋白半定量检测的重要方法，在每次检测过程中，包括蛋白浓度测定、调制一致蛋白、蛋白上样量、电泳以及转膜时间、抗体反应时间以及压片时间等都应该保持一致，确保从每个步骤的固定性以避免由操作不当而导致检测结果发生偏差。同时应用p38MAPK特异性抑制剂和激动剂以及联合核酸技术，观察p38MAPK磷酸化激活及抑制激活和过表达、封闭表达这几种不同情况下的蛋白水平对脑缺血耐预适应神经保护作用的影响，将有助于进一步明确p38MAPK在脑缺血预适应中的作用。同时，今后的研究重点应放在进一步阐明p38MAPK各级联反应的功能及生物学特性，进一步认识这一复杂的网络信号传导系统，最终揭示其在脑缺血预适应中的确切作用，将有助于对神经保护药物的研发提供更广阔的思路，为临床防治缺血性脑血管疾病提供有效手段和理论依据。

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