p38-MAPK信号通路对牙髓干细胞生物性能的影响

李 伟 胡红梅

(井冈山大学临床医学院口腔系，江西 吉安 343000)

牙髓干细胞(DPSC)作为一种成体干细胞，在牙髓组织损伤的自我修复过程中起重要作用，牙髓和牙本质组织损伤修复的过程受到多种细胞外基质分子网络调控〔1〕。DPSC在增殖、分化、迁移、凋亡及细胞周期的运行过程中，DPSC内的一些信号通路被激活，包括细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)信号通路、c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路、p38-促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Wnt/β-链蛋白(catenin)信号通路等，p38-MAPK信号通路在转导细胞外信号通路中发挥重要作用，是MAPK家族控制炎症反应最重要的成员，它可因炎症刺激、内霉素和渗透压而激活，从而调控DPSC的迁移、归巢、分化和凋亡，并在牙本质牙髓复合体损伤修复过程中发挥重要作用〔2,3〕。本文综述p38-MAPK信号通路对DPSC生物性能的影响。

1 p38-MAPK信号通路的生物学特性

p38-MAPK分子量为38 kD，由360个氨基酸残基组成，具有6 个亚型：p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ。p38α、p38β 在人体各种组织中均有发现，p38γ主要存在于骨骼肌中，p38δ 则多见于各种腺体组织中〔4〕。p38-MAPK 信号通路的激活需要苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)同时被磷酸化，激活后的p38-MAPK信号通路可通过调控下游转录因子来表达其活性，包括转录因子(ATF)-2、ATF-1、ELK-1、转录因子GADDl53、肌细胞增强因子(MEF)2C、MEF2A等，进而对细胞增殖、分化、迁移、凋亡等进行调节。p38-MAPK信号通路主要通过MAPK激酶激酶(MAPKKK)、转化生长因子-β-活化激酶(TAK)及MLK和ASK、MAPK激酶(MAPKK)(MKK3和MKK6)和MAPK这3个激酶反应向细胞内传递信号，p38-MAPK信号通路各亚型都包含有维持激酶活性所必需的TGY双磷酸化基，但这些激酶组织的上游激酶下游底物不同，因此，各个亚型的p38-MAPK信号通路在细胞生物功能中调节不同的生物学效应〔5,6〕。

2 p38-MAPK信号通路调控DPSC的迁移

细胞迁移是指细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质梯度后产生移动，表现为细胞头部伪足的延伸、新的黏附建立、细胞体尾部收缩在时空上的交替过程，是活细胞在多种信号系统的精密调节下的一种运动形式，细胞骨架及其结合蛋白是这一过程的物质基础，人体发育和机体各种反应包括伤口愈合中都涉及细胞迁移。牙髓组织伤口愈合是一个非常复杂的反应过程，其中一个主要的生理反应就是DPSC朝损伤处迁移，并协调DPSC增殖和矿化的步骤，最终形成修复性牙本质〔7，8〕。有研究发现人类生长因子(HGF)在DPSC中激活了p38-MAPK信号通路，DPSC中p38-MAPK信号通路的阻断显著降低细胞碱性磷酸酶活性，P38抑制剂促进了HGF诱导的DPSC迁移〔9，10〕。研究表明，MAPK家族中不同的激酶都能调节细胞迁移，机制各不相同，MAPK通过磷酸化MAPK活化蛋白激酶(MAPKAP)2/3调节迁移，这对迁移的方向性很重要〔11〕。研究表明，p38-MAPK信号通路信号途径参与了DPSC迁移抑制反应〔12〕，Samuelsen等〔13〕也有相似结果，究其原因，这些相互矛盾的结果与其治疗持续时间、细胞培养条件和细胞类型有关。

3 p38-MAPK信号通路调控DPSC增殖

细胞增殖是每个生物体的基本特征，细胞以分裂的方式进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。DPSC是牙髓组织中唯一具有再生能力的细胞，通常是静止不动的，在机械损伤情况下增殖以恢复牙本质。牙本质组织的修复依赖于DPSC静止和DPSC增殖之间的平衡〔14，15〕。目前已被证明，肿瘤坏死因子α和其他炎性因子可以激活DPSC，刺激其增殖，以应对细菌感染，且p38-MAPK信号通路控制成牙质细胞增殖，有研究从DPCS总数增殖情况证实了p38-MAPK信号通路的增殖作用，为了进一步揭示内在原因，从不同动力学进行研究，发现24～48 h相比未经处理DPCS，经过p38-MAPK信号通路处理的DPSC增殖有所增加，延长到144 h后，p38-MAPK信号通路继续刺激DPCS增殖活性〔16〕。Lv等〔17〕研究发现激活p38-MAPK信号通路可以促进DPSC增殖。 Clark等〔18〕也认为，p38-MAPK信号通路在DPSC静止和增殖之间的平衡起主要作用，它能激活信号转导和转录激活因子(STAT)3，增加DPSC有丝分裂，维持其自我更新，提高增殖效果。研究发现，p38-MAPK信号通路的抑制却刺激了造血干细胞在体外扩张，增加体内再生能力〔19〕，而且，Lange等〔20〕也认为活性氧诱导p38-MAPK信号通路损害造血干细胞的自我更新，显示p38-MAPK信号通路的双重作用，即可以促进或抑制细胞增殖，机制尚不清楚。

4 p38-MAPK信号通路调控DPSC的分化

细胞分化过程非常复杂，生物体各种细胞在形态、结构和功能上有明显差异，与细胞分化有关。DPSC的重要生物学特征就是可以体外分化为成牙本质样细胞，并形成修复性牙本质，最终修复损伤牙髓组织，在此过程中矿化的特异性蛋白表达量也同步增加。付蕾等〔21〕发现DPSC矿化结节形成减少，矿化相关基因表达牙本质涎磷蛋白(DSPP)、骨桥蛋白(OPN)、碱性磷酸酶(ALP)显著降低，说明 p38-MAPK 抑制剂降低了DPSC向成牙本质的分化，同时，证明 p38-MAPK信号通路参与了DPSC 定向分化过程，并在其中发挥正反馈作用。Simon等〔22,23〕研究表明，p38-MAPK信号通路是通过p38的磷酸化刺激DPSC分化为成牙本质细胞并且形成第三期牙本质。p38-MAPK能够灭活糖原合成酶激酶(GSK)3和STAT3，维持DPSC的自我更新而抑制其分化，然而，通过抑制STAT3，p38-MAPK信号通路还可以刺激MEPE表达和DPSC分化，p38-MAPK这种下调STAT3活性影响DPSC不同分化的能力还有待进一步研究〔16,24〕。Zhang等〔25～27〕认为天然矿化支架作为极具吸引力的支架结构，可通过p38-MAPK信号通路促进DPSC的成牙本质细胞分化，表明在以后的牙齿组织再生研究中，支架材料的选择将具有重要作用。

综上，p38-MAPK信号通路对DPSC生物学性能均有不同程度的影响，但其分子学机制尚不清楚，目前，口腔医学的研究热点集中在修复牙本质的形成和牙髓组织的损伤修复，进一步研究p38-MAPK信号通路参与调控DPSC的生物学性能，将为牙髓组织的损伤修复机制提供明确的研究方向，并对临床上活髓保存治疗提供坚实的基础研究素材。