p38MAPK与疾病关系的研究进展＊

何 丹，任朋亮，范雪娇综述 刘 戟审校

（1.四川中医药高等专科学校药学与检验系，四川 绵阳 621000；2.四川大学华西基础医学与法医学院，四川 成都 610041）

p38丝裂原激活蛋白激酶（p38MAPK）是高度保守的丝氨酸／苏氨酸丝裂原激活蛋白激酶（mitogen－activated protein kinase，MAPK）家族成员，其主要功能是将胞外的信号传递至胞内，调节细胞的生命活动。p38MAPK与c－Jun N－末端激酶（JNK）并称为应激活化的蛋白激酶（stress－activated protein kinases，SAPKs），它们往往被一些环境应激刺激和细胞因子激活，进而引发炎症反应。过度的炎症反应会导致多种疾病，MAPK通路尤其是p38MAPK已成为抗炎疗法中重要的潜在靶点［1］。随着研究的深入，证实p38MAPK在细胞周期、细胞凋亡、分化和衰老等生命活动中的均起重要作用。本文聚焦p38MAPK的生物学功能及其在疾病进程中的作用，阐明其在各种急性、慢性疾病治疗中的重要意义。

1 p38MAPK转导通路概述

在人体中发现了p38MAPK的α、β、γ和δ四种亚型，序列同源性超过60%，但在不同的组织中其表达、上游激活物和下游效应物都存在明显差异。p38MAPKα、β几乎在所有的组织中均有表达，调节细胞基本的生命活动，并且在应激反应中起主要作用，而p38MAPKγ主要在肺、胰腺、肾脏、睾丸和表皮组织中表达，p38MAPKδ在骨骼肌、心脏和胸腺中含量丰富，调控细胞的糖代谢。

p38MAPK的特异抑制剂是吡啶咪唑类化合物，这些抑制剂可以阻断p38MAPK的激活。p38MAPK的α、β亚型对这些抑制剂敏感，而p38MAPKγ和δ对抑制剂则不敏感［2］。p38MAPK不同亚型在疾病进程中的具体调控机制尚不明确。在小鼠的卵黄囊和胚胎时期，p38MAPKα的先天缺失会导致胎盘发育异常和血管生成畸形，引起胚胎死亡。而单个敲除p38β、γ、δ或是对p38γ和δ双敲除，胎鼠则可以存活，不会表现出明显的生理功能异常［3］。

p38MAPK在去磷酸化状态下无活性。当细胞受到各种刺激时，MKK3和MKK6能够迅速介导p38MAPK磷酸化，导致蛋白质空间构象改变，促进ATP和底物结合［2］。磷酸化的p38MAPK可活化一系列底物如转录因子、蛋白激酶、胞浆和胞核蛋白等，引发炎症反应、细胞分化、细胞周期停滞、凋亡、衰老、细胞因子产生以及RNA剪接调控等，且这种活化作用通常具有组织细胞特异性。持续长时间磷酸化会引起细胞凋亡，相反短暂磷酸化与生长因子的作用有助于促进细胞存活［4］。信号持续时间受磷酸酶调控，磷酸酶可被磷酸化的p38MAPK激活，形成负反馈调节环路。与其他不同信号转导通路交汇也会影响p38MAPK的作用及其对细胞命运的导向［5］。

2 p38MAPK与疾病的关系

2.1 p38MAPK与炎症

2.1.1 类风湿性关节炎 类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种常见自身免疫性疾病。四种p38MAPK亚型在类风湿性关节炎的滑膜中均有表达，其中p38MAPKα的表达最高。针对类风湿性关节炎的研究主要集中于p38α和β的生物学性质，以及其小分子抑制剂作用的特异性［6］。

p38MAPK－TNF通路被认为是类风湿性关节炎发病过程中的一个关键步骤。虽然只有三分之一的患者对抗TNF的治疗反应良好，但同样只有大概三分之一的TNF诱导表达依赖于p38MAPK途径［7］。TNF不仅与风湿性关节炎中骨和软骨的破坏有关，还能抑制树突细胞从滋养层分化，阻碍软骨的生成［8］。除了 TNF，p38MAPK 还能影响白介素IL－1β和IL－6以及其他一些炎症因子的产生，使类风湿性关节炎的炎症反应进一步加强。在类风湿性关节炎的小鼠模型中主要由MKK3负责p38MAPK的活化，但在人类类风湿性关节炎中，MKK3和MKK6都起到活化p38MAPK的作用［9］。研究者还发现由于小鼠缺乏 MAPK活化的蛋白激酶2（MAPKAP2，一种p38MAPK直接磷酸化的主要底物），因此对胶原引起的关节炎有一定的抵抗力［10］，说明抑制 MAPKAP2对类风湿性关节炎的治疗可能具有重大意义。

2.1.2 哮喘 哮喘是一种慢性呼吸系统疾病。与类风湿性关节炎等不同，炎症反应主要是由Th2和Th17细胞引起的，而P38MAPK是Th2依赖的细胞因子IL－4和IL－13的重要调节物，诱导肺上皮细胞产生单核细胞趋化蛋白 MCP－1，促进肥大细胞分 泌IL－9［11］。MAPKAP2 敲除小鼠研究显示，MAPKAP2是哮喘中p38MAPK作用的重要下游底物［12］，可能成为未来哮喘治疗中的一个重要靶点。尽管大量的研究显示哮喘是Th2依赖的疾病，但也有证据表明p38MAPK参与了哮喘中Th1细胞因子的应答反应，此外p38MAPK对引起过敏性哮喘的几种细胞因子如CXCL8、Eotaxin、CCL2和GM－CSF也有激活作用［13］。

2.2 p38MAPK与心血管疾病 p38MAPK的活化在心血管疾病的进程中具有两面性。首先，p38MAPK信号通路的活化能引起心肌细胞功能障碍，使心肌细胞发生拮抗性生长，造成缺血再灌注损伤。因此p38MAPK活性抑制对于心脏有一定的保护作用［14］；其次，在受损心脏组织的重塑过程中（比如在心肌梗死之后），p38MAPKα发生活化；最后，在动脉粥样硬化中，巨噬细胞充满脂质，也是由p38MAPK依赖的氧化性低密度脂蛋白（oxLDL）摄入引起的［15］。

2.3 p38MAPK与癌症 来自基因敲除细胞系和小鼠模型的研究表明p38MAPK通路失活能促进细胞转化以及细胞发生癌变。p38MAPK的活化能够抑制有害表型的发展。p38MAPK的肿瘤抑制活性可以在绝大程度上归因于p38MAPKα和β亚型对G0、G1／S和G2／M细胞周期检查点的控制，促进细胞生长停滞，诱导细胞凋亡和衰老［16］。p38MAPK通路的失活能够增强细胞转化，而该通路的激活则对细胞的存活和增殖起负调控作用。p38MAPK抑制肿瘤形成的能力并不总是依赖于降低细胞增殖和促进细胞凋亡，还与调整细胞迁移等有关［17］。研究表明，化疗药物对肿瘤细胞凋亡的介导作用也受到p38MAPK活性的影响，说明p38MAPK途径的抗癌作用为增强化疗效果提供了一个全新的治疗策略［18］。虽然p38MAPK途径是一种抑癌通路的观点已经得到证明，但是其不同亚型在癌症发生中的特殊功能还有待于进一步研究。

2.4 p38MAPK与神经退行性疾病 神经细胞中p38MAPK通路的异常与许多神经系统退行性疾病有关，比如阿兹海默病（Alzheimer’s disease）、亨廷顿病（Huntington’s disease）、肌萎缩性侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis）、多发性硬化症（multiple sclerosis）和帕金森病（Parkinson’s disease）等。p38MAPKα和β在脑组织中均有表达，在神经退行性疾病的动物模型中呈活化的状态，导致一系列生理学特性改变，激活敏感基因的表达，产生神经毒性。

p38MAPK诱导的炎性细胞因子前体释放可能与阿兹海默病的发病有关。体外研究表明，Tau蛋白是p38MAPKγ和δ的良好作用底物，p38MAPK的磷酸化水平与Tau蛋白沉积有关。Tau蛋白的磷酸化加速了微管的组装，而Tau蛋白依赖的神经纤丝堆积是Tau病变的一个标志性改变［19］。p38MAPK的其他作用底物还有 MAPKAPK2、c－Jun和 ATF2［20］。以上证据表明特异性的p38MAPK亚型和神经退行性疾病的发病密切相关假，p38MAPK是神经退行性病变治疗的潜在位点。当然，在人类疾病临床治疗中p38MAPK相关抑制剂能否通过血脑屏障是评估疗效的一个重要指标。

2.5 p38MAPK与糖尿病 血糖过高促进活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）产生，导致氧化应激增强，ROS与抗氧化剂的平衡被打破，是糖尿病发生的病原学因素之一［21］。在Ⅰ、Ⅱ型糖尿病中均发现了p38MAPK信号转导通路增强，而且与后期的并发症（比如ROS介导的神经病变和肾脏疾病）密切相关［22］。用p38MAPK的抑制剂SB 203580治疗糖尿病小鼠的研究证实其对运动神经和感觉神经的传导速度有明显的改善作用，而且在糖尿病小鼠的血管平滑肌细胞中SB 203580能够引发抗炎反应［23］，说明p38MAPK通路为糖尿病的治疗和预防并发症的发展提供了重要的潜在治疗靶点。

2.6 p38MAPK与眼部疾病 p38MAPK作为一种多功能的信号转导通路与眼部组织细胞的生命活动密切相关。首先，p38MAPK参与了眼部创伤的愈合过程，当创伤作为一种强的生物因子刺激信号作用于角膜之后，p38MAPK通路被迅速激活，控制多种转录因子的表达，一方面促进细胞的增殖分化和迁移，修复损伤组织［24］，另一方面诱导单核巨噬细胞产生IL－1、IL－4、IL－6等炎症因子，活化中性粒细胞，加重局部组织的炎症反应。此外，p38MAPK还能促进结膜愈合过程中的纤维化反应，抑制p38MAPK可有效减轻结膜术后或创伤后的瘢痕化［25］。其次，p38MAPK还参与了多种眼科疾病的发病过程。在白内障中，随着生物体年龄的增长，房水和晶状体中的氧自由基浓度升高，机体氧化／抗氧化的平衡被打破，激活p38MAPK信号传导通路，促使晶状体上皮细胞中的卵磷脂含量降低，破坏细胞结构，诱导细胞凋亡，进而使晶状体发生病变［26］。在青光眼中，氧化应激可引起视网膜神经节细胞发生受体依赖的凋亡，同时还可以损伤细胞线粒体，线粒体失调会进一步增加细胞内 ROS堆积，启动 p38MAPK 通路［27，28］。p38MAPK诱导星形细胞分泌TNFα，TNFα不仅能直接损伤视网膜神经节细胞，还能反过来作用于星形细胞，使其产生大量具有细胞毒性的NO，对视网膜神经节细胞造成不可逆的损伤［29，30］。p38MAPK对眼部组织的严密调控作用，使其为眼科疾病的治疗和预防提供思路和方法。

3 p38MAPK临床治疗的机遇和挑战

由于p38MAPK通路在众多疾病过程中都发生了不同程度的变化，针对这条通路的相关药物的问世最初被认为是治疗多种疾病的方法，在医学界引起广泛关注。绝大多数p38MAPK抑制剂都是针对其ATP结合位点设计的，且对p38MAPK的不同亚型具有高度特异性［16］，其中的几种化合物已经被证明在临床前模型中具有良好的药理学作用。

但由于组织多样性，p38MAPK亚型在不同病症中的功能特异性，以及他们对胞内其他调节通路的作用，都对其应用前景造成了很大挑战。p38MAPK临床应用的最大障碍就是其在人类临床试验中的毒性过高。尽管一部分抑制剂已经进入了临床试验阶段，但由于抑制剂在人体内功能失活，产生神经、胃肠和心血管毒性［31］问题等大大影响其临床应用。究其原因，可能是p38MAPK的广泛调节作用受到p38MAPK抑制剂抑制，干扰了其他的胞内通路［32］，比如，p38MAPK的抑制中断上游调剂激酶TAK1，扰乱系谱蛋白激酶MLK2和MLK3，抑制负反馈环路，导致其他炎性通路的活化（比如JNK），转而危害肝脏功能等［33］。

越来越多的研究表明，作用于p38MAPK上游调节物或下游靶点的药物比直接作用于p38MAPK或其亚型更具临床价值［34］。这些针对调节物和底物的药物可能不会阻断负反馈调节，干扰其他的通路，因而毒性较小。由于上游调节物具有细胞型特异性，如MKK6能够抑制肿瘤细胞转移，也能促进细胞存活，MKK3能诱导人工培养的心肌细胞凋亡等。与之相比一些下游靶点可能更具有吸引力，如p38MAPK下游的 MAPKAPK2与类风湿性关节炎、哮喘和神经退行性疾病密切相关。

4 小结与启示

研发作用于p38MAPK特异性调节物和底物的药物可能成为该领域最具吸引力的环节。为了更加深入了解p38MAPK抑制剂的毒性，应仔细剖析p38MAPK各个亚型在细胞病理和生理状态下的作用，弄清他们是如何控制调节其他通路的。确定在某一疾病中，哪些p38MAPK亚型调节物和底物是最好的作用靶点，这对未来新型药物的开发和毒性评估具有重大意义。

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