p38丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路在神经病理性疼痛形成机制中的研究进展

白惠萍(综述)，王秀丽(审校)

(河北医科大学第三医院麻醉科，河北 石家庄 050051)

丝裂原活化蛋白激酶( Mitogen-activated protein kinases，MAPK)参与多种细胞功能的调控，尤其在细胞增殖、分化及凋亡过程中，是多种信号转导途径的共同作用部位。目前已发现存在着多条并行的MAPK信号转导通路，最重要的有细胞外信号调控蛋白激酶(extracellular regulated kinase，ERK)、端激酶/应激激活的蛋白激酶(c-jun N-terminal kinase/stress-actived protein kinase，c-Jun N，JNK/SAPK)和p38MAPK等3个亚家族。p38MAPK是MAPK家族中的重要组成部分，p38MAPK信号传导通路被认为是细胞信息传递的交汇点和共同通路，多种炎症因子及应激反应可使p38MAPK信号转导通路激活，参与疼痛的发生和维持。

1 p38MAPK信号传导通路的生物特性

p38MAPK是1993年由Brewster等[1]在研究高渗环境对真菌的影响时发现的，之后发现也存在于哺乳动物中。Han等[2]首次证明了p38MAPK是由360个氨基酸组成的相对分子质量为38 000的蛋白。p38MAPK共有6种亚型，分别是p38α1/α2、p38β1/β2、p38γ 和p38δ。这6种亚型的分布具有组织特异性，P38α与P38β分布广泛，几乎可以在所有的组织细胞中表达，p38β2主要在脑，p38γ主要在骨骼肌，p38δ主要在腺体组织中。p38MAPK的几种亚型在受到LPS刺激后，移位的表现也不尽相同，这可能与它们在组织和细胞中分布的特异性及其作用途径相关。

p38信号转导通路可被多种因素激活,如渗透应激、炎性细胞因子(如肿瘤坏死因子、白细胞介素21、细菌内毒素、脂多糖)、紫外线、生长因子、蛋白激酶C 的特异性激活剂PMA等。p38MAPK信号传导通路的激活由三级激酶链组成，属磷酸化级联反应，促丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MEKKs)/促丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase，TAK-MKK6)/丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MKK3-p38MAPK)。激活的p38MAPK家族成员可通过磷酸化酶(mitogen-activated protein kinases phosphatases,MAPK phosphatases,MKPs)的去磷酸化作用恢复基态。与其他MAPK家族激酶活化一样，p38 MAPK家族激酶的激活也需要苏氨酸和酪氨酸的双位点同时激活，即第Ⅶ和第Ⅷ结构域之间的“L12环状结构”上的三肽基T-Xaa-Y结构中苏氨酸和酪氨酸的同时磷酸化。MAPK 均有位于“T环结构”上的T-Xaa-Y三肽模块，在 p38MAPK中，Xaa代表甘氨酸残基。不同的MAPK，T环长度不同。p38MAPK的T环长度最短，仅为19个氨基酸，决定了其磷酸化作用有别于其他MAPK。

2 p38MAPK 参与神经病理性疼痛调节的潜在机制

2.1 p38MAPK与中枢致敏：周围神经受到伤害性刺激,组织或神经受到损伤后,脊髓背角感觉神经元内突触效能的增加，导致中枢致敏。神经胶质细胞在周围神经损伤后引起的神经病理性疼痛中起关键作用。在足底切口术后模型[3]、保留性神经损伤(spared nerve injury,SNI)模型[4]中，p-p38在脊髓小胶质细胞中的表达增加；在局部坐骨神经结扎(partial sciatic nerve ligation,pSNL)模型中[5]，p-p38在脊髓星形胶质细胞中的表达增加；在脊髓损伤后(spinal cord injury,SCI)模型中[6]，p-p38在脊髓小胶质细胞和星形胶质细胞中的表达均增加。而鞘内注射p38的抑制剂(如SB203580、FR167653)可减轻神经病理性性疼痛。多种疼痛相关介质或受体都与脊髓小胶质细胞中p38MAPK的激活有关,如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)受体、白细胞介素6(interleukin-6，IL-6)、趋化因子、白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)、神经激肽1(neurokinin-1，NK-1)受体和环氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)。Xu等[7]发现，在坐骨神经卡压(chronic constriction injury，CCI)大鼠疼痛模型中，早期鞘内给予p38抑制剂SB203580(术前1d或术后第1天)均可下调脊髓背角TNF-α的表达，表明p38MAPK介导的脊髓背角TNF-α的上调在CCI大鼠神经痛的形成过程中发挥作用。Lee等[8]发现，IL-6可通过活化p38诱导脊髓小胶质细胞中趋化因子受体CX3CR1表达的上调，增强小胶质细胞对趋化因子的反应强度，从而增加CCI大鼠的痛觉敏感。P2Y作为ATP受体的一种亚家族，是一种代谢型G蛋白耦联受体，在脊髓小胶质细胞表达。Kobayashi等[9]发现，在SNI大鼠，鞘内注射P2Y6拮抗剂MRS2578、P2Y13拮抗剂MRS2211、P2Y14 拮抗剂LNA,均可减弱大鼠机械痛觉敏感。鞘内注射p38抑制剂SB203580可明显减少P2Y6、P2Y13、P2Y14的表达，表明介导P2Y的上调可能是p38MAPK参与神经损伤性病理性疼痛的一条途径。

2.2 p38MAPK与外周致敏：降低伤害性感受器的激活阈，即外周致敏。研究[10]证实，瞬时型感受器电位离子通道(transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1),受到背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)神经元中神经生长因子(nerve growth factor,NGF) 引起的p38MAPK 通路激活的调节。炎性痛过程中,NGF激活p38MAPK导致TRPV1表达增加是维持炎性热痛觉过敏的重要途径。另外,Ji等[11]研究也显示,DRG中p38MAPK的激活需要NGF引起的TRPV1表达增加,有助于炎性痛觉敏感的维持。而在链脲菌素(streptozocin，STZ)所致糖尿病神经痛大鼠模型中[12]，NGF在损伤周围组织中表达,沿外周神经末梢逆行转运至DRG神经元内,NGF激活p38MAPK,后者介导多种炎症介质[COX-2、诱导型一氧化物合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)、TNF-α]的上调,而鞘内注射p38MAPK的特异性阻断剂 SB203580，上述炎症因子上调可部分被逆转，机械痛敏降低；另外，给予抗NGF抗体的大鼠p38的磷酸化也可明显减少。上述实验结果表明，机械痛觉敏感形成过程中,NGF激活p38MAPK介导的炎性因子上调参与机械痛觉敏感的形成和维持。而Cheng等[13]另一研究也证实，NGF-p38MAPK信号级联放大作用参与糖尿病神经痛的形成。

3 p38MAPK与几种特殊的神经病理性疼痛

3.1 p38MAPK与糖尿病神经病理性疼痛：Cheng等[12]发现，在STZ诱导的糖尿病大鼠中，随着DRG神经元的磷酸化p38明显增加，还有多种炎症介质(COX-2、iNOS、TNF-α)表达增高；而鞘内注射p38MAPK抑制SB203580即可显著抑制大鼠机械痛阈值的下降，也可同时减少上述炎症介质的上调。这表明NGF介导的p38磷酸化可通过上调脊髓背根神经节炎症介质而参与大鼠糖尿病神经痛的调节。Suzuki等[14]证实，在糖尿病神经痛大鼠模型中，连续全身给予利多卡因可通过抑制脊髓小胶质细胞中p38磷酸化产生持久的镇痛作用。Cheng等[13]测定糖尿病神经痛模型大鼠后爪的肽表皮内神经纤维密度(peptidergic intraepidermal nerve fiber densities，IENFD)，结果显示，IENFD在大鼠痛觉过敏期间明显上调，且随着大鼠痛觉过敏的减弱而不再上调,而给予p38抑制剂SB203580可明显逆转IENFD的上调。这表明p38MAPK信号传导途径参与了糖尿病神经病理性疼痛的形成。

3.2 p38MAPK与周围神经损伤性病理性疼痛：P2Y作为ATP受体的一种亚家族，是一种代谢型G蛋白耦联受体，在脊髓小胶质细胞表达。Kobayashi等[9]研究发现，在SNI大鼠，鞘内注射P2Y受体拮抗剂，可减弱大鼠机械痛觉敏感，而鞘内注射p38抑制剂SB203580可明显减少P2Y的表达，这表明介导P2Y的上调可能是p38参与神经损伤性病理性疼痛形成和维持的一条途径。Lee等[8]发现IL-6可通过活化p38MAPK而诱导脊髓小胶质细胞中趋化因子受体CX3CR1表达的上调，增强小胶质细胞对趋化因子的反应强度，从而增加CCI大鼠的痛觉敏感。Gu等[15]也证实，在CCI模型中，鞘内注射利多卡因可通过抑制脊髓小胶质细胞中p38MAPK的磷酸化来减弱大鼠痛觉敏感。研究[16]证实，神经损伤导致神经元病理性改变，而周围未受损伤的神经元和小胶质细胞中p38的活化对诱发和调节神经病理性疼痛也起重要作用。这表明在脊髓伤害性感受性神经元中p38MAPK通过磷酸化表达，参与周围神经损伤性病理性疼痛的形成和维持。研究[3]发现在足底切口痛大鼠模型中，术前30min鞘内注射p38抑制剂FR167653可显著抑制脊髓小胶质细胞中p38的磷酸化，并可降低大鼠机械痛敏感性和热痛敏感性。另外，在大鼠CCI模型中，脊髓p38磷酸化明显增加，大鼠机械痛阈明显降低，这种磷酸化p38表达的增加在模型建立2周后仍然存在，而在SNI大鼠模型中，磷酸化p38表达的增加不会超过7d[7]。于不同的时间点(术前1d，术后第1天，术后第7天)连续鞘内给予p38抑制剂SB203580，结果术前1d和术后第1天给药可抑制痛觉过敏；而术后第7天则效果不明显，表明预处理或者早期给予p38抑制剂SB203580，可抑制大鼠痛觉敏感，而术后第7天，大鼠神经病理性疼痛模型已建立，痛觉敏感无法逆转。这表明p38抑制剂(如FR167653、SB203580)可以作为神经损伤性神经病理性疼痛镇痛研究的靶标。

3.3 p38MAPK与炎性痛：炎性细胞因子在疼痛的形成和维持中发挥关键作用，在促炎因子生物合成的转录和翻译过程中，p38信号转导通路起关键调节作用。脊髓p38MAPK的磷酸化可发生在多种炎性痛模型中，如蜂毒模型[17]、注射辣椒素模型[18]、福尔马林致炎模型[19]、完全弗氏佐剂模型[11]等，但在不同的炎性痛模型中，p38MAPK磷酸化表达的部位和持续的时间有所不同。p38MAPK的磷酸化与炎性痛形成和维持的关系尚未明确，但p38MAPK的特异性抑制剂在炎性痛形成和维持中的作用值得关注。p38MAPK特异性抑制剂预处理或者成模后给药，均能有效减弱炎症引起的热痛觉敏感，而对机械痛觉敏感没有明确影响。p38MAPK特异性抑制剂SD-282预处理福尔马林致炎模型大鼠，能明显减弱大鼠的痛觉过敏[19]；鞘内注射p38MAPK抑制剂FR112653能显著减轻由辣椒素引起的热痛觉过敏[18]；蜂毒致炎模型大鼠中，成模后鞘内注射p38MAPK特异性抑制剂，能显著减轻早期的热痛阈，而对机械痛觉过敏无影响[17]。以上研究表明，p38MAPK参与多种因素所致炎性痛的形成和维持，同时p38抑制剂可以作为炎性痛镇痛研究的靶标。

3.4 p38MAPK与癌性痛：75%～90%晚期癌症患者有慢性疼痛。p38MAPK的异常表达与恶性肿瘤的形成、发展有着密切的联系。研究[20]证实，p38MAPK可促进胃癌癌株细胞的增值。研究发现[21]，大鼠接种人乳腺癌来源的Walker 256细胞可诱导大鼠骨癌痛的模型，出现大鼠缩足潜伏期逐步下降，脊髓背角小胶质细胞中磷酸化p38表达增加，炎性因子IL-1β 和TNF-α表达增加；而鞘内注射p38抑制剂SB203580可明显延长大鼠缩腿潜伏期，改善大鼠痛觉敏感行为，且磷酸化p38表达减少，炎性因子IL-1β 和TNF-α表达减少，这表明脊髓背角小胶质细胞中磷酸化p38表达的增多，以及磷酸化p38介导产生的炎性因子可共同参与骨癌痛大鼠机械痛觉敏感的形成和维持。也有研究[22]结果显示，神经小胶质细胞中CX3CR1-p38的信号级联放大作用在小鼠骨癌痛的疼痛传递过程中发挥重要作用。对于恶性癌性痛，p38MAPK抑制剂可以作为潜在的镇痛研究方向。

4 前景与展望

目前，关于p38MAPK信号转导通路的研究进展迅速，其与疼痛的关系虽未完全明确，但p38抑制剂的镇痛作用愈来愈受到关注，这也为神经病理性疼痛的临床治疗提供了新的靶点和理论基础。

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