p38MAPK与七氟醚心肌保护作用的关系研究进展

武婷++++++贾昊++++++马琴++++++赵建力

[摘要] 近年来七氟醚是临床麻醉中应用较广泛的吸入麻醉药，越来越多的研究证实，临床麻醉浓度的七氟醚对心肌具有保护作用，而其发挥心肌保护作用的机制可能与多种细胞内信号转导通路相关。目前研究发现，蛋白激酶C（PKC）通路、酪氨酸蛋白激酶（PTK）通路及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路参与七氟醚保护心肌的信息传递，而p38 MAPK作为MAPK的重要信号通路，在细胞增殖与分化、细胞凋亡、新陈代谢和应激反应等方面有着重要的作用，成为近年来发现的另一心肌保护信号通路。本文对p38 MAPK与七氟醚的心肌保护作用关系的研究进展进行综述。

[关键词] p38 丝裂原活化蛋白激酶；七氟醚；心肌保护；研究进展

[中图分类号] R542.2 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）03（c）-0022-03

[Abstract] As a volatile anesthetic，sevoflurane has been available for clinical anesthesia in recent years，and it has been previously demonstrated that sevoflurane at the concentration of clinical anesthesia exerts cardioprotective effect against myocardial injury.And the myocardial protection mechanism of sevoflurane may be correlation with a variety of intracellular signal transduction pathways，including protein kinase C（PKC），protein tyrosine kinase（PTK） and mitogen-activated protein kinase（MAPK） pathway.p38 MAPK，as an important MAPK signaling pathway，plays an important role in cell proliferation and differentiation，apoptosis，metabolism and stress reaction，and has been another myocardial protection signal pathway.This review will summarize the relationship between p38 MAPK and myocardial protection of sevoflurane.

[Key words] p38 MAPK；Sevoflurane；Myocardial protection；Research progress

目前心血管疾病仍然是全球引发死亡的最大原因[1]，因此，有关心肌保护作用的药物及干预措施的研究已成为近年来研究的重点，如阿片类药物、亚致死性缺血及吸入麻醉药[2]。七氟醚是目前临床麻醉中应用较广泛的吸入麻醉药，具有诱导迅速、苏醒快、呼吸道刺激小、麻醉深度易于调节等优点[3]。临床麻醉浓度的七氟醚可优先增加冠状动脉侧支血管的血流量，增加冠状动脉储备，能明显改善缺血后心肌收缩力，减轻心肌缺血缺氧性损伤，具有确切的心肌保护作用。目前已经证实，七氟醚可通过多种细胞内信号转导通路发挥保护心肌的作用，如蛋白激酶C（PKC）通路、酪氨酸蛋白激酶（PTK）通路及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等均参与七氟醚保护心肌的信息传递[4]。p38 MAPK是MAPK重要的信号通路之一，可调控包括炎症反应、细胞应激、细胞周期、细胞凋亡、分化和衰老等生理及病理过程中细胞内应答反应，从而对缺血再灌注心肌有保护作用。因此进一步探索p38 MAPK在七氟醚心肌保护中的作用机制，为七氟醚更广泛地应用于临床提供依据。

1 p38 MAPK概述

MAPK是广泛分布于细胞内的丝氨酸/苏氨酸MARK，其活化可使下游分子磷酸化，如膜蛋白、胞浆蛋白及核蛋白[5-6]，参与调控基因表达，细胞分裂、存活、凋亡、代谢、分化和迁移等信号通路[7-8]。MAPK家族主要包含3种激酶：细胞外调节蛋白激酶（ERK）、C-jun氨基末端激酶（JNK）、p38 MAPK。p38 MAPK在细胞应激反应中起关键作用，目前已发现p38 MAPK包含4种异构体，p38α、p38β、p38γ、p38δ，不同亚型的p38 MAPKs在氨基酸序列水平上具有高度同源性（>60%）[9]。p38αMAPK广泛分布在心、脑、肾等各种组织中；p38βMAPK在脑和肺组织中高度表达；p38γMAPK主要在骨骼肌和神经组织中；p38δMAPK在子宫和胰腺中分布丰富。所有亚型均有同样的保守区域及调节p38 MAPK活化的“TGY”双位点磷酸化模块[10-11]。机体受到紫外线、氧化应激、缺血缺氧等刺激时可使MAPK激酶（MAPKK或MKK）及MAPKK激酶（MAPKKK或MEKK）发生磷酸化，活化的MKK再通过双位点磷酸化调控p38 MAPK的活性，进一步活化转录因子2（ATF2）、C/EBP同源性蛋白10（CHOP10）、T细胞核因子（NFAT）及血管内皮细胞生长因子（VEGF）等，进而特异性调节TNF、c-myc、Fas/FasL等多种基因的转录和表达，从而调控细胞的分化和凋亡[12]。现已证实，p38 MAPK活化后在多种心血管疾病如心肌肥厚、心肌缺血再灌注、心肌重构及动脉粥样硬化等的发生、发展过程中有着重要的作用[13]。

2 七氟醚的心肌保护作用

1986年Murry等[14]首先提出缺血预处理（IPC）的概念，在体心脏预先反复短暂缺血再灌注后，机体激发内源性自我保护机制而产生一种提高心肌组织对随后较长时程缺血的耐受性，这一概念的提出为心肌缺血的保护及其机制探索开辟了一条崭新的领域。Toller等[15]在心肌梗死动物模型中证实，吸入麻醉药预处理对心肌具有保护作用。七氟醚作为一种新型的吸入麻醉药具有心肌保护作用[16]，可增强心脏功能，促进缺血后心肌功能的恢复，减少心肌梗死面积及心肌细胞凋亡。现已证明七氟醚的心肌保护机制有影响氧自由基（ROS）的产生、维持Ca2+稳态和抑制心肌细胞凋亡，激活一些蛋白激酶途径如PKC通道、PTK通路、MAPK通路，开放离子通道即线粒体和细胞膜ATP敏感性钾通道，激活腺苷受体，蛋白激酶的磷酸化、移位，抑制线粒体通透性转换的作用[17]。此外，七氟醚还可通过逆转长时程增强（LTP）损伤，减轻心肌缺血再灌注时神经损伤，从而保护心肌的神经[18]。因此七氟醚在心肌缺血再灌注损伤中的保护效应是明确的，但并非作用于某一环节，而是多位点、多通路且相互影响的结果。

3 p38 MAPK在七氟醚心肌保护中的作用

3.1 ROS/p38 MAPK/核因子-κB（NF-κB）

ROS在机体维持正常生理代谢中至关重要，可介导多种细胞内信号通路，但ROS过度表达可导致细胞功能紊乱[19-20]。心肌在再灌注期间可产生大量ROS，ROS使硫氧蛋白（Trx1）从ASK1解离，引起ASK1活化，从而激活MKK3/6-p38 MAPK通路，而p38 MAPK可激活NF-κB[21]，进而使NF-κB游离并发生核转录，其转录后可促进致炎因子的表达，从而加重心肌损伤。有报道[22]显示，0.7%异氟醚可抑制ROS的产生，进一步减弱由ROS介导的p38 MAPK与NF-κB DNA的亲和力以及酵母多糖引发的炎症反应中促炎因子、趋化因子及COX-2表达转录活性，从而破坏炎症级联反应，达到保护心肌的作用。后来人们陆续发现p38 MAPK在七氟醚的心肌保护中也有重要作用。Lee等[23]在人类单核细胞的THP-1细胞水平上发现，1MAC七氟醚也可减弱炎症级联反应而抑制炎症反应的发生。有研究发现，七氟醚可抑制p38 MAPK信号转导通路的激活，减弱NF-κB的活化，从而阻断下游的炎症级联反应[24-25]，减少冠状动脉内血小板黏附，从而发挥心肌保护作用。此外还有研究发现，七氟醚预处理时可释放大量内源性触发物质，如腺苷、ROS等，与相应受体结合后引起细胞内的信号通路激活，尤其是p38 MAPK信号转导作用，产生内源性保护性的物质，从而发挥心肌保护作用。

3.2 MKK/p38 MAPK/ Bcl-2

研究发现，持续的缺血和再灌注期也会导致心肌细胞的凋亡，而调控心肌细胞凋亡的基因有Bcl-2、Fas、热休克蛋白（HSP）和Caspase家族蛋白酶等[26]，其中Bcl-2是目前研究的热点。有文献证实，p38 MAPK经MAPK激酶激活，磷酸化的p38 MAPK可通过Bcl-2/Bax信号通路调控细胞凋亡，且在不同的生理、病理条件下会出现不同的p38 MAPK活化机制，即p38 MAPK不同的异构体可激活不同的信号通路，持续的心肌缺血可增加p38αMAPK活性，并非p38βMAPK，促进心肌细胞凋亡，心肌收缩功能发生障碍，增加心肌梗死面积，使p38 MAPK负性调节心肌收缩性[27]。Yu等[28]发现七氟醚后处理再灌注早期通过MAPK信号通路（p38 MAPK、ERK1/2、c-JNK）上调细胞凋亡基因Bcl-2基因的表达，且下调抗凋亡基因Bax的表达，从而抑制心肌细胞凋亡。Liu等[29]发现联合应用七氟醚和丙泊酚可抑制MAPK激酶的激活，降低p38 MAPK的磷酸化，从而抑制Bcl-2/Bax通路介导的细胞凋亡，达到保护心肌的作用。

4 小结

p38 MAPK信号通路参与多种胞内应答反应过程，在炎症、细胞应激和细胞周期等生理和病理过程中起着重要作用，虽然p38 MAPK具有广泛的作用途径，但其在七氟醚的心肌保护作用中机制非常复杂，因而探讨p38 MAPK在七氟醚的心肌保护的作用将对围术期缺血再灌注性心肌损伤的预防和保护的传统领域进行拓展和观念的更新不仅具有重要理论意义，而且具有显著的临床实践指导意义，为临床麻醉提供新的契机。

[参考文献]

[1] Hoyert DL.75 years of mortality in the United States，1935-2010[J].NCHS Data Brief，2012，110（88）：1-8.

[2] Horikawa YT，Tsutsumi YM，Patel HH，et al.Signaling epicenters：the role of caveolae and caveolins in volatile anesthetic induced cardiac protection[J].Curr Pharm Des，2014，20（36）：5681-5689.

[3] 邓小明，姚尚龙，于布为，等.《现代麻醉学》再版发行[J].中国卫生人才，2014，（9）：94.

[4] Wang C，Hu SM，Xie H，et al.Role of mitochondrial ATP-sensitive potassium channel-mediated PKC-epsilon in delayed protection against myocardial ischemia/reperfusion injury in isolated hearts of sevoflurane-preconditioned rats[J].Braz J Med Biol Res，2015，48（6）：528-536.

[5] Boutros T，Chevet E，Metrakos P.Mitogen-activated protein（MAP） kinase/MAP kinase phosphatase：roles in cell growth，death，and cancer[J].Pharmacol Rev，2008，60（3）：261-310.

[6] Li MW，Mruk DD，Cheng CY.Mitogen-activated protein kinases in male reproductive function[J].Trends Mol Med，2009，15（4）：159-168.

[7] Kostenko S，Dumitriu G，Laegreid KJ，et al.Physiological roles of mitogen-activated-protein-kinase-activated p38-regulated/activated protein kinase[J].World J Biol Chem，2011，2（5）：73-89.

[8] 何丹，任朋亮，范雪娇，等.p38MAPK与疾病关系的研究进展[J].西部医学，2014，26（2）：259-262.

[9] Horman S，Beauloye C，Vanoverschelde JL，et al.Amp-activated protein kinase in the control of cardiac metabolism and remodeling[J].Curr Heart Fail Rep，2012，9（3）：164-173.

[10] Marber MS，Rose B，Wang Y.The p38 mitogen-activated protein kinase pathway—a potential target for intervention in infarction，hypertrophy，and heart failure[J].J Mol Cell Cardiol，2011，51（4）：485-490.

[11] 刘晓晨，梁贵友.p38MAPK与缺血/再灌注心肌损伤的研究进展[J].医学综述，2013，19（12）：2136-2138.

[12] Yang Y，Kim SC，Yu T，et al.Functional roles of p38 mitogen-activated protein kinase in macrophage-mediated inflammatory responses[J].Mediators Inflamm，2014，2014（6）：352371.

[13] Yokota T，Wang Y.p38 MAP kinases in the heart[J].Gene，2016，575（2 Pt 2）：369-376.

[14] Murry CE，Jennings RB，Reimer KA.Preconditioning with ischemia：a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium[J].Circulation，1986，74（5）：1124-1136.

[15] Toller WG，Kersten JR，Pagel PS，et al.Sevoflurane reduces myocardial infarct size and decreases the time threshold for ischemic preconditioning in dogs[J].Anesthesiology，1999，91（5）：1437-1446.

[16] Zhao J，Wang F，Zhang Y，et al.Sevoflurane preconditioning attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury via caveolin-3-dependent cyclooxygenase-2 inhibition[J].Circulation，2013，128（11 Suppl 1）：S121-S129.

[17] 周万华，薄玉龙.七氟烷预处理心肌保护作用机制的研究现状[J].疑难病杂志，2013，12（4）：327-330.

[18] Zhu J，Jiang X，Shi E，et al.Sevoflurane preconditioning reverses impairment of hippocampal long-term potentiation induced by myocardial ischaemia-reperfusion injury[J].Eur J Anaesthesiol，2009，26（11）：961-968.

[19] Reuter S，Gupta SC，Chaturvedi MM，et al.Oxidative stress，inflammation，and cancer：how are they linked？[J].Free Radic Biol Med，2010，49（11）：1603-1616.

[20] Vincent HK，Taylor AG.Biomarkers and potential mechanisms of obesity-induced oxidant stress in humans[J].Int J Obes（Lond），2006，30（3）：400-418.

[21] 李向东，覃数.p38 MAPK在心肌肥厚中的作用机制[J].重庆医学，2007，36（14）：1438-1440.

[22] Wang H，Wang L，Li NL，et al.Subanesthetic isoflurane reduces zymosan-induced inflammation in murine Kupffer cells by inhibiting ROS-activated p38 MAPK/NF-kappa-B signaling[J].Oxid Med Cell Longev，2014，2014（11）：851692.

[23] Lee YM，Song BC，Yeum KJ.Impact of volatile anesthetics on oxidative stress and inflammation[J].Biomed Res Int，2015，2015（36）：242709.

[24] Wang H，Lu S，Yu Q，et al.Sevoflurane preconditioning confers neuroprotection via anti-inflammatory effects[J].Front Biosci（Elite Ed），2011，3（2）：604-615.

[25] 王丹，田国刚.七氟烷预处理对肺缺血再灌注损伤的保护机制[J].海南医学，2014，25（14）：2114-2116.

[26] 黄秋兰，陈序.七氟醚对心脏缺血再灌注的保护作用及机制研究进展[J].山东医药，2012，52（3）：114-116.

[27] Vassalli G，Milano G，Moccetti T.Role of mitogen-activated protein kinases in myocardial ischemia-reperfusion injury during heart transplantation[J].J Transplant，2012， 2012（8）：928954.

[28] Yu LN，Yu J，Zhang FJ，et al.Sevoflurane postconditioning reduces myocardial reperfusion injury in rat isolated hearts via activation of PI3K/Akt signaling and modulation of Bcl-2 family proteins[J].J Zhejiang Univ Sci B，2010， 11（9）：661-672.

[29] Liu Y，Shi L，Liu C，et al.Effect of combination therapy of propofol and sevoflurane on MAP2K3 level and myocardial apoptosis induced by ischemia-reperfusion in rats[J].Int J Clin Exp Med，2015，8（4）：6427-6435.

（收稿日期：2015-12-08 本文编辑：王红双）