p38MAPK在耳科学领域的研究进展

廖行伟 尹时华

广西医科大学第二附属医院耳鼻咽喉头颈外科广西南宁530007

1 p38MAPK信号通路简介

p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)是高度保守的丝氨酸/苏氨酸丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族成员，共有6个亚型，包括p38α1/α2、p38β1/β2、p38γ和p38δ。其中，p38α分布最广泛，哺乳动物所有组织几乎都能表达；p38β主要在心脏和大脑表达；骨骼肌组织优先表达p38γ；p38δ主要在肺、肾、肠、睾丸、卵巢、肾上腺和垂体表达[1]。p38MAPK在去磷酸化状态下无活性，当细胞受到紫外线、热休克、渗透压、炎性因子、细胞因子(白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）)、脂多糖、蛋白合成抑制剂、DNA损伤等刺激后，各种刺激信号传导至上游激活物MKK3、MKK4及MKK6，在这些上游激活物中，MKK4对MAPK信号通路起抑制作用，MKK3及MKK6则通过特异性激活MAPK激酶激酶(MAPKKK)，使MAPK激酶(MAPKK)磷酸化活化，从而激活MAPK[2,3]，磷酸化的p38MAPK(p-p38)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[4]。p38MAPK特异性抑制剂通常是咪唑类复合物，如SB206718、SB203580和SB202190等，可特异抑制P38MAPK家族中的不同成员[5]。随着对p38MAPK研究的深入，发现p38MAPK与外耳、中耳、内耳以及听觉中枢的病理生理过程有着紧密联系，既能够参与机体对各种耳科疾病的防御和保护，同时又通过氧化应激、触发炎症因子及活化炎症途径等方式，成为各种耳科疾病致病的强有力媒介。

2 p38MAPK与外耳疾病

2.1 p38MAPK与外耳炎性水肿

应用多种化合药物可制作外耳炎性水肿动物模型，在苯丙酸乙酯大鼠耳水肿模型中，反式-4-甲氧基肉桂醛（MCD）通过阻断p38MAPK信号传导途径抑制NO和PGE2的产生而具有抗炎活性，从而显着改善大鼠耳水肿[6]。在小鼠二甲苯诱导的急性耳水肿模型中，KYKZL-1作为一种新合成的具有COX/5-LOX双重抑制作用的化合物，同时抑制p38和ERK MAPK的磷酸化来发挥强大的抗炎作用，显著抑制二甲苯诱导的小鼠耳肿胀[7]。另外黄连碱游离碱（CFB）也可通过抑制NF-κB和p38MAPK信号传导途径产生同样效果[8]。

2.2 p38MAPK与外耳皮肤免疫反应

在小鼠外耳局部用2,4-二硝基氟苯（DNFB）致敏可建立大鼠过敏性接触性皮炎（ACD）模型，通过p38MAPK途径和Th1、Th2以及调节性T细胞的协同作用，可明显缓解ACD症状[9]。应用p38抑制剂SB202190治疗后，可明显减轻DNFB引起的耳廓肿胀，减少炎性细胞的浸润，此外还能显著抑制DNFB诱导的除IL-4以外的所有细胞因子的表达和趋化因子的产生[10]。部分抗生素就是通过抑制NF-κB和p38MAPK活化来减弱肥大细胞介导的过敏性炎症，以此发挥药理作用[11]。以上表明p38MAPK在ACD中起关键作用，并且是治疗ACD的重要靶点。

在T细胞介导免疫应答的迟发型超敏反应（DTH）小鼠模型中，p38MAPK信号级联反应被抑制以及PPARγ被激活后，DTH也被抑制，小鼠的耳肿胀和炎性浸润症状明显改善[12]。钥孔血蓝蛋白（KLH）可制作DTH模型，小鼠皮下KLH抗原致敏后，耳廓皮肤出现明显炎症反应，而后在耳廓皮肤分子水平研究上，显示p38MAPK被激活，参与诱导趋化因子CCL2/JE、CXCL2/Mip-2、CXCL1/KC、CCL3/Mip-1α、CCL4/Mip-1β、CXCL10/IP-10及细胞因子IL-1β、IL-10在耳廓皮肤实质细胞中的表达，表明p38MAPK的调节可能对外耳DTH具有治疗价值[13]。

中医领域对此也有相关研究。小檗碱通过抑制p38MAPK的磷酸化可以起到很好的抗ACD作用[14]。花椒（ZCO）果实精油可以下调LPS诱导的p38MAPK信号通路的磷酸化，显着抑制2,4-二硝基氯苯（DNCB）诱导的小鼠外耳过敏性皮炎（AD）样症状[15]。另一韩国草药KOTMIN13以及白杨素机理作用与上述类似[16,17]。电针（ST36）刺激ACD患者足三里穴可触发局部IL-10产生和抑制p38 MAPK激活，减轻耳廓皮肤的炎症反应[18]。

3 p38MAPK与中耳疾病

3.1 p38MAPK与中耳炎发病机制

中耳炎（OM）是中耳最常见疾病，其发病因素多种多样。很早就有学者观察到，在大鼠细菌性中耳炎模型中，p38 MAPK的细胞内信号传导影响细菌性中耳炎期间中耳粘膜的增生反应[19]。OM发病的重要细菌病原体是不可分型的流感嗜血杆菌（NTHi）[2]，其致病机制复杂，存在各种学说，与p38MAPK有关的学说有三种。一种认为NTHi通过IKKα和p38MAPK的磷酸化增强趋化因子CXC受体4（CXCR4）表达，CXCR4是炎症反应的重要位点,一旦抑制OM中的IKKα/NF-κB和p38MAPK信号通路，就能抑制NTHi触发的CXCR4活化，从而减轻OM症状[20]；相反的是，有学者认为NTHi脂蛋白P6通过TLR2-TAK1依赖性p38 MAPK-AP1和IKKβ-IκBα-NF-κB信号通路诱导MUC5AC粘蛋白转录[21]，MUC5AC黏蛋白能够直接诱发OM，并且MUC5AC黏蛋白的表达与p38 MAPK的磷酸化息息相关[22]；Harimaya A等研究发现，NTHi通过p38MAPK通路上调IL-8水平是其诱发OM的主要因素[23]。另一种常常被认为与中耳炎相关的耳炎差异球菌，其发病机制被报道与以上第三种相同[24]。p38MAPK途径还有助于中耳的嗜中性粒细胞产生炎性细胞因子IL-18，参与OM的炎症和免疫反应[25]。

中耳胆脂瘤是OM的特殊类型，p38MAPK作为重要媒介参与了胆脂瘤的形成和发展演化。在胆脂瘤病理过程中,p38MAPK信号通路受多种刺激因子激活和表达，促进胆脂瘤上皮细胞的增殖和分化[26]。将中耳胆脂瘤患者胆脂瘤组织和患者耳后正常皮肤样本进行对比分析发现，p38MAPK信号转导途径能干扰胆脂瘤上皮细胞的晚期终末分化程序，保护胆脂瘤上皮细胞免于凋亡[27]。

3.2 p38MAPK与中耳防御机制

生物机体对OM也有相应的防御保护机制，p38MAPK同样参与了其中。中耳腔粘膜上皮细胞会分泌多种抗菌先天免疫分子（AIIMs），AIIMs对各种OM病原体都具有一定的杀菌抑菌功能，这种功能是通过MyD88-IRAK1-TRAF6-p38 MAPK途径及Raf-MEK1/2-ERK MAPK途径协同作用产生的[28]。在小鼠感染NTHi后，中耳上皮细胞会分泌IL-1α，后者通过p38 MAPK途径上调β-防御素2（BD2）发挥抗菌活性，BD2正是一种先天免疫分子[29]。BD2具有强抗微生物活性作用，在中耳也能被肺炎链球菌强烈诱导，而肺炎链球菌溶血素作为肺炎链球菌最重要的毒力因子之一，其表达受p38 MAPK的控制，这些结果提供了p38MAPK在肺炎链球菌所致中耳炎发病机制中调节BD2表达的可能分子机制[30]。糖皮质激素可通过与p38 MAPK的负相互作用，协同增强NTHi诱导的防御受体Toll样受体2（TLR2）表达上调，优化机体免疫和防御反应，发挥抗炎作用[31,32]。糖皮质激素还可以通过p38MAPK激活IL-1β来发挥上述作用[33]。急性中耳炎发生时，中性粒细胞是渗入中耳腔（MEC）的主要免疫细胞，p38 MAPK信号可诱导IL-17A促进中性粒细胞在中耳腔的聚集和凋亡，清除致病菌[34]。

4 p38MAPK与内耳疾病

4.1 p38MAPK与内耳先天性疾病

MAP3K1属于丝氨酸/苏氨酸激酶类，p38MAPK作为其下游有效分子参与MAPK级联的调节，在小鼠内耳中，MAP3K1功能的丧失导致耳蜗Corti’s器及毛细胞形态发生改变，听力严重丧失。而在人体中，MAP3K1发生突变后，下游MAPK蛋白p38MAPK和ERK1/2的磷酸化增加，引起以先天性听力障碍为主要特征的46，XY性发育障碍（DSD）[35]。赖氨酰-tRNA合成酶（KARS）发生错义突变后，通过干扰tRNA和p38MAPK的结合活性和四聚体形成而影响内耳细胞中的氨酰化，这与常染色体隐性非综合征性遗传性耳聋（ARNSHI）紧密相关[36]。

4.2 p38MAPK与螺旋神经节细胞（SGN）

p38MAPK信号通路可以介导新生大鼠SGN外植体上脑源性神经营养因子（BDNF）诱导的神经突形成，这对SGN的存活至关重要[37]。将富含血小板和生长因子的人体血浆（PRP）添加至从新生大鼠中分离出的SGN，可以显着增加神经元存活时间，同时促进SGN的神经元向外生长，而添加Bay 11（NF-κB抑制剂）和SB203580（p38MAPK抑制剂）则完全逆转了这种效应。这表明PRP可能通过NF-κB和p38MAPK途径发挥对SGN的神经营养和保护作用[38]。

4.3 p38MAPK与内耳免疫

在内耳炎症反应发生时，人体内淋巴囊来源的成纤维细胞可以通过p38MAPK诱导TLR配体产生细胞因子和趋化因子，在炎症反应开始时发挥一定的免疫作用[39]。在耳蜗HEI-OC1细胞中，p38 MAPK信号通路的激活促使IL-1β强烈诱导金属基质蛋白酶9（MMP-9）表达，从而诱导炎症反应，地塞米松可通过抑制IL-1β的诱导发挥其在耳蜗的抗炎作用[40]。

4.4 p38MAPK与听觉细胞凋亡

TNF-α在内耳的各种病理状态中被释放，p38MAPK参与了听觉细胞系中TNF-α诱导的毛细胞凋亡过程[41]。在衰老小鼠的的毛细胞中，磷酸化的p38MAPK和JNK明显增多，内耳中的氧化应激也明显增加，暗示了p38MAPK可能通过激活所有与氧化应激相关的毛细胞死亡途径，导致老年性聋[42]。高血糖会损害耳蜗微血管循环并影响毛细胞的稳定状态，这是因为高血糖激活瞬时受体电位香草素亚型4（TRPV4），磷酸化p38丝裂原活化蛋白激酶（p-p38 MAPK）蛋白质水平增多，导致HEI-OC1细胞凋亡和听力下降[43]。

4.5 p38MAPK与耳毒性研究

氨基糖苷类、顺铂类和非甾体类抗炎药（NSAID）是广泛使用的药理学药剂，然而，这些药物都有可能引起短暂或永久性听力丧失和耳鸣等副作用[44]。在大鼠庆大霉素（GM）耳毒性模型研究中，发现GM通过p38MAPK和JNK MAPK的激活加剧氧化应激并引发炎症反应，导致毛细胞的凋亡[45]，而米诺环素可以通过抑制p38 MAPK磷酸化预防庆大霉素诱导的耳毒性[46]。α-硫辛酸（ALA）通过抑制IL-1β和IL-6表达，降低ERK和p38的磷酸化，预防顺铂诱导的耳毒性[47]。通过腺苷A1受体可抑制耳蜗中的NOX3/STAT1炎症途径，同时抑制p38MAPK信号通路的激活和信号转导和转录激活子1（STAT1）靶基因的表达，缓解顺铂的耳毒性[48]。在对斑马鱼辐射诱导的耳毒性模型研究中，p38特异性抑制剂SB203580改善了HEI-OC1细胞中辐射诱导的细胞凋亡和线粒体损伤，表明抑制p38MAPK可能是预防辐射所致耳毒性的合理选择[49]。

4.6 p38MAPK与噪声性听力损失（NIHL）

噪声引起的听力损伤是多种因素综合作用的结果,而噪声损伤引起内耳的免疫炎症反应可能是噪声损伤的重要环节[50]。将小鼠暴露于120dB倍频带噪声2小时获得小鼠NIHL模型，48小时后磷酸化JNK和p38 MAPK的表达在SGN中显示晚期上调，此外在噪声创伤后3小时具有峰值的早期上调，证实p38参与了急性感音神经性听力损失过程[51]。而在声暴露前注射过p38抑制剂SB203580的小鼠，由声学过度暴露诱导的听觉阈值移位和外毛细胞损伤都显著减轻[52]。声学创伤可引起暂时性听力损失（TTS）和永久性听力损失（PTS），在小鼠模型中，TTS的急性期，耳蜗p-p38表达下调，24小时后，p-p38的表达继续下调，并低于正常对照组水平；而在PTS的急性期，p-p38上调，24小时后开始下调至正常对照组水平；这表明p38MAPK是NIHL细胞机制的重要一环，但具体触发机制还有待研究[53]。

在大鼠NIHL模型中，噪声诱导内耳感觉上皮细胞膜产生应激信号通过Fas和p38 MAPK传递到细胞核，致使外毛细胞损伤[54]，而在应用活化蛋白C（APC）后外毛细胞存活率明显增高，p-p38显著减少，表明p38抑制有利于APC介导的对耳蜗毛细胞的保护作用[55]。

5 p38MAPK与听觉中枢

由于听觉中枢机制的复杂性，目前对p38MAPK与听觉中枢关系的研究尚少。在成年大鼠听觉脑干神经回路研究中，p38MAPK信号通路传导受小胶质细胞感觉传入神经传导的影响，并且主要依靠ERK1/2和p38MAPK协同作用，参与中枢听觉区域的适应性反应[56]。

6 小结与展望

综上所述，p38MAPK作为重要的信号传导通路参与了外耳、中耳、内耳以及听觉中枢的病理生理过程，在各方面尤其是内耳的正常生理进化过程中有不可替代的作用，同时通过各种途径参与了对机体的防御和保护。但p38MAPK的致病作用同样明显，它能够被各种外来刺激激活和磷酸化，介导多种趋化因子及炎症因子，诱导产生各种炎症和免疫反应。充分了解p38MAPK信号通路和多种细胞因子的联系及其调控机制，通过对p38MAPK信号通路相关分子表达的干预，能为相关耳科疾病的预防和治疗提供新的思考方向。随着p38MAPK研究的不断进展，p38MAPK与耳科学的更多联系将被挖掘发现，p38MAPK将作为重要的治疗靶点，为耳科疾病的治疗提供更多选择和创造更广阔的空间。