p38絲裂原活化蛋白激酶信號傳導(dǎo)通路在神經(jīng)病理性疼痛形成機(jī)制中的研究進(jìn)展

白惠萍(綜述)，王秀麗(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院麻醉科，河北 石家莊 050051)

絲裂原活化蛋白激酶( Mitogen-activated protein kinases，MAPK)參與多種細(xì)胞功能的調(diào)控，尤其在細(xì)胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的共同作用部位。目前已發(fā)現(xiàn)存在著多條并行的MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最重要的有細(xì)胞外信號調(diào)控蛋白激酶(extracellular regulated kinase，ERK)、端激酶/應(yīng)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個(gè)亞家族。p38MAPK是MAPK家族中的重要組成部分，p38MAPK信號傳導(dǎo)通路被認(rèn)為是細(xì)胞信息傳遞的交匯點(diǎn)和共同通路，多種炎癥因子及應(yīng)激反應(yīng)可使p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活，參與疼痛的發(fā)生和維持。

1 p38MAPK信號傳導(dǎo)通路的生物特性

p38MAPK是1993年由Brewster等[1]在研究高滲環(huán)境對真菌的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)的，之后發(fā)現(xiàn)也存在于哺乳動物中。Han等[2]首次證明了p38MAPK是由360個(gè)氨基酸組成的相對分子質(zhì)量為38 000的蛋白。p38MAPK共有6種亞型，分別是p38α1/α2、p38β1/β2、p38γ 和p38δ。這6種亞型的分布具有組織特異性，P38α與P38β分布廣泛，幾乎可以在所有的組織細(xì)胞中表達(dá)，p38β2主要在腦，p38γ主要在骨骼肌，p38δ主要在腺體組織中。p38MAPK的幾種亞型在受到LPS刺激后，移位的表現(xiàn)也不盡相同，這可能與它們在組織和細(xì)胞中分布的特異性及其作用途徑相關(guān)。

p38信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可被多種因素激活,如滲透應(yīng)激、炎性細(xì)胞因子(如腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素21、細(xì)菌內(nèi)毒素、脂多糖)、紫外線、生長因子、蛋白激酶C 的特異性激活劑PMA等。p38MAPK信號傳導(dǎo)通路的激活由三級激酶鏈組成，屬磷酸化級聯(lián)反應(yīng)，促絲裂原活化蛋白激酶激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MEKKs)/促絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase，TAK-MKK6)/絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MKK3-p38MAPK)。激活的p38MAPK家族成員可通過磷酸化酶(mitogen-activated protein kinases phosphatases,MAPK phosphatases,MKPs)的去磷酸化作用恢復(fù)基態(tài)。與其他MAPK家族激酶活化一樣，p38 MAPK家族激酶的激活也需要蘇氨酸和酪氨酸的雙位點(diǎn)同時(shí)激活，即第Ⅶ和第Ⅷ結(jié)構(gòu)域之間的“L12環(huán)狀結(jié)構(gòu)”上的三肽基T-Xaa-Y結(jié)構(gòu)中蘇氨酸和酪氨酸的同時(shí)磷酸化。MAPK 均有位于“T環(huán)結(jié)構(gòu)”上的T-Xaa-Y三肽模塊，在 p38MAPK中，Xaa代表甘氨酸殘基。不同的MAPK，T環(huán)長度不同。p38MAPK的T環(huán)長度最短，僅為19個(gè)氨基酸，決定了其磷酸化作用有別于其他MAPK。

2 p38MAPK 參與神經(jīng)病理性疼痛調(diào)節(jié)的潛在機(jī)制

2.1 p38MAPK與中樞致敏：周圍神經(jīng)受到傷害性刺激,組織或神經(jīng)受到損傷后,脊髓背角感覺神經(jīng)元內(nèi)突觸效能的增加，導(dǎo)致中樞致敏。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在周圍神經(jīng)損傷后引起的神經(jīng)病理性疼痛中起關(guān)鍵作用。在足底切口術(shù)后模型[3]、保留性神經(jīng)損傷(spared nerve injury,SNI)模型[4]中，p-p38在脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)增加；在局部坐骨神經(jīng)結(jié)扎(partial sciatic nerve ligation,pSNL)模型中[5]，p-p38在脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)增加；在脊髓損傷后(spinal cord injury,SCI)模型中[6]，p-p38在脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)均增加。而鞘內(nèi)注射p38的抑制劑(如SB203580、FR167653)可減輕神經(jīng)病理性性疼痛。多種疼痛相關(guān)介質(zhì)或受體都與脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中p38MAPK的激活有關(guān),如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)受體、白細(xì)胞介素6(interleukin-6，IL-6)、趨化因子、白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)、神經(jīng)激肽1(neurokinin-1，NK-1)受體和環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)。Xu等[7]發(fā)現(xiàn)，在坐骨神經(jīng)卡壓(chronic constriction injury，CCI)大鼠疼痛模型中，早期鞘內(nèi)給予p38抑制劑SB203580(術(shù)前1d或術(shù)后第1天)均可下調(diào)脊髓背角TNF-α的表達(dá)，表明p38MAPK介導(dǎo)的脊髓背角TNF-α的上調(diào)在CCI大鼠神經(jīng)痛的形成過程中發(fā)揮作用。Lee等[8]發(fā)現(xiàn)，IL-6可通過活化p38誘導(dǎo)脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中趨化因子受體CX3CR1表達(dá)的上調(diào)，增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞對趨化因子的反應(yīng)強(qiáng)度，從而增加CCI大鼠的痛覺敏感。P2Y作為ATP受體的一種亞家族，是一種代謝型G蛋白耦聯(lián)受體，在脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)。Kobayashi等[9]發(fā)現(xiàn)，在SNI大鼠，鞘內(nèi)注射P2Y6拮抗劑MRS2578、P2Y13拮抗劑MRS2211、P2Y14 拮抗劑LNA,均可減弱大鼠機(jī)械痛覺敏感。鞘內(nèi)注射p38抑制劑SB203580可明顯減少P2Y6、P2Y13、P2Y14的表達(dá)，表明介導(dǎo)P2Y的上調(diào)可能是p38MAPK參與神經(jīng)損傷性病理性疼痛的一條途徑。

2.2 p38MAPK與外周致敏：降低傷害性感受器的激活閾，即外周致敏。研究[10]證實(shí)，瞬時(shí)型感受器電位離子通道(transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1),受到背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion,DRG)神經(jīng)元中神經(jīng)生長因子(nerve growth factor,NGF) 引起的p38MAPK 通路激活的調(diào)節(jié)。炎性痛過程中,NGF激活p38MAPK導(dǎo)致TRPV1表達(dá)增加是維持炎性熱痛覺過敏的重要途徑。另外,Ji等[11]研究也顯示,DRG中p38MAPK的激活需要NGF引起的TRPV1表達(dá)增加,有助于炎性痛覺敏感的維持。而在鏈脲菌素(streptozocin，STZ)所致糖尿病神經(jīng)痛大鼠模型中[12]，NGF在損傷周圍組織中表達(dá),沿外周神經(jīng)末梢逆行轉(zhuǎn)運(yùn)至DRG神經(jīng)元內(nèi),NGF激活p38MAPK,后者介導(dǎo)多種炎癥介質(zhì)[COX-2、誘導(dǎo)型一氧化物合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)、TNF-α]的上調(diào),而鞘內(nèi)注射p38MAPK的特異性阻斷劑 SB203580，上述炎癥因子上調(diào)可部分被逆轉(zhuǎn)，機(jī)械痛敏降低；另外，給予抗NGF抗體的大鼠p38的磷酸化也可明顯減少。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械痛覺敏感形成過程中,NGF激活p38MAPK介導(dǎo)的炎性因子上調(diào)參與機(jī)械痛覺敏感的形成和維持。而Cheng等[13]另一研究也證實(shí)，NGF-p38MAPK信號級聯(lián)放大作用參與糖尿病神經(jīng)痛的形成。

3 p38MAPK與幾種特殊的神經(jīng)病理性疼痛

3.1 p38MAPK與糖尿病神經(jīng)病理性疼痛：Cheng等[12]發(fā)現(xiàn)，在STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中，隨著DRG神經(jīng)元的磷酸化p38明顯增加，還有多種炎癥介質(zhì)(COX-2、iNOS、TNF-α)表達(dá)增高；而鞘內(nèi)注射p38MAPK抑制SB203580即可顯著抑制大鼠機(jī)械痛閾值的下降，也可同時(shí)減少上述炎癥介質(zhì)的上調(diào)。這表明NGF介導(dǎo)的p38磷酸化可通過上調(diào)脊髓背根神經(jīng)節(jié)炎癥介質(zhì)而參與大鼠糖尿病神經(jīng)痛的調(diào)節(jié)。Suzuki等[14]證實(shí)，在糖尿病神經(jīng)痛大鼠模型中，連續(xù)全身給予利多卡因可通過抑制脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中p38磷酸化產(chǎn)生持久的鎮(zhèn)痛作用。Cheng等[13]測定糖尿病神經(jīng)痛模型大鼠后爪的肽表皮內(nèi)神經(jīng)纖維密度(peptidergic intraepidermal nerve fiber densities，IENFD)，結(jié)果顯示，IENFD在大鼠痛覺過敏期間明顯上調(diào)，且隨著大鼠痛覺過敏的減弱而不再上調(diào),而給予p38抑制劑SB203580可明顯逆轉(zhuǎn)IENFD的上調(diào)。這表明p38MAPK信號傳導(dǎo)途徑參與了糖尿病神經(jīng)病理性疼痛的形成。

3.2 p38MAPK與周圍神經(jīng)損傷性病理性疼痛：P2Y作為ATP受體的一種亞家族，是一種代謝型G蛋白耦聯(lián)受體，在脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)。Kobayashi等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在SNI大鼠，鞘內(nèi)注射P2Y受體拮抗劑，可減弱大鼠機(jī)械痛覺敏感，而鞘內(nèi)注射p38抑制劑SB203580可明顯減少P2Y的表達(dá)，這表明介導(dǎo)P2Y的上調(diào)可能是p38參與神經(jīng)損傷性病理性疼痛形成和維持的一條途徑。Lee等[8]發(fā)現(xiàn)IL-6可通過活化p38MAPK而誘導(dǎo)脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中趨化因子受體CX3CR1表達(dá)的上調(diào)，增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞對趨化因子的反應(yīng)強(qiáng)度，從而增加CCI大鼠的痛覺敏感。Gu等[15]也證實(shí)，在CCI模型中，鞘內(nèi)注射利多卡因可通過抑制脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中p38MAPK的磷酸化來減弱大鼠痛覺敏感。研究[16]證實(shí)，神經(jīng)損傷導(dǎo)致神經(jīng)元病理性改變，而周圍未受損傷的神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞中p38的活化對誘發(fā)和調(diào)節(jié)神經(jīng)病理性疼痛也起重要作用。這表明在脊髓傷害性感受性神經(jīng)元中p38MAPK通過磷酸化表達(dá)，參與周圍神經(jīng)損傷性病理性疼痛的形成和維持。研究[3]發(fā)現(xiàn)在足底切口痛大鼠模型中，術(shù)前30min鞘內(nèi)注射p38抑制劑FR167653可顯著抑制脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中p38的磷酸化，并可降低大鼠機(jī)械痛敏感性和熱痛敏感性。另外，在大鼠CCI模型中，脊髓p38磷酸化明顯增加，大鼠機(jī)械痛閾明顯降低，這種磷酸化p38表達(dá)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表達(dá)的增加不會超過7d[7]。于不同的時(shí)間點(diǎn)(術(shù)前1d，術(shù)后第1天，術(shù)后第7天)連續(xù)鞘內(nèi)給予p38抑制劑SB203580，結(jié)果術(shù)前1d和術(shù)后第1天給藥可抑制痛覺過敏；而術(shù)后第7天則效果不明顯，表明預(yù)處理或者早期給予p38抑制劑SB203580，可抑制大鼠痛覺敏感，而術(shù)后第7天，大鼠神經(jīng)病理性疼痛模型已建立，痛覺敏感無法逆轉(zhuǎn)。這表明p38抑制劑(如FR167653、SB203580)可以作為神經(jīng)損傷性神經(jīng)病理性疼痛鎮(zhèn)痛研究的靶標(biāo)。

3.3 p38MAPK與炎性痛：炎性細(xì)胞因子在疼痛的形成和維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在促炎因子生物合成的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，p38信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。脊髓p38MAPK的磷酸化可發(fā)生在多種炎性痛模型中，如蜂毒模型[17]、注射辣椒素模型[18]、福爾馬林致炎模型[19]、完全弗氏佐劑模型[11]等，但在不同的炎性痛模型中，p38MAPK磷酸化表達(dá)的部位和持續(xù)的時(shí)間有所不同。p38MAPK的磷酸化與炎性痛形成和維持的關(guān)系尚未明確，但p38MAPK的特異性抑制劑在炎性痛形成和維持中的作用值得關(guān)注。p38MAPK特異性抑制劑預(yù)處理或者成模后給藥，均能有效減弱炎癥引起的熱痛覺敏感，而對機(jī)械痛覺敏感沒有明確影響。p38MAPK特異性抑制劑SD-282預(yù)處理福爾馬林致炎模型大鼠，能明顯減弱大鼠的痛覺過敏[19]；鞘內(nèi)注射p38MAPK抑制劑FR112653能顯著減輕由辣椒素引起的熱痛覺過敏[18]；蜂毒致炎模型大鼠中，成模后鞘內(nèi)注射p38MAPK特異性抑制劑，能顯著減輕早期的熱痛閾，而對機(jī)械痛覺過敏無影響[17]。以上研究表明，p38MAPK參與多種因素所致炎性痛的形成和維持，同時(shí)p38抑制劑可以作為炎性痛鎮(zhèn)痛研究的靶標(biāo)。

3.4 p38MAPK與癌性痛：75%～90%晚期癌癥患者有慢性疼痛。p38MAPK的異常表達(dá)與惡性腫瘤的形成、發(fā)展有著密切的聯(lián)系。研究[20]證實(shí)，p38MAPK可促進(jìn)胃癌癌株細(xì)胞的增值。研究發(fā)現(xiàn)[21]，大鼠接種人乳腺癌來源的Walker 256細(xì)胞可誘導(dǎo)大鼠骨癌痛的模型，出現(xiàn)大鼠縮足潛伏期逐步下降，脊髓背角小膠質(zhì)細(xì)胞中磷酸化p38表達(dá)增加，炎性因子IL-1β 和TNF-α表達(dá)增加；而鞘內(nèi)注射p38抑制劑SB203580可明顯延長大鼠縮腿潛伏期，改善大鼠痛覺敏感行為，且磷酸化p38表達(dá)減少，炎性因子IL-1β 和TNF-α表達(dá)減少，這表明脊髓背角小膠質(zhì)細(xì)胞中磷酸化p38表達(dá)的增多，以及磷酸化p38介導(dǎo)產(chǎn)生的炎性因子可共同參與骨癌痛大鼠機(jī)械痛覺敏感的形成和維持。也有研究[22]結(jié)果顯示，神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞中CX3CR1-p38的信號級聯(lián)放大作用在小鼠骨癌痛的疼痛傳遞過程中發(fā)揮重要作用。對于惡性癌性痛，p38MAPK抑制劑可以作為潛在的鎮(zhèn)痛研究方向。

4 前景與展望

目前，關(guān)于p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展迅速，其與疼痛的關(guān)系雖未完全明確，但p38抑制劑的鎮(zhèn)痛作用愈來愈受到關(guān)注，這也為神經(jīng)病理性疼痛的臨床治療提供了新的靶點(diǎn)和理論基礎(chǔ)。

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