p38MAPK信號通路與神經病理性疼痛的脊髓中樞敏化關系研究進展*

程艷彬，朱清廣，孔令軍，房敏，3△

1上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院，上海 200437；2上海市中醫藥研究院推拿研究所；3上海中醫藥大學針灸推拿學院

神經病理性疼痛（neuropathic pain，NP）是一種外周或中樞神經系統受到損傷或發生病變引發的疼痛。國際疼痛研究協會（IASP）對NP定義為“損傷或疾病影響到軀體感覺神經系統所導致的疼痛”［1］。NP以痛覺過敏、痛覺超敏和自發性疼痛為主要特征，是臨床最為常見的一種疼痛。據統計，在歐洲約1/5的慢性疼痛患者為NP［2］，四肢、軀干以及內臟組織都有可能產生NP［3］。隨著NP和細胞信號轉導通路研究的不斷深入，發現P38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen activated protein kinase,p38MAPK)廣泛存在于哺乳動物細胞內，對多種細胞轉錄因子和蛋白激酶具有磷酸化和激活作用，與NP有關的多條激酶反應通路匯集于p38MAPK［4］。有研究表明，p38MAPK對NP過程中發生的中樞敏化有重要作用［5］。本課題組前期研究表明，推拿對模型大鼠背根神經節（dorsal root ganglion，DRG）持續受壓（chronic compression of DRG，CCD）所導致的NP具有鎮痛效果，能降低CCD導致的C纖維介導的脊髓背角場電位長時程增強（long term potentiation，LTP），提示推拿能降低NP發生過程中的脊髓中樞敏化。據此，我們推測“推拿對LDH鎮痛機制可能是通過P38/MAPK通路抑制脊髓背角中樞敏化”?，F將近年來國內外關于p38MAPK與NP過程中脊髓中樞敏化關系的研究作一綜述。

1 MAPK信號通路

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）是廣泛存在于哺乳動物細胞內的一組高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是一類重要信號傳導系統，可將廣泛的細胞外刺激信號通過轉錄或非轉錄方式轉導到細胞內，引起細胞增殖、分化、轉化及凋亡等生物學反應［6］。激活MAPK的細胞外刺激信號較多，這類細胞外刺激信號包括：細胞因子、神經遞質、生長因子、激素等細胞外信號分子和紫外線照射、細胞應力、神經損傷、電刺激等脅迫條件［7］。當細胞未受外界刺激時，MAPK信號通路處于關閉狀態，當受到細胞外信號刺激時，在MAPK信號通路上游激酶作用下發生級聯磷酸化而激活；MAPK被激活后進入細胞核，使一些轉錄因子磷酸化，從而改變細胞基因的表達狀態［8］。

MAPK通過高度保守的三級激酶級聯反應傳遞信號，即細胞外刺激通過某些環節使促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MAPKKK）激活，進而激活促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MAPKK），然后通過蘇氨酸和酪氨酸 雙 位 點 同 時 磷 酸 化 激 活MAPK［9-10］。MAPKKK、MAPKK、MAPK三者都具有11個保守的亞結構域，在細胞信號傳遞過程中通過使亞結構區域的氨基酸殘基磷酸化而被逐級激活［10］。MAPKKK是MAPK信號通路的第一個激酶，它是一個絲氨酸/蘇氨酸激酶，既可被MAPKKK激酶磷酸化激活，又可被Ras或Rho家族的小GTP結合蛋白相互作用而激活［7］；MAPKK是MAPK信號通路的第二個激酶，又稱為MEK（MAPK/ERK kinase），上游MAPKKK可通過對MAPKK高度保守的雙重磷酸化位點Sxxx S/T進行磷酸化而實現對MAPKK的活化；MAPK是MAPK信號通路的最后一個激酶，又稱ERK（extracelluarregulated kinase），它的磷酸化位點是位于第Ⅶ與第Ⅷ亞結構區域間的高度保守的TxY序列上的Thr和Tyr殘基，上游雙特異性蛋白激酶MAPKK通過對MAPK活性環內的Thr和Tyr殘基的雙重磷酸化實現對MAPK的活化；激活的MAPK可通過磷酸化細胞骨架相關蛋白、轉錄因子、酶類等多種底物來調節包括疼痛形成、疼痛敏化在內的多種病理生理過程［7，10］。MAPK級聯反應通路最具特征的通路有3條：應激活化蛋白激酶通路（SAPK/JNK），對

白細胞介素1(interleukin-1，IL-1)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα，TNF-α)和熱反應等反應；細胞外信號調節蛋白激酶信號通路（Extracellular signal regulated protein kinase，ERK1/2），對生長因子受體、酷氨酸激酶受體等反應；P38MAPK通路對IL-1、TNF-α和熱休克等反應［11］。有研究表明，p38MAPK在神經元可塑性和痛覺信息傳導、痛覺敏感化的形成與調節過程中發揮重要作用［12］。

2 p38MAPK的分子結構與分布

p38MAPK的相對分子量是38kD，由360個氨基酸構成，目前已發現6種p38MAPK亞型：p38α1/α2、p38β1/β2、p38γ、p38δ。各種亞型的分布具有組織特異性：p38α1/α2、p38β1/β2在各種組織中廣泛存在，在神經系統中，p38α1/α2主要分布在DRG，p38β1/β2在腦組織中分布較多；p38γ在骨骼肌中含量最多；p38δ多見于肺、腎、腸、睪丸以及唾液腺、胰腺、腎上腺、垂體等腺體組織中［5，13］。

3 p38MAPK的信號通路的激活與滅活

p38MAPK通路與炎癥、凋亡、應激等的調控密切相關，也是疼痛信息轉導的重要通路［5］。p38MAPK通路可被外界環境因素如缺氧、創傷、紫外線、細胞外高滲環境、H2O2等及炎性因子［纖維原細胞生長因子（FGF）、白細胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β）、TNF-α］、脂多糖及革蘭氏陽性細菌細胞壁成分等激活［5，13］。它的激活方式遵循MAPK經典的三級酶促級聯反應，即通過MEKKs/TAK→MKK3/MKK4/MKK6→p38MAPK途徑［13］。p38MAPK的磷酸化位點在第viii結構域linker12磷酸化環狀結構上的三肽基T-X-Y上的氨基酸殘基［5］。MKK3、MKK4及MKK6是已知的p38上游的特異性蛋白激酶，不同的p38MAPK亞型可被不同的MEK激活，其中MKK3可激活p38α、p38γ、p38δ，MKK4只激活p38α，而MKK6則是不同亞型共同的激活劑［8，14］。不同的亞型又可激活不同的下游底物，這些底物包括其他蛋白激酶、磷脂酶和細胞骨架結合蛋白等［7］。p38MAPK被活化后進入細胞核內或轉移到其他部位，通過控制多種轉錄因子的基因表達發揮對細胞生長、細胞骨架重構、細胞凋亡、炎癥反應及痛覺過敏的調控。

吡咯咪唑類復合物是p38MAPK的特異性抑制劑，如SB220025、SB206718、SB203580、SB202190及VK199等［5］。不同的復合物抑制劑可特異性抑制不同的p38MAPK家族成員。p38MAPK的滅活由雙特異性蛋白磷酸酶MKP-1或MKP-5對蘇氨酸和酪氨酸殘基去磷酸化進而恢復其基態［15］。

4 p38信號通路與NP脊髓中樞敏化

NP的發生機制復雜，外周敏化、離子通道表達、交感神經芽生、Aβ纖維出芽、膠質細胞活化、神經損傷導致的下行抑制減弱、中樞敏化等都在NP過程中發揮作用，其中中樞敏化發揮的作用尤為重要。中樞敏化是指周圍組織或神經收到傷害性刺激后，初級傷害性感覺神經元胞內介導信號傳遞的激酶級聯反應被激活，傷害性信息上傳至脊髓及脊髓上位中樞，引發中樞神經系統發生可塑性變化，脊髓中樞或脊髓上位中樞的傷害性感覺神經元對外周傷害性刺激過度反應或過度興奮的狀態［16］，脊髓背角傷害性感覺神經元突觸效能增加。

小膠質細胞是中樞神經系統中一種常駐的單核吞噬細胞家族成員，同時具有免疫和炎癥功能，其細胞數量約占腦內細胞的10%，占膠質細胞總數的20%［17］。多項研究表明，脊髓小膠質細胞與神經損傷脊髓中樞敏化密切相關。神經損傷誘發的NP可以激活靜息狀態的小膠質細胞；活化后的脊髓小膠質細胞可釋放多種致痛物質如谷氨酸、天門冬氨酸、一氧化氮、花生四烯酸和前列腺素等［18］；外源性給藥抑制小膠質細胞激活或阻斷其代謝途徑可明顯減輕病理性疼痛癥狀［19］；小膠質細胞抑制劑可以明顯減弱強直刺激坐骨神經導致的脊髓LTP，并減輕強直刺激所誘發的痛覺過敏［20］。上述研究結果表明，脊髓小膠質細胞參與NP后的脊髓中樞敏化，可促進中樞神經元發生行為依賴性的可塑性變化，最終產生痛覺過敏。

研究顯示，通過脊神經結扎（spinal nerve ligation，SNL）模型大鼠一側L5脊神經可誘發大鼠同側下肢足底早期和長期的機械痛敏，并引發相應L5節段脊髓背角p38MAPK磷酸化，而且p38MAPK磷酸化完全位于小膠質細胞，這種損傷從結扎后1天開始出現，并可持續超過3周；早期鞘內注射p38抑制劑SB203580可以明顯減少SNL誘導的機械性痛覺異常；而且脊髓鞘內注射p38MAPK抑制劑引起的機械痛敏減輕早于DRG細胞中p38MAPK的激活，這說明脊髓小膠質細胞的p38MAPK磷酸化對于NP的早期階段有重要意義，p38MAPK的激活對NP過程中的脊髓中樞敏化起重要作用［21］。

目前多項研究證實，多種疼痛相關介質均與p38MAPK信號通路有關，這類介質包括：TNF-α、腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、環磷腺苷效應元件結合蛋白（cAMPresponse element binding protein，CREB）、環氧合酶2(cyclooxygenase，COX-2)等。王瑞珂等［17］研究證實，TNF-α可刺激引起大鼠小膠質細胞中高遷移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）表 達 增 高；p38MAPK通 路 阻 斷 劑SB203580可通過抑制p-p38MAPK的活性減少TNF-α對小膠質細胞的刺激，進而在轉錄水平阻斷HMGB1生成，從而避免免疫炎癥級聯放大的惡性循環。嚴曉娣等［22］研究顯示，鞘內注射p38 MAPK抑制劑SB203580可顯著減輕坐骨神經慢性壓迫性損傷（chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI）模型大鼠術后NP，并減少損傷側脊髓背角p38MAPK的表達及BDNF的生成，揭示了p38MAPK抑制劑可能通過減少脊髓背角p38MAPK的表達并抑制BDNF釋放，進而緩解CCI模型大鼠慢性NP。張飛娥等［23］研究發現CCI造模后能引起大鼠的機械痛敏，而鞘內注射p38抑制劑SB203580能夠逆轉CCI造模引起的脊髓p-p38MAPK的表達增多，也明顯減少p-CREB表達的生成。說明脊髓水平的p38MAPK激活并參與CCI所造成的NP的發展，P38可能通過影響下游轉錄因子CREB的活性，進而引起脊髓神經元發生長時程的可塑性變化，從而引發長期的痛覺過敏。GANG WANG等［24］研究顯示，鞘內注射SB203580對CCI模型大鼠具有明顯鎮痛作用；當p38MAPK被鞘內SB203580抑制時，COX-2的表達顯著降低，這說明COX-2參與了p38MAPK對于痛覺信息的調制。

5 結語和展望

NP的發生和維持機制復雜，涉及眾多方面的改變。研究證實，p38MAPK信號通路通過多種機制參與慢性NP的發生和維持，其在NP發生后的脊髓中樞敏化過程中發揮重要作用，但其機制尚未完全闡明。本課題組前期研究顯示，推拿能改善大鼠CCD模型所引發的NP，并且能顯著降低CCD造模導致的C纖維介導的LTP增強。表明推拿能夠改善因CCD造模引發的疼痛和伴之發生的脊髓中樞敏化。根據現有的研究結論，本課題組提出“p38/MAPK通路可能參與推拿對脊髓背角中樞敏化的抑制作用”。這一假說尚需通過日后的推拿基礎研究加以證實。