p38MAPK信號通路與腸缺血再灌注損傷
腸缺血再灌注(isehemia/reperfusion,L/R)損傷是外科臨床實踐中常見的組織損傷之一,在嚴重感染、創(chuàng)傷、休克、心肺功能不全等疾患的病理過程中起重要作用。早在20世紀50年代Lillehei就提出小腸是休克向不可逆發(fā)展的樞紐器官。p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinase,p38MAPK)為絲裂原活化蛋自激酶信號通路中三個主要的亞家族之一,是介導細胞因子及應激刺激導致細胞凋亡、分化及炎癥反應的重要細胞內信號轉導途徑。大量文獻證實p38MAPK在缺血再灌注損傷中活化,并引起組織器官結構和功能的變化。本文就p38MAPK信號通路在腸缺血再灌注損傷中的作用作一綜述。
1 p38MAPK的概述
1.1 p38MAPK的發(fā)現(xiàn)、分型與分布p38MAPK于1993年由Brewster等 發(fā)現(xiàn),是360個氨基酸殘基組成的38kD的蛋白質。1994年Han等 用高滲和內毒素刺激小鼠肝臟細胞,分離純化出分子量為38kD的酪氨酸磷酸化蛋白激酶-p38MAPKs,并從小鼠肝細胞cDNA文庫中篩選到編碼p38MAPK的基因。
研究發(fā)現(xiàn),p38MAPK家族包括p38 、p3813、p38、p388 4種異構體亞型,它們的分布具有組織特異性。p38c表達廣泛,在白細胞、肝、脾、小腦、骨髓、甲狀腺、胎盤中都有較高水平的表達;p38B在腦和心臟中含量豐富;p38主要存在于骨骼肌;p388大量存在于肺、腎、腸、唾液腺的表皮細胞及睪丸、卵巢、垂體、腎上腺。
1.2 p38MAPK信號通路的激活p38MAPK信號通路通過多級激酶的級聯(lián)反應把細胞外信號向細胞內傳遞,其中需要3個關鍵激酶:MAPK、MAPK 激酶(MAPKK)、MAPKK激酶(MAP—KKK)。細胞受到刺激后首先激活MAPKKK,其下游激酶MAP—KK通過氨基末端的特定序列與活化的MAPKKK結合后被激活,活化后與MAPKKK解聚,轉而結合MAP使之活化,從而激活p38MAPK通路。p38MAPK信號通路的上游激活物是MKK3(即MAPKK3)、MKK4和MKK6,其中MKK4能同時激活JNK,而MKK3、MKK6僅特異激活p38MAPK。除了MAPKKK—MKK3/MKK6、p38MAPK級聯(lián)反應路線外,還存在一條不依賴MKK機制的自身磷酸化途徑,p38c能夠在轉錄生長因子一p(TCF—p)激活的蛋白激酶1結合蛋白[TGF—p—activated pro—rein kinase 1(TAK1)一binding protein;TAB1]的幫助下完成自身磷酸化過程。
1.3 p38MAPK信號通路激活后效應在各種應激因素如紫外線、H202、熱休克和缺氧等、炎性因子(TNF—、IL—l和TGF—B等)及LPS和革蘭氏陽性細菌細胞壁成分作用下,p38MAPK酪氨酸/蘇氨酸發(fā)生雙磷酸化 激活,活化的p38MAPK移位進入細胞核,通過磷酸化轉錄因子來調節(jié)效應基岡的表達。
p38MAPK信號通路控制多種轉錄因子的激活,如磷酸化轉錄因子2(activated transcription factor一2,ATF一2)氨基端活化區(qū)域69與7l位的蘇氨酸,導致其轉錄活性升高,與靶基因順式元件結合,從而調節(jié)包括TNF一儀、IL一1、IL一6和iNOs等多種炎性細胞因子的基因表達及蛋白合成;另一方面,筆耕論文新浪博客,TNF—O、IL一1、IL一6、IL一8等炎性細胞因子反過來又激活p38MAPK信號通路,產(chǎn)生逐級放大的炎癥級聯(lián)反應。激活的p38MAPK信號通路主要參與調控細胞增殖、分化與凋亡、炎癥反應等病理生理過程 。
2 p38MAPK信號通路與腸缺血再灌注損傷由于腸道代謝活躍、黏膜血管結構呈發(fā)夾狀,使腸道成為內臟中對I/R損傷最敏感的器官。腸缺血再灌注導致組織氧供需失衡,腸黏膜屏障受損,腸內細菌毒素移位,激活單核/巨噬細胞系統(tǒng),合成、釋放大量炎性細胞因子,引發(fā)腸道局部或全身性不可控制的炎癥反應和促炎介質的過度釋放,觸發(fā)全身炎癥反應,甚至多器官功能衰竭(multisystem and organ failure,MSOF)。研究表明,氧化應激、小腸黏膜屏障破壞致細菌內毒素移位、炎性細胞因子的釋放、細胞凋亡等在腸I/R損傷中起著重要作用。
而p38MAPK信號通路與這些機制都有或多或少的聯(lián)系。
2.1 p38MAPK與氧化應激氧化應激是腸I/R損傷的一個主要的損傷機制。I/R R,-M,腸缺血、缺氧,細胞內大量ATP經(jīng)腺苷轉化為次黃嘌呤,再灌注后,氧供增加,次黃嘌呤氧化為黃嘌呤,富含黃嘌呤氧化酶的腸上皮細胞將黃嘌呤氧化,產(chǎn)生大量氧自由基;而腸組織中含有豐富的不飽和脂肪酸,最易發(fā)生脂質過氧化反應,從而破壞腸黏膜細胞的結構,導致線粒體腫脹,鈉鉀泵失靈,細胞內鈉水潴留,進而引發(fā)腸黏膜屏障功能損害及通透性增加。p38MAPK信號通路是調控機體應激和炎癥反應的重要通路。研究發(fā)現(xiàn),氧自由基參與p38MAPK的活化。劉文軍等 觀察腎I/R早期以及應用自由基清除劑tempol清除ROS后p38MAPK活化情況,發(fā)現(xiàn)缺血再灌注早期p38MAPK很快被誘導活化,45min達到峰值,給予ROS清除劑可以明 抑制p38MAPK的活化,表明p38MAPK信號通路的激活與氧自由基產(chǎn)生有關。盡管大量研究證實活性氧,如過氧化氫等,能激活p38MAPK,但其確切機制尚不完全清楚。
2.2 p38MAPK與腸黏膜屏障功能 腸黏膜屏障是機體防御腸道有害刺激的第一道防線,在維持腸黏膜完整性、維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)等方面有重要作用。腸I/R可引起腸道缺血、缺氧性損害,導致腸黏膜屏障破壞,引起細菌和內毒素移位,誘導全身過度、失控、自毀的炎癥反應,導致全身炎癥反應綜合征,甚至多器官功能衰竭。腸黏膜屏障主要包括腸道機械屏障和免疫屏障兩部分。腸黏膜屏障的破壞是發(fā)生細菌移位、腸源性感染的重要原因。腸I/R時,各種損傷因素可通過細胞膜受體介導,激活p38MAPK信號通路。研究發(fā)現(xiàn),p38MAPK激活時間及程度與缺血再灌注腸損傷時間、程度一致。再灌注后6h,可見腸絨毛大 量脫落,炎細胞浸潤,腸道組織結構破壞。Zheng等 在Wistar大鼠腸I/R實驗中發(fā)現(xiàn),再灌注30 min小腸組織p38MAPK即達活化高峰,p38MAPK活化促進腸上皮細胞凋亡,破壞腸黏膜屏障功能。Waetzig等¨ 報道了MAPKs信號轉導通路的ERK1/ERK2、JNK/SAPK、p38MAPK參與炎癥性腸疾病(IBD)的腸黏膜損傷。在IBD導致腸黏膜上皮損傷過程中,p38 MAPK(d)、JNK和ERK1/ERK2均被激活,其中p38 MAPK(d)活性變化最明顯。Costantini等 發(fā)現(xiàn)Bal b/c小鼠全層皮膚30%造成嚴重燒傷能激活腸組織p38MAPK,緊密連結蛋白肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light chain kinase,MLCK)表達增加,導致腸屏障功能破壞,腸通透性增加,應用SB203580抑制p38MAPK的活化明顯減輕嚴重燒傷引起的腸黏膜屏障功能障礙。
本文編號:4335
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