p38MAPK在动脉粥样硬化机制中的研究进展

徐瑞 黄鹏 张祎冰,3 任立群

(吉林大学 1白求恩医学部，吉林 长春 130021；2药学院实验药理与毒理学教研室；3第一医院眼科)

心血管疾病是全球人类死亡的主要原因〔1〕，在这些疾病中，动脉粥样硬化是中国社会死亡率最高的〔2,3〕。动脉粥样硬化发病风险因素与生活方式有关，包括吸烟、高血压、高血糖和高血脂，个体可能由于基因突变从而倾向于上述某些因素〔4～6〕。动脉粥样硬化在动脉血管壁中发展，最常见于冠状动脉、颈动脉分支点和股动脉。血管壁由三个组织层组成：腔侧的内膜，介质和与血管周围组织接触的外膜。内膜由单层内皮细胞和内皮下结缔组织组成，在血流和下层组织之间提供屏障。由血管平滑肌细胞(VSMC)和弹性结缔组织组成的介质是最厚的层，赋予血管壁稳定性和弹性。外膜是最复杂的层，充满神经和小血管，为较大的血管提供神经信号和营养物质以调节血管壁功能。在动脉粥样硬化中，由于VSMC的增殖和生长，结缔组织沉积和来自血流的脂质积聚，内膜层的直径局部增加，共同形成动脉粥样硬化斑块。最终的结果是血管腔变窄，损害了相邻组织的灌注。如果斑块不稳定并且破裂，则脂质与循环血液接触，导致凝血和血栓形成。患有动脉粥样硬化的患者往往接受他汀类药物治疗，这与他汀类药物抑制炎症发展和调节斑块成分来降低血液胆固醇水平并稳定斑块有关〔7，8〕。

在动脉粥样硬化中，首先发生的是内皮损伤，其次是内膜或纤维层中的脂质渗出和积聚，为了处理过量的脂质，通过损伤激活的内皮细胞将巨噬细胞募集到这些部位；如果脂质负荷过高，巨噬细胞会积聚并转化为含脂质的泡沫细胞。慢性炎症环境被认为进一步促进了病理中所见的组织钙化〔9～11〕。由于免疫细胞浸润是早期事件，慢性炎症是病理学中的驱动因素，因此炎症信号传导的靶向治疗可以干预动脉粥样硬化的进展。

在慢性炎症的背景下，p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径在动脉粥样硬化研究领域受到关注。p38MAPK信号传导涉及多种生物过程，如组织发育、细胞增殖、细胞凋亡、炎症和癌症〔12〕。p38MAPK可以被各种炎症细胞外诱导物激活，这些诱导物在动脉粥样硬化中含量丰富。本文综述p38MAPK在动脉粥样硬化机制中研究成果并讨论潜在的治疗意义，为了清楚分析疾病的组织复杂性，将研究结果划分为构成疾病并影响疾病进展的不同细胞类型。

1 p38MAPK信号通路

MAPK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，广泛存在于哺乳动物细胞内，将细胞外信号转导到细胞内引起细胞生物学反应。MAPK家族包括细胞外信号调节激酶(ERK)和c-Jun N末端激酶(JNK)和p38。p38MAPK在某些致病性刺激物如脂多糖(LPS)存在下被促炎细胞因子激活，或经历细胞外应激时也可以激活，例如紫外线辐射，热休克或缺氧。MAPK的所有细胞外和细胞内诱导物的共同点是相关配体与其各自受体的结合产生连续磷酸化事件的级联，其中MAPK激酶激酶(MAPKKK/MEKK)磷酸化MAPK激酶(MAPKK/MKK/MEK)，这反过来磷酸化和激活MAPKs。MEK3和MEK6是磷酸化p38MAPK的主要MAPKK，而不同组的MEK主要激活ERK和JNK。 MAPK活化蛋白激酶(MAPKAPK/MK)2和热休克蛋白(HSP)27是活化p38MAPK的重要下游靶点，起到保护细胞免受热休克和渗透压的作用〔13〕。目前已知多种其他p38MAPK下游靶标，其在p38MAPK活化后执行细胞应答。细胞类型和细胞环境影响所产生的反应，其可以是促凋亡，促炎或抗增殖。

由于动脉粥样硬化被认为是炎症驱动的过程，因此p38MAPK在该研究领域中受到关注。近年来，越来越多的研究集中在与这种心血管疾病相关的不同细胞类型中的p38MAPK信号传导。见图1。

图1 一般p38MAPK信号通路模式

2 p38MAPK在平滑肌细胞中的作用

VSMC是血管壁中最丰富的细胞类型，VSMC产生基质蛋白，包括胶原蛋白，为组织提供所需的稳定性和灵活性。在动脉粥样硬化中,VSMC被刺激生长，增殖和迁移，并且参与血管壁内膜层的增厚。VSMC似乎在动脉粥样硬化进展中起双重作用，因为它们在脂质核心周围形成保护层，从而保护它们免受可能引起斑块破裂的管腔应力，并因此导致血栓形成。另一方面，VSMC是动脉粥样硬化进展的驱动因素。晚期动脉粥样硬化病变显示，VSMC凋亡会导致斑块不稳定，并伴随斑块破裂的风险增加〔14～16〕。此外，凋亡的VSMC释放基质囊泡作为钙晶体的成核位点，从而促进斑块钙化〔17,18〕。动脉粥样硬化斑块中VSMC凋亡增加的原因尚不完全清楚，然而,有几条证据表明低密度脂蛋白(LDL)及其衍生物在该过程中的潜在作用〔19,20〕。LDL分子在VSMC中也可诱导p38MAPK途径，用氧化LDL(oxLDL)处理大鼠血管VSMC诱导p38MAPK磷酸化及G蛋白耦联受体和磷脂酶C途径中的核转位〔21〕，在该研究中，p38MAPK的激活导致VSMC中细胞毒性增加。由于oxLDL诱导的细胞神经酰胺水平改变，VSMC中p38MAPK的促钙化和促凋亡作用已在其他研究中报道〔22,23〕。

VSMC肥大是动脉粥样硬化的常见特征，是动脉粥样硬化病变中观察到的内膜增厚的潜在机制之一〔24〕。血管紧张素(Ang)Ⅱ和VSMC肥大诱导因子已被证明通过增加细胞内氧化应激来激活p38激酶〔25～27〕。在另一种途径中，Ang Ⅱ通过表皮生长因子受体(EGFR)和转化生长因子(TGF)信号诱导p38MAPK磷酸化，对过氧化物酶增殖物激活受体(PPAR)γ表达和VSMC肥大有影响〔28〕。此外，Ang Ⅱ介导的p38MAPK信号传导已被证明可增加VSMC的迁移和增殖〔29～31〕，所有这些过程都与动脉粥样硬化中内膜的异常生长有关。

如上所述，VSMC在动脉粥样硬化中的作用是双重的。在动脉粥样硬化病变的发展中，VSMC的增殖、迁移和细胞生长似乎是驱动因素，而在疾病晚期，当动脉粥样硬化斑块已经形成时，VSMC细胞凋亡变得更加重要。p38MAPK信号通过激活不同的细胞反应参与所有疾病阶段，这些反应依赖于信号分子的存在，例如修饰的LDL(mLDL)、神经酰胺、TGF或Ang Ⅱ等。为了剖析VSMC中p38MAPK活化的功能，需要进行更多的研究。特别是需要进一步评估早期至晚期动脉粥样硬化病变中p38激酶的活化及局部表达背景，例如mLDL和其他信号分子的存在。

3 p38MAPK在内皮细胞(EC)中的作用

EC排列在血管腔表面和主动脉瓣叶的两侧。内皮为深层组织构建保护屏障，并且在调节相关组织的组成及炎性细胞的黏附和侵入方面具有重要功能。此外，EC通过产生一氧化氮(NO)和其他血管调节剂参与血管张力的调节。健康的EC通过控制局部血压和抑制炎症和血栓形成而起到保护作用。当内皮受损时，例如由于高血压引起的剪切应力增加，内皮屏障破坏并允许血液成分进入组织。造成的结果是，EC被激活以开始修复受损组织并处理侵入的细胞和分子。在该过程中，EC表达黏附分子，其允许炎性细胞的附着和侵入。如果早期病变无法解决并进展为慢性炎症，则会出现动脉粥样硬化。

过量LDL的存在及其在受损组织中的修饰似乎是病理性病变发生的关键因素〔32〕。由于其存在于早期动脉粥样硬化中，天然LDL和(或)其修饰产物可能代表早期疾病阶段的p38MAPK信号传导的重要诱导物。事实上，已经证明LDL在EC中诱导p38MAPK信号传导〔33〕，并且已经鉴定了p38激酶的各种功能，包括细胞黏附分子E-选择蛋白和血管细胞黏附蛋白1的上调。其他研究表明p38MAPK可能参与和血管生成相关的EC迁移〔34〕,p38MAPK也被证明参与EC通透性的调节〔35〕。EC中p38MAPK的功能与动脉粥样硬化发展和进展相关，甚至可能代表疾病的驱动因素或抑制因素，值得进一步研究。

4 p38MAPK在单核细胞和巨噬细胞中的作用

在动脉粥样硬化中，单核细胞被募集到早期病变中并且一旦它们进入组织就分化成巨噬细胞，巨噬细胞以不同方式促进病变进展。首先，它们通过分泌蛋白水解酶如基质金属蛋白酶(MMPs)和降解胶原蛋白与弹性蛋白的组织蛋白酶来支持细胞外基质(ECM)的重塑，为钙结晶提供起始位点〔36〕。迄今尚未阐明诱导体内泡沫细胞形成的LDL修饰的确切性质，重要的是,mLDL的摄取似乎是巨噬细胞中p38MAPK活化和泡沫细胞形成所必需的〔37〕。p38MAPK通路的激活已经在患者组织及动物模型中通过免疫组织化学分析与动脉粥样硬化斑块相关的巨噬细胞中得到证实〔38〕。一些体外研究已经证实了p38MAPK活化在动脉粥样硬化相关巨噬细胞中的生物学作用。首先，p38MAPK已被证明是驱动泡沫细胞形成的正反馈机制的一部分。在这里，oxLDL和酶促修饰LDL(eLDL)在巨噬细胞中诱导p38MAPK活化，这反过来通过PPAR介导的LDL摄取受体如CD36的上调来增强LDL摄取〔38〕。此外，巨噬细胞中p38MAPK受mLDL刺激活化而诱导促炎细胞因子的表达〔39〕。总之，体外研究提供了p38MAPK在动脉粥样硬化中相关巨噬细胞表达促炎作用的一致证据，即通过促进巨噬细胞增殖和慢性炎症驱动疾病进展。

5 未来研究展望

p38MAPK参与不同环境和细胞类型的炎症信号传导，特别是在动脉粥样硬化中，因为这些疾病已经被认为是炎症驱动的。p38MAPK研究面临的最大挑战之一是诱导其磷酸化的多种不同刺激，如细胞因子、生长因子、渗透压、氧化应激和机械压力等。在动脉粥样硬化中，这些刺激剂的组合以时空分布存在，导致整个病变中的p38MAPK活化状态不同。此外，其他细胞途径，包括JNK、ERK和TGF信号传导干扰与p38MAPK信号传导的相互作用，进一步调节细胞内信号转导并最终调节所产生的反应。最后，p38MAPK激活导致不同细胞类型的不同反应，它们再次相互影响，产生动态互联网络。目前，体外实验模型解析p38MAPK信号网络的复杂性难度较大，如动脉粥样硬化等病理状况。然而，它们适用于在受控环境下简化过程的研究，在这里，明确定义的实验条件和高度特异性p38MAPK抑制剂的使用对于产生有意义的结果是必需的,对动物模型的研究可以更好地解释病变的复杂性，尽管当今动脉粥样硬化研究中使用的模型没有完全类似于人类情况〔40〕，相信随着其作用机制的逐步完善，可能成为一种非常有潜力的抗动脉粥样硬化治疗靶点。