p38MAPK在糖尿病心肌病中的作用研究進展*

揭海 吳鏗

糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy， DCM）是獨立于冠心病、高血壓等的特異性心肌病，可誘發心力衰竭、心律失常、心源性休克和猝死，已成為糖尿病患者的主要死因。病理表現為心肌肥厚、彌漫性心肌壁內微血管病變，毛細血管密度降低、內皮及內皮下纖維增生和基膜增厚。其發病機制復雜，涉及心肌細胞代謝障礙、心肌微血管病變、心肌纖維化、自主神經病變、胰島素抵抗及炎癥因子等多個方面。近年研究發現p38MAPK在DCM的發生發展中占有重要的地位，它參與血管活性物質和細胞因子的產生，引起細胞生長、增殖和分化，是DCM發病的重要信號通路。本文就p38MAPK在糖尿病心肌病中的作用作一綜述。

1 p38MAPK的結構與調節機制

p38MAPK是1993年Brewster等[1]發現，由360個氨基酸組成的38KD的蛋白，與細胞外信號調節激酶1/2（extracellular-signal regulated kinase， ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase， JNK）一起構成MAPK系統信號系統的3個主要分支。MAPK是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可由活性氧應激性刺激激活，另外可以通過與生長因子受體及G蛋白偶聯受體結合而激活。p38MAPK有6種異構形式，分別為p38MAPK α1/α2、p38MAPK β1/β2、p38γMAPK和p38δMAPK，不同亞型的分布具有組織特異性，p38α、p38β廣泛分布于各種組織，p38γ主要分布于骨骼肌，p38δ主要分布于腺體組織，其中p38α和p38γ是心臟表達較多的亞型[2-3]。p38MAPK各亞型間存在同源相似結構，其同源相似程度不同，對藥理學抑制劑敏感程度也不同。p38α和p38β具有高度同源性，而p38γ和p38δ僅有60%同源性，前兩者對吡啶咪唑類抑制劑（如SB203580等）敏感，后兩者則對抑制劑SB203580耐受。

p38MAPK通路可被熱休克、紫外線、滲透壓變化、細胞因子、缺氧、高糖、氧化應激、非酶糖基化和高胰島素血癥等激活，磷酸化p38MAPK轉位入胞核，使核轉錄調節因子磷酸化，從而調節基因轉錄，參與多種細胞生理過程，包括細胞增殖、生長、分化、凋亡等，并參與細胞轉化、惡化等病理過程。p38MAPK信號通路的激活為三級酶促級聯反應——MAPK激酶 激 酶（MAPKkinasekinases， MKKKs）、MAPK 激 酶（MAPKkinases， MKKs）和MAPK。MAPK磷酸酶可使p38MAPK去磷酸化而失活。p38在體內主要由MKK3、MKK4和MKK6激活，還可通過不依賴于MKK的機制TGF-β激活性激酶1結合蛋白1途徑和酪氨酸323磷酸化的途徑自我激活。

2 p38MAPK與DCM

目前有證據表明，p38 MAPK信號通路在DCM微血管病變、心肌間質纖維化、心肌肥大、心肌肥大等發病環節起重要作用，是參與DCM發病的重要信號通路。

2.1 p38MAPK與DCM微血管病變 DCM主要病理表現為微血管病變，引起灌注不足，相當于冠狀動脈血流儲備不足，減少了心肌灌注，嚴重時導致心肌細胞凋亡，引起心肌重構，順應性及心功能下降。DM時很多因素如胰島素抵抗、高胰島素血癥、炎癥和細胞因子等都可以誘導p38MAPK的活化，p38MAPK通過影響單核-巨噬細胞、血管內皮細胞和血管平滑肌細胞等參與微血管病變。Brownlee[4]研究發現胰島素抵抗通過Ras-Raf-MEK-p38MAPK通路引起血管重構，其機制為減少內皮抗粥樣硬化分子NO的生成，促進1型纖溶酶原抑制物的生成和血管平滑肌的增殖能力。KIM等[5]研究證實高胰島素血癥可以活化p38MAPK通路使血管發生重構，其機制為使單核細胞血管內皮細胞黏附分子（VCAM-1）的表達增加，VCAM-1的增加有利于單核細胞對內皮的黏附，從而加快動脈粥樣硬化的發生進程。Whiteside等[6]發現高糖可明顯促進血小板源性生長因子、內皮素-1、血管緊張素Ⅱ誘導的p38MAPK激活，激活的p38MAPK可促進血管平滑肌細胞的肥大、增殖、遷移，還可使細胞外基質的沉積，導致血管重構。Shanmugam等[7]研究發現晚期糖基化終末產物（advanced glycation end-products，AGEs）與血管細胞和單核細胞上的AGE受體結合可激活p38 MAPK和ERK1/2通路，使環加氧酶-2表達上調，促進血管炎癥反應發生，另外可激活單核細胞引起血管細胞功能紊亂。郭志堅等[8]研究發現，AGEs可使細胞內p38MAPK激活，進而使血管內皮細胞單核細胞趨化蛋白（MCP-1）的合成和分泌增加，MCP-1的增加有利于單核細胞的遷移和浸潤，導致血栓形成增加，MCP-1的增加同時有利于血管平滑肌的增殖和遷移，最終引起血管重構，而p38MAPK的特異抑制劑SB203580能夠抑制上述作用。

2.2 p38MAPK與心肌間質纖維化 心肌間質纖維化主要表現細胞外基質分泌增多或降解下降，最終導致細胞外基質沉積。持續高糖等因素可刺激TGF-β1的表達[9]。TGF-β1作為明確的促纖維化生長因子，可促進組織修復，可使損傷心肌及周圍正常心肌細胞的Ⅰ、Ⅲ型膠原沉積以及膠原酶降解，同時使金屬蛋酶組織抑制劑合成增加[10]，整合蛋白水平表達上調并促進CFs表型轉化為肌成纖維細胞[11]，參與心肌纖維化。TGF-β1與其受體結合后，可以激活TAK1，TAK1能進一步激活MKK3/6和p38MAPK，從而參與心臟重塑過程。Zhang等[12]的研究表明，TAK1在轉基因鼠體內被激活后，可促進p38MAPK的磷酸化，導致心肌間質纖維化、心肌肥大、心肌凋亡、心功能惡化及死亡率增高等情況的發生。Thandavarayan等[13]用非轉基因糖尿病大鼠同p38MAPK顯性負突變的轉基因糖尿病大鼠試驗，研究顯示p38MAPK在糖尿病心肌重構中扮演重要角色，其中包括心肌間質纖維化，其機制是糖尿病時TGF-β1活化激動p38MAPK通路使膠原蛋白Ⅲ沉積最終導致心肌間質纖維化。這些研究表明TGF-β1-TAK1-p38MAPK信號通路可能在糖尿病心肌間質纖維化中扮演著重要的角色。另外，Daoud等[14]研究提示，AGEs通過激活p38MAPK等信號通路，使成纖維細胞基質金屬蛋白酶（MMP-2、MMP-9、MMP-13等）的表達水平上調，導致心肌纖維化。

2.3 p38MAPK與心肌肥大 心肌肥大是DCM的主要病理改變之一，是心臟對外界刺激的一種代償性反應，主要表現心肌細胞的直徑增寬及長度增加、體積增大、蛋白合成增加。在TG大鼠DCM模型的研究中，p38αMAPK的激活在左心室心肌細胞肥厚、氧化應激、心功能不全過程中起到關鍵作用[13]。Chen等[15]用高糖培養心肌細胞48 h后測量心肌細胞時發現其表面積較正常糖濃度組細胞顯著增加，實時RT-PCR分析顯示心肌肥厚性標志物心鈉素和血管緊張素原都較正常糖濃度組表達增加，而引起肥大原因是高糖時內皮素-1和鈉氫交換體-1增多，通過激活MAPK通路導致。Luo等[16]發現應用瑞舒伐他汀干預后的2型糖尿病大鼠模型組與未應用瑞舒伐他汀的2型糖尿病大鼠對照組相比，超聲心動圖和組織病理學明顯改善，同時MAPK和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（NLRP3炎癥小體）的表達減少，這表明瑞舒伐他汀可能通過抑制MAPK和NLRP3炎癥小體途徑減輕了2型糖尿病大鼠模型的心肌細胞肥厚。Soetikno等[17]研究發現，實驗組給予8周姜黃素100 mg/（kg·d）干預，生長因子、NF-κB、ANFmRNA、NADPH氧化酶的

表達均降低，心肌細胞肥厚及心肌纖維化減輕，同時抑制p38MAPK和ERK1/2的磷酸化，提示姜黃素可能通過抑制p38MAPK通路對抗心肌細胞肥厚和纖維化。Lakshmanan等[18]研究發現，轉基因大鼠（自發性糖尿病大鼠SDT）比正常大鼠產生更多的超氧陰離子自由基，心臟肥大明顯的同時p38 MAPK、AMPKα1和JNK的磷酸化水平也顯著升高，提示p38MAPK信號通路在糖尿病心肌肥厚中可能發揮重要作用。

2.4 p38MAPK與心肌凋亡 心肌細胞凋亡是DCM重要的發病機制，研究證實，高糖、AGEs、氧化應激等因素可通過p38MAPK通路引起心肌細胞凋亡，機制可能與P53、bax、bcl-2、bcl-xl、氧化應激等有關。Huang等[19]研究發現，高糖時可通過激活p38MAPK通路促進p53蛋白磷酸化，使Bcl-2蛋白表達下調，而Bax蛋白表達上調，從而激活casepase凋亡途徑引起心肌細胞凋亡，而p38MAPK抑制劑SB203580可以抑制p53的活化而減少心肌凋亡。Chen等[20]研究表明，高糖培養24 h的H9c2心肌細胞，p-P38表達增加，凋亡細胞增加，活性氧產生增加，以及線粒體膜電位下降，而SB203580可以抑制p-P38表達，減少活性氧產生，抑制線粒體膜電位下降，減少心肌細胞凋亡。Li等[21]研究表明，心肌細胞在高糖及AGEs前體作用下，可以使AGEs及ROS產生增多，進而激活p38 MAPK及ERK通路，引起DNA凋亡片段和caspase-3凋亡蛋白增加，最終導致心肌細胞凋亡。Thandavarayan等[14]研究顯示，非轉基因糖尿病大鼠同p38 MAPK顯性負突變的轉基因糖尿病大鼠相比，心肌細胞凋亡增多，p38 MAPK活性升高，而bcl-xl表達水平下調，提示p38 MAPK可通過下調bcl-xl促進糖尿病心肌細胞凋亡。Xu等[22]研究證明，在高糖處理H9c2心肌細胞后，ROS產生增多，進一步激活p38MAPK通路引起心肌細胞凋亡，而外源性硫化氫可通過抑制p38MAPK和ERK1/2通路發揮心肌保護作用。

綜上所述，糖尿病心肌病的發病機制尚未清楚，其主要發病環節包括微血管病變、心肌間質纖維化、心肌細胞肥厚、凋亡等，而激活的p38MAPK信號轉導通路在DCM的發病過程中發揮重要作用，對p38MAPK在DCM中的作用及分子機制的深入研究，將有助于進一步闡明DCM的發病機制。DCM目前沒有特異性的治療方法，主要的治療手段包括控制血糖、血脂、血壓、改善胰島素抵抗、拮抗RASS系統及改善心肌纖維化等，研究發現瑞舒伐他汀可通過抑制MAPK通路減輕2型糖尿病大鼠模型的心肌細胞肥厚[16]，Xu等[22]證實硫化氫可通過抑制P38MAPK通路抵抗高糖引起的心肌損害，而林永廉等發現[23]大蒜素可通過抑制P38MAPK通路減少糖尿病大鼠心肌細胞凋亡，通過對P38MAPK通路的抑制研究，將有助于發現防治DCM的新靶點。

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