硫化氢(H₂S)广泛存在于各种细胞中，在神经系统、心血管活动和消化系统调节等方面发挥着重要作用。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)和转录因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid2-related factor 2, Nrf2)在细胞增殖、分化和凋亡以及应激和炎症等多种生理和病理过程中发挥重要作用。目前关于H₂S与MAPK/Nrf2信号转导途径关系已有大量报道，其应用价值也备受关注，文中根据H₂S的生理功能，以及H₂S与MAPK/Nrf2信号通路间关系进行综述。

1 硫化氢

H₂S在各组织器官广泛分布，体内以气态形式和硫氢化钠(sodium hydrosulfide, NaHS)存在。NaHS能解离成Na⁺和HS^-，HS^-能与体液中H⁺结合生成H₂S。H₂S与NaHS在体内维持一个动态平衡，主要通过胱硫醚β合成酶(cys-tathionineβ-synthase, CBS)、胱硫醚-γ-裂解酶(cys-tathionineγ-lyase, CSE)和巯基丙酮酸硫基转移酶(mercaptopyruvate sul-furtransferase, MPST)催化含硫氨基酸后生成，目前认为这三种酶具有组织特异性，CBS在小鼠主要分布于脑内，小鼠胚胎脑组织早期主要分布于室管膜附近的神经上皮细胞，后期则分布于放射状胶质细胞和星型胶质细胞，其催化硫化氢的合成受睾酮和硫腺苷甲硫氨酸的影响，人体CBS mRNA主要存在于脑、肺、肝肾。Ichinohe等^[1]发现，唐氏综合征患者脑内CBS含量约正常人的3倍，这类患者常合并阿尔茨海默病，CBS富集于星型胶质细胞及神经纤维缠结区。CSE主要分布于脑、胰岛β细胞、血管组织等。Shibuya等^[2]发现在脑内，天门冬氨酸氨基转移酶以L-半胱氨酸和α-酮戊二酸为底物生成3-巯基丙酮酸，后者在3MST的作用下生成H₂S和丙酮酸盐，3MST主要分布于神经元。

硫化氢生理作用复杂，生理浓度的H₂S具有抗氧化应激、抗炎和舒张血管等作用。H₂S的生理浓度在大鼠脑内为50~160 μmol/L。Ren等^[3]的研究显示，大鼠全脑缺血15 min后，用不同剂量外源性H₂S腹腔注射，25 μmol/L的外源性H₂S具有脑保护作用，而180 μmol/L的外源性H₂S会加重脑损伤。殷俊等^{[4, 5]}通过缺血2 h再灌注6 h~7 d的大鼠模型发现，50 μmol/L和100 μmol/L外源性硫化氢均能减小脑梗死体积，提高HSP20含量，降低TNF-α含量，100 μmol/L外源性H₂S脑保护作用更明显。Li等^[6]观察不同剂量外源性H₂S对缺血21 h大鼠的影响发现，75 μmol/L外源性H₂S具有保护作用，上调线粒体超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和bcl-2的含量，下调线粒体丙二醛、神经元bax和caspase3蛋白含量，而175 μmol/L外源性H₂S则明显增大梗死体积。在细胞模型中，Tay等^[7]在糖氧剥夺的SH-SY5Y细胞模型中发现，糖氧剥夺前15 min给予10~100 μmol/L外源性H₂S，其具有剂量依赖的细胞保护作用。另外，有文献报道^[8]外源性硫化氢能改善大鼠空间学习和脑损伤所致的记忆减退，减轻神经元水肿和较少萎缩。外源性硫化氢可通过活化ATP依赖的K⁺和CL^-通道增加神经元内谷胱甘肽含量发挥抗氧化应激作用，并能增加线粒体内谷胱甘肽含量。

2 丝裂原活化蛋白激酶及转录因子E2相关因子2

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)包含一组三级磷酸化依赖的激酶，MAPK被MAPK的激酶(MAPKK)磷酸化后激活，MAPKK被MAPKK的激酶(MAPKKK)磷酸化而激活，从而将MAPK和细胞表面的受体以及胞外的信号联系在一起。目前发现的MAPK信号通路成员共4个，包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinases, ERKs)以及ERK5/大丝裂素活化蛋白激酶1(big mitogen-activated protein kinase, BMK1)、c-Jun氨基端激酶(c-Jun amino-terminal kinase, JNK)和p38 MAPK。MAPK在各种细胞中广泛存在，在未受刺激的细胞中，MAPK主要存在于胞质中；受到刺激后，MAPK转向核内并使下游基因表达改变。ERK1/2单体分子质量为42~44KD，主要通过跨膜蛋白及主动转运进入核内。形成磷酸化加非磷酸化二聚体的ERK2更易于进入胞核，并发现形成二聚体进入胞核是MAPK家族的一个普遍现象。

MAPK参与多种生理病理过程，如细胞生长、增殖、分化和凋亡以及应激、炎症和耐药等。MAPK通路在卵母细胞的减数分裂、微管形成及纺锤体牵拉中发挥重要作用，特别是减数分裂的第二期。Liu等^[9]报道MAPK通路在精子的极化和活化中起双重调节作用。活化的p38MAPK通路能够促进成骨细胞分化及矿化，促进骨骼形成。目前普遍认为MAPK通路在促进凋亡和抑制凋亡存在某种平衡，平衡打破后可引起不同的细胞效应。p38既能抗凋亡也能促进凋亡，其功能发挥与细胞种类及应激环境相关。近年发现MAPK路径与肿瘤耐药相关，非小细胞肺癌细胞通过p38通路对顺铂耐药，敲除p38MAPK基因或使用p38通路抑制剂能够逆转肿瘤细胞耐药并促进肿瘤细胞凋亡。转录因子E2相关因子2(Nrf2)与MAPK通路关系密切，众多研究发现H₂S可通过促进Nrf2活化调节MAPK信号通路。Nrf2是细胞内抗炎和抗氧化应激的主要因子，其分子量为68 KD。未激活的Nrf2与Keap1结合，H₂S能促进keap1/Nrf2解离并使Nrf2活化，激活后的Nrf2进入细胞核，与抗氧化反应元件(antioxidant response element, ARE)结合，发挥抗炎抗氧化作用^{[10, 11]}。

3 H₂S与MAPK/Nrf2信号转导途径的关系 3.1 H₂S与ERK1/2信号通路

Boulton等^[12]于1990年首次克隆了编码ERK1/2的DNA链，并将其命名为ERK1(extracellular signal-regulated kinase 1)。ERK1/2是最早发现也是研究最多的MAPK家族成员。ERK1/2可被各种生长因子、离子射线和过氧化氢等活化，进而调节细胞的增殖与分化、形态维持、骨架构建、凋亡与恶变等一系列生理病理过程。Liu等^[13]建立阿霉素干预H9c2的心肌细胞模型发现，阿霉素能促进H9c2心肌细胞ERK1/2磷酸化促进细胞凋亡，预先用硫氢化钠处理后能使ERK1/2的磷酸化减少，并上调抗凋亡蛋白Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax，使用选择性ERK1/2抑制剂干预得到类似于硫化氢干预的结果，因此推论，H₂S通过减少ERK1/2磷酸化减弱阿霉素的心肌细胞毒性。Ha等^[14]发现硫化氢能减轻类软骨炎细胞的炎症反应，下调促炎因子IL-1β，而IL-1β能刺激ERK1/2/NF-κB表达，说明ERK1/2/NF-κB参与IL-1β下游炎症反应，而H₂S能通过下调ERK1/2/NF-κB发挥抗炎作用。另外，体外实验发现H₂S通过抑制P38、ERK、JNK、PLC-γ2和c-PLA2磷酸化从而抑制胶原诱导的血小板聚集。

3.2 H₂S与ERK3/4信号通路

ERK3又称MAPK6，是一种非典型的MAPK，分子量为100 KD。Pew等^[15]通过对比妊娠中期的ERK3基因敲除小鼠及野生小鼠，发现野生小鼠在糖皮质激素刺激后肺表面活性蛋白B明显增加，而基因敲除鼠对糖皮质激素反应较野生鼠明显差，由此说明ERK3在糖皮质激素促进胎肺成熟中发挥关键作用，ERK3基因缺陷或缺失小鼠明显的生长缓慢、容易发绀及早期死亡，因此，ERK3是提高婴儿成活率的新的治疗靶点。Bian等^[16]对肺癌细胞进行研究发现，络氨酰DNA磷酸二酯酶(tyrosyl DNA phosphodiesterase 2, TDP2)能够修复拓扑异构酶Ⅱ(topoisomerase 2, Top2)抑制剂引起的DNA损伤，活化的ERK3能调节TDP2的磷酸化影响其活性，使肺癌细胞DNA损伤减小，由此得出结论，活化的ERK3能够削弱Top2抑制剂引起的DNA损伤。Marguis等^[17]的研究发现，ERK3参与T细胞受体(T cell receptor, TCR)诱导的T细胞活化，ERK3缺陷的T细胞在抗CD3抗体的刺激下应答低下。H₂S与ERK3/4信号通路关系目前缺乏相关研究报道。

3.3 H₂S与ERK5信号通路

ERK5又叫BMK1，分子量为120 KD。ERK5能被氧化剂、细胞内渗透压变化、表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)和神经生长因子等活化^[18]。ERK5生理作用复杂，参与细胞增殖及凋亡、有丝分裂、细胞内信号转导、调控癌基因、恶性肿瘤形成、耐药以及胚胎干细胞的分化^[19]等。近年来，对ERK5的研究主要集中在ERK5与肿瘤关系，EGF可活化ERK5，后者促进DNA损伤诱导的细胞凋亡因子(DNA damage induced apoptosis suppressor, DDIAS)表达，后者通过上调β链蛋白(β-catenin)基因促进肿瘤细胞转移。microRNA-200b-3p能够下调ERK5，抑制胶质瘤增殖及上皮间质转换(epithelial-mesenchymal tranzition, EMT)。有文献^[22]报道ERK5与乳腺癌对三苯氧胺耐药及复发相关，故ERK5抑制剂有望成为新的抗肿瘤药物。H₂S与ERK5信号通路关系目前缺乏相关研究报道。

3.4 H₂S与JNK和P38信号通路

c-Jan氨基末端激酶(c-JunN-terminal kinase, JNK)又被称为应激活化蛋白激酶(stress activated kinase, SAPK)，是1990年被发现的丝氨酸/苏氨酸活化蛋白激酶。分子量46 KD的JNK 1和分子量55 KD的JNK 2几乎在所有细胞均有表达，而JNK 3选择性在脑、心和睾丸中表达。p38是p38 MAPK通路的主要蛋白，其分子量为38 KD，与JNK同属SAPK。JNK及p38能被多种刺激所激活，包括肿瘤坏死因子、白介素-1、游离脂肪酸、活性氧族、内质网应激、毒素、药物、病原体和代谢改变等^[23]。Zhou等^[24]通过体外和体内实验证实H₂S通过抑制JNK和p38，减少高糖诱导的细胞凋亡。Pan等^[25]发现通过抑制CSE使内源性H₂S减少能明显抑制肝癌细胞增殖，并发现磷酸化的JNK/p38起促进凋亡的作用。Guo等^[10]的研究表明，H₂S能减轻胃粘膜上皮细胞缺血再灌注损伤，抑制JNK和p38的活化及NF-κB活化是抗炎和抗氧化应激的关键因素，由此得出结论，H₂S或许是急性胃粘膜损伤新的治疗方法。类似的，Wang等^[26]的实验表明H₂S通过下调JNK/NF-κB抗氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein, OX-LDL)诱导的巨噬细胞炎症反应，这可能成为治疗动脉粥样硬化的新途径。另外，有研究^[27]发现H₂S联合PNU通过抑制JNK和p38通路能提高因休克或缺血再灌注所降低的平均动脉压。

3.5 H₂S与Nrf2信号通路

近年研究发现，H₂S通过介导Nrf2活化参与抗氧化和抗炎等多种生理病理过程，H₂S活化Nrf2可抑制糖尿病诱发的动脉粥样硬化。Huang等^[28]对高血压肾损伤模型Dahl大鼠研究发现，H₂S能够活化Nrf2对抗高盐所致的肾损伤。有文献^[29]报道microRNA-144、microRNA-a和microRNA-b/c调节Nrf2的活化，活化的Nrf2能够减轻支气管哮喘的炎症反应，下调炎性介质IL-4和IL-10，可减少炎症细胞在支气管肺泡的渗入及黏附，还可减少活性氧族(8-0HdG、8-iso-PGF2α和NF-κB)含量。Nrf2与MAPK通路相互关系目前已有大量研究，在吸烟大鼠模型中^[30]，H₂S对肺纤维化起保护作用，H₂S通过促进Nrf2进入胞核、抑制P38、JNK和ERK1/2磷酸化并抑制NF-κB活化从而起到抗炎和抗氧化应激作用。

4 展望

迄今为止，关于H₂S、MAPK /Nrf2信号通路以及两者之间关系研究已有大量报道，但仍有问题存在。硫化氢具有抗炎作用，而H₂S与颅脑损伤的严重程度呈负相关对传统观念是一个冲击^[31]；H₂S在不同组织安全剂量范围有待进一步验证及探索；MAPK/Nrf2通路与其他因子的相互作用及MAPK级联通路之间的交叉整合机制尚不十分明确。另外，对H₂S与ERK3/4和ERK5信号转导途径之间关系还缺少研究。近年来，越来越多的研究者以MAPK/Nrf2通路为靶点，阐明其与疾病的发生发展规律，特别是肿瘤，在攻克疾病方面有巨大的推动作用。