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凌今，凌人，黃彬彬，葉煒劍，叢維濤，金利泰
中國醫(yī)藥生物技術(shù)2013年4月第8卷第2期
作者單位：325035，溫州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院蛋白質(zhì)組學(xué)中心(凌今、黃彬彬、葉煒劍、叢維濤、金利泰)；
321000浙江金華廣福醫(yī)院病理科(凌人)；
321000浙江金華市人民醫(yī)院藥劑科(凌今)
收稿日期：2012-11-30
短暫的缺血會(huì)對(duì)器官造成損傷，但是在恢復(fù)灌注后，損傷反而進(jìn)一步加劇，這種現(xiàn)象稱為缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)。臨床上涉及缺氧/復(fù)氧過程的手術(shù)都不可避免地會(huì)發(fā)生IRI，比如重大器官的移植、冠脈搭橋、溶栓術(shù)等。IRI一直是醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，近年來研究發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注(ischemiareperfusion，IR)時(shí)，鈣超載、供能不足和氧自由基的大量產(chǎn)生等理化因素刺激細(xì)胞，誘發(fā)信號(hào)介導(dǎo)的細(xì)胞損傷、凋亡是造成IRI的一個(gè)重要原因。本文就IRI與信號(hào)通路的研究進(jìn)展做簡要綜述。
1缺血再灌注損傷
缺血時(shí)器官以無氧酵解方式呼吸供能，胞內(nèi)累積大量乳酸，pH下降。再灌注時(shí)，細(xì)胞為了恢復(fù)正常的pH水平，泵入Na+以交換H+，但Na+過量引發(fā)了Ca2+內(nèi)流，迅速升高的Ca2+造成細(xì)胞鈣超載，導(dǎo)致死亡。過量生產(chǎn)的活性氧(reactiveoxygen species，ROS)在IRI的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的推動(dòng)作用，即使在臨床手術(shù)時(shí)應(yīng)用抗氧劑，其損傷往往也難以有效遏制。缺血發(fā)生時(shí)，細(xì)胞降低代謝水平來適應(yīng)供能供氧不足的情況，再灌注時(shí)，細(xì)胞代謝水平迅速恢復(fù)正常，但氧化供能短時(shí)間無法滿足其需求，這也是造成細(xì)胞損傷的又一原因。功能細(xì)胞是器官的關(guān)鍵組成，代謝非常活躍，因而易受到致命的影響。功能細(xì)胞的大量死亡宏觀表現(xiàn)為器官的功能障礙，暫時(shí)或長久性的功能障礙即缺血再灌注損傷。
2細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)
生物體是由一群具有特殊結(jié)構(gòu)與功能的細(xì)胞并由細(xì)胞膜組成的復(fù)雜有機(jī)體，其內(nèi)的大分子、細(xì)胞器、細(xì)胞、組織和器官在空間上是相互隔離的，且大多數(shù)細(xì)胞不與外界環(huán)境直接接觸，因此多細(xì)胞生物對(duì)外界的刺激(包括物理、化學(xué)、生物因素)需要細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)通過級(jí)聯(lián)系統(tǒng)傳遞，從而調(diào)控機(jī)體內(nèi)功能各異細(xì)胞的新陳代謝和行為，以保證整體生命活動(dòng)的正常進(jìn)行?？梢哉f，所有重要的生命現(xiàn)象都與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通常是指細(xì)胞通過細(xì)胞表面受體接受外界信號(hào)，通過系統(tǒng)級(jí)聯(lián)傳遞機(jī)制，將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào)，引起細(xì)胞生理反應(yīng)或誘導(dǎo)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)。病理狀態(tài)下，細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生改變，其中一部分級(jí)聯(lián)信號(hào)激活自身防御及代償機(jī)制，提高機(jī)體對(duì)疾病的抗性；另一部分信號(hào)則誘發(fā)細(xì)胞代謝紊亂，介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展。因此，探究疾病狀態(tài)下信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)變化，可以為臨床治療開辟一條嶄新的道路。
3缺血再灌注的病理生理學(xué)特點(diǎn)
在病理?xiàng)l件下，冠脈閉塞15～20 s，糖酵解隨即成為高能磷酸化供能的僅有方式。雖然短時(shí)間內(nèi)可以維持心肌細(xì)胞的基礎(chǔ)能量需求，但是當(dāng)缺血時(shí)間延長至60～90 min時(shí)，提供ATP的無氧酵解過程基本停滯，細(xì)胞幾無能量供應(yīng)，梗死面積逐步擴(kuò)大，心臟攣縮。
再灌注時(shí)，心臟的能量需求恢復(fù)，然而功能的恢復(fù)卻相對(duì)滯后，緩慢地達(dá)到缺血前的狀態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象被稱為心肌鈍抑。鈍抑的心肌往往消耗大，做功少，效率低下。這主要是因?yàn)樵谠俟嘧r(shí)脂肪酸氧化、糖酵解和丙酮酸氧化速率大幅升高。高速率的脂肪酸β氧化很大地抑制了葡萄糖氧化，致使葡萄糖氧化和糖酵解水平失衡。血漿內(nèi)的高濃度游離脂肪酸可進(jìn)一步抑制丙酮酸的氧化。如果糖酵解與葡萄糖氧化偶聯(lián)，那么糖酵解不產(chǎn)生H+。然而如果糖酵解不與葡萄糖氧化偶聯(lián)，丙酮酸則酵解生成乳酸，這個(gè)過程中由于ATP的水解，每個(gè)葡萄糖分子凈生成2個(gè)H+。這種葡萄糖氧化和酵解的解耦合作用是心臟內(nèi)H+的主要來源。代償供能產(chǎn)生的H+蓄積于細(xì)胞內(nèi)，再灌注時(shí)細(xì)胞會(huì)把Na+泵入胞內(nèi)，置換出H+，從而恢復(fù)pH值到正常水平。Na+的大量流入刺激了細(xì)胞內(nèi)的Na+與細(xì)胞外的進(jìn)行Ca2+交換，Na+/Ca2+的交換效率很高，細(xì)胞內(nèi)Ca2+很快出現(xiàn)超載現(xiàn)象，導(dǎo)致了細(xì)胞的死亡。
基于上述細(xì)胞代謝的研究發(fā)現(xiàn)，線粒體膜上非選擇性的通道——線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)是再灌注損傷的決定性因素。再灌注期間，線粒體通透性決定了細(xì)胞存亡：如果通透性較小，細(xì)胞可能恢復(fù)；通透性中等，細(xì)胞發(fā)生凋亡；通透性大，細(xì)胞則因?yàn)槟芰抗?yīng)不足而壞死。在心肌缺血期間mPTP是關(guān)閉的，僅在再灌注的前幾分鐘開啟，以適應(yīng)線粒體鈣超載、氧化應(yīng)激、pH的恢復(fù)以及ATP耗竭。這個(gè)通道的開放破壞了線粒體膜電位，阻斷了氧化磷酸化，導(dǎo)致了ATP的耗竭，細(xì)胞死亡。
此外，細(xì)胞內(nèi)諸如H+、Ca2+量的改變破壞了線粒體膜電位，導(dǎo)致了活性氧自由基的產(chǎn)生?；钚匝鯐?huì)直接損傷DNA、蛋白質(zhì)、脂類，這種非特異性的損傷經(jīng)過細(xì)胞因子介導(dǎo)，生成腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α過表達(dá)的TNF-α與心肌細(xì)胞上的腫瘤壞死因子受體結(jié)合，引起心臟收縮功能障礙、心肌肥大、纖維化和細(xì)胞死亡。胞內(nèi)過量的Ca2+與焦磷酸形成復(fù)合物，同時(shí)產(chǎn)生尿酸，磷酸鈣和尿酸被稱為“危險(xiǎn)信號(hào)”，都是強(qiáng)炎癥刺激物。炎癥刺激物包括現(xiàn)有炎性分子的增多以及白細(xì)胞介素-1β(interleukin1β，IL-1β)的分泌等。這些炎性物質(zhì)刺激Toll樣受體(TLRs)進(jìn)而通過激活核因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)促進(jìn)炎性細(xì)胞因子和趨化因子產(chǎn)生。在再灌注的起初6 h，梗死區(qū)域內(nèi)中性粒細(xì)胞趨化因子釋放，并在未來24h遷移到心肌組織。此過程促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附，引起血管堵塞，并釋放降解酶和更多的ROS。正如上文所述，這些代謝變化又直接影響組織的炎癥和完整性，甚至細(xì)胞的存活。
4缺血再灌注損傷與信號(hào)通路
4．1 Toll樣受體4信號(hào)通路
Toll樣受體4(Toil-likereceptor 4，TLR-4)是1997年Rock等初次發(fā)現(xiàn)的一種類果蠅源的Toll樣受體，在人體內(nèi)分布較為廣泛。TLR-4介導(dǎo)的信號(hào)通路包括髓樣細(xì)胞分化因子88(myeloiddifferentiation factor 88，MyD88)依賴性途徑和MyD88非依賴性途徑。MyD88依賴性途徑是通過其與TLR-4相互作用，經(jīng)TIR區(qū)域向細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)，活化NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核，誘導(dǎo)一系列特定基因的表達(dá)，引起多種炎性細(xì)胞因子的釋放，造成細(xì)胞損傷。
Wang等采用BALB/c小鼠和TLR-4先天性缺損小鼠(C3H/HeJ)研究肝臟IRI。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，C3H/HeJ組小鼠肝功能損傷程度、血清TNF-α水平顯著低于對(duì)照組，提示TLR-4受體激活，可增加TNF-α參與肝臟IRI損傷。Zhai等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TLR-4敲除對(duì)小鼠肝臟IRI有保護(hù)作用，而TLR-2敲除無此作用。Oyama等在小鼠心肌IR模型中發(fā)現(xiàn)，TLR-4缺陷型小鼠(C57/BL10ScCr)心肌中多形核白細(xì)胞(polymorphonuclear，PMN)浸潤顯著減少，炎癥反應(yīng)減輕，心肌梗死面積較小。Chong等采用C3H/HeJ(TLR-4基因缺失)小鼠復(fù)制了心肌IRI實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了TLR-4介導(dǎo)心肌IRI損傷的結(jié)論。Wu等在研究腎臟IRI時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺血后腎小管上皮細(xì)胞存在TLR-4表達(dá)和PMN浸潤，而TLR-4缺陷型小鼠在IR后腎功能和腎實(shí)質(zhì)損傷明顯減輕。同時(shí)，在MyD88缺陷型小鼠身上觀察到和TLR-4缺陷型小鼠一樣的保護(hù)作用，說明TLR-4通過MyD88依賴性信號(hào)通路介導(dǎo)IRI。后來，Hua等研究發(fā)現(xiàn)，TLR-4缺失型小鼠保護(hù)心肌IRI的作用可被磷脂酰肌醇-3-激酶-絲氨酸/蘇氨酸激酶(phoshatidylinositol-3-kinase-serine/threonine kinase，PI3K/Akt)抑制劑消除，提示TLR-4和PI3K/Akt通路存在交叉，TLR-4-/-小鼠抗心肌IRI是通過PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)的。
4．2缺氧誘導(dǎo)因子信號(hào)通路
細(xì)胞感知氧水平改變，供氧不足時(shí)改變細(xì)胞生理狀態(tài)，通過缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducibletranscription factor，HIF)氧敏感性轉(zhuǎn)錄通路，結(jié)合缺氧調(diào)控元件(HRE)，調(diào)控多種基因表達(dá)，提高細(xì)胞對(duì)缺氧的適應(yīng)性。同時(shí)，HIF在IRI中也表現(xiàn)為一種有益因子。Nataraian等通過siRNA干擾小鼠微血管內(nèi)皮細(xì)胞PHDs表達(dá)來增加HIF的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)iNOS表達(dá)也隨之增加，IR后，梗死面積顯著減少。然而，iNOS基因敲除的小鼠無抗IRI的作用。Xi等在體外模型中應(yīng)用氯化鈷激動(dòng)HIF，發(fā)現(xiàn)能減少梗死面積，而在iNOS敲除的小鼠器官中則沒有觀察到保護(hù)作用。這些研究表明，在IRI中，HIF可以上調(diào)iNOS消除IR產(chǎn)生的ROS發(fā)揮保護(hù)作用。
Pachori等用RNA技術(shù)誘導(dǎo)大鼠血紅素加氧酶1(heme oxygenase，HO-1)過表達(dá)，觀察到HO-1過表達(dá)的大鼠心臟、肝臟等器官在發(fā)生IR時(shí)損傷減輕，這是由于HO-1及其催化產(chǎn)生的血膽紅素、CO均具有抗氧化應(yīng)激損傷的作用。HO-1催化氧化需消耗大量氧分子，競爭了氧自由基的氧來源，減少氧自由基的產(chǎn)生。膽紅素能清除活性氧，在多種疾病中發(fā)揮抗氧化作用，而CO在一定范圍內(nèi)可減少ROS的生成。再灌注時(shí)HIF上調(diào)，誘導(dǎo)HO-1表達(dá)增加，通過上述途徑發(fā)揮抗氧化作用，減輕器官的再灌注損傷，這可能是HIF抗IRI的又一途徑。
4．3促分裂素原活化蛋白激酶途徑
促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated proteinkinases，MAPKs)途徑是介導(dǎo)細(xì)胞反應(yīng)的重要信號(hào)系統(tǒng)，參與了細(xì)胞生長、發(fā)育、分裂、死亡以及細(xì)胞間的功能同步等多種生理反應(yīng)的過程。MAPK是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶，由多種同工酶組成，主要包括細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellularregulated protein kinases，ERK)、c-Jun氨基酸末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)和p38MAPK。
4．3．1 ERK信號(hào)通路
ERK被認(rèn)為是經(jīng)典的MAPK信號(hào)通路途徑。研究發(fā)現(xiàn)，ERK在正常細(xì)胞中低表達(dá)，而受到IR的刺激后，pERK顯著上調(diào)。對(duì)于IR刺激下ERK通路的激活，是發(fā)揮保護(hù)作用還是介導(dǎo)凋亡，學(xué)術(shù)界尚無定論。
部分學(xué)者認(rèn)為ERK通路激活在IRI中發(fā)揮保護(hù)作用。Tao等研究發(fā)現(xiàn)，1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，SIP)通過激活ERK促進(jìn)成年小鼠心肌細(xì)胞在IR模型中的存活。Yue等和Das等報(bào)道激活ERK通路可減少IR誘發(fā)的細(xì)胞凋亡，宏觀上縮小心肌梗死的面積。ERK通路可能通過如下幾個(gè)方面發(fā)揮保護(hù)作用：
①ERK促進(jìn)B細(xì)胞淋巴瘤基因2(B-celllymphoma gene 2，Bcl-2)表達(dá)，拮抗凋亡蛋白Bax表達(dá)，減少caspases-3活化；
②Bcl-2與c-myc共同阻止p53入核及其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用；
③ERK激活核糖體S6蛋白激酶(RSK)可使環(huán)腺苷酸應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(cAMP)磷酸化，協(xié)同抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞存活；
④ERK激活可提高ATP水平，恢復(fù)供能；
⑤可拮抗JNK，p38信號(hào)通路的促凋亡作用。
另外一部分學(xué)者則持相反觀點(diǎn)。Stanciu等、Tsoporis等和Tong等在各自的研究中發(fā)現(xiàn)，激活ERK通路會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)的細(xì)胞的IRI加重。更多的研究分析ERK可能通過以下途徑介導(dǎo)損傷：
①ERK是p53的上游信號(hào)分子，pERK可激活p53磷酸化，介導(dǎo)細(xì)胞凋亡；
②ERK激活后通過ERK1/2/Elk/Egr-1通路上調(diào)Egr-1蛋白，介導(dǎo)IR損傷；
③ERK激活miR-1和miR-206抑制Hsp60表達(dá)，削弱Hsp60保護(hù)作用，加重器官IRI；
④ERK激活可導(dǎo)致活性氧(ROS)產(chǎn)生增加，引起IRI。
ERKs作為MAPKs中經(jīng)典通路，參與了細(xì)胞生理、病理過程。不同的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ERK在IR中扮演了截然相反的角色，這可能與IRI進(jìn)程有關(guān)。IRI早期，ERK的激活可啟動(dòng)內(nèi)源性的保護(hù)機(jī)制，而在IRI中晚期則以介導(dǎo)細(xì)胞損傷為主。
4．3．2 JNK通路
JNK位于細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)IR刺激激活JNK發(fā)生磷酸化時(shí)，pJNK轉(zhuǎn)入細(xì)胞核中參與細(xì)胞增殖、代謝、凋亡等調(diào)控。Ferrandi等在大鼠心肌IR模型中應(yīng)用AS601245(JNK選擇性抑制劑)可以減少細(xì)胞凋亡和梗死面積。Okuno等研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血區(qū)的pJNK水平增高，應(yīng)用JNK抑制劑SP600125可以阻止Bax從胞質(zhì)轉(zhuǎn)入胞核，抑制神經(jīng)元的凋亡。Carboni等應(yīng)用抑制劑AS601245處理小鼠神經(jīng)細(xì)胞可有效減輕IRI。大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IR發(fā)生時(shí)，JNK活性顯著升高。其抑制劑可降低IR引起的細(xì)胞凋亡，提示JNK參與了IRI的進(jìn)程。
JNK在IRI中介導(dǎo)細(xì)胞凋亡主要有兩個(gè)機(jī)制：
①轉(zhuǎn)錄因子途徑：JNK激活后調(diào)控下游因子轉(zhuǎn)錄，上調(diào)凋亡蛋白表達(dá)，介導(dǎo)凋亡途徑引起細(xì)胞凋亡，如：JNK活化后進(jìn)入細(xì)胞核，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄因子和ATF-2、AP-1、Elk-1等，誘發(fā)FasL、TNF-2、BH3-only蛋白表達(dá)上調(diào)，激活凋亡程序；
②非轉(zhuǎn)錄因子途徑：部分活化的JNK不進(jìn)入細(xì)胞核，不參與轉(zhuǎn)錄、調(diào)控，而是在細(xì)胞質(zhì)中直接作用于Bcl-2，引起線粒體通透性的改變，誘發(fā)細(xì)胞凋亡。
4．3．3 p38 MAPK信號(hào)通路
p38 MAPK是MAPKs中的又一重要通路?；罨膒38在細(xì)胞成活、分化、發(fā)育、炎癥以及應(yīng)激反應(yīng)等生理、病理進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。IR發(fā)生時(shí)，釋放的氧自由基和細(xì)胞因子激活p38 MAPK，將胞外刺激傳遞到胞內(nèi)，引起蛋白表達(dá)改變，誘發(fā)細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，在再灌注前使用p38 MAPK特異性阻滯劑SB203580、FR167653等可以有效抑制p38MAPK的激活，減少再灌注器官的損傷。p38 MAPK通過以下幾個(gè)途徑介導(dǎo)細(xì)胞凋亡：
①上調(diào)c-myc表達(dá)，c-myc是細(xì)胞凋亡的主要誘因；
②促進(jìn)p53磷酸化；
③參與Fas介導(dǎo)的凋亡；
④激活c-Jun和c-fos；
⑤誘導(dǎo)Bax轉(zhuǎn)位；
⑥激活NF-κB，提高TNF-α等炎性因子表達(dá)，誘發(fā)細(xì)胞炎性損傷。
細(xì)胞的炎性損傷和凋亡導(dǎo)致再灌注器官的功能障礙和衰竭。
4．4磷脂酰肌醇-3-激酶-絲氨酸/蘇氨酸激酶信號(hào)通路
Akt是PI3K/Akt通路的核心，也是PI3K下游的直接作用靶點(diǎn)。許多細(xì)胞因子、生長因子、理化刺激均可以活化PI3K，從而磷酸化Akt，激活下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)和靶蛋白之間的相互作用。
大量研究表明，在IR發(fā)生時(shí)，激活PI3K/Akt信號(hào)通路可以顯著抑制心肌細(xì)胞凋亡，縮小梗死面積。Li等發(fā)現(xiàn)，胰島素與受體結(jié)合，可激活其受體的酪氨酸激酶，進(jìn)一步激活PI3K/Akt通路，上調(diào)下游靶蛋白p70S6K和eNOS，產(chǎn)生保護(hù)心肌的作用。Raphael等應(yīng)用異氟烷預(yù)處理兔體，發(fā)現(xiàn)其心臟在IRI中梗死面積和凋亡細(xì)胞減少，Westernblot顯示pAkt、pBad和Bcl-2上調(diào)，而Bax下調(diào)，PI3K抑制劑可拮抗該保護(hù)作用，提示PI3K/Akt活化后可減少Bad介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，參與了異氟烷對(duì)IRI的保護(hù)作用。馬亞飛等研究發(fā)現(xiàn)，葛根素預(yù)處理亦可對(duì)抗心肌IRI，這種保護(hù)作用可以被Akt選擇性抑制劑LY294002阻斷，推測葛根素的保護(hù)作用可能也與PI3K/Akt信號(hào)通路的激活有關(guān)。王巖采用分別給予PI3K、Akt、eNOS抑制劑的方法干預(yù)普伐他汀對(duì)心肌IRI的保護(hù)作用，結(jié)果顯示PI3K、Akt、eNOS均可特異性拮抗普伐他汀對(duì)兔心肌IRI的保護(hù)作用，顯示普伐他汀通過PI3K/Akt/eNOS信號(hào)通路發(fā)揮作用。
實(shí)驗(yàn)觀察到不同種類藥物發(fā)揮IRI保護(hù)作用時(shí)均激活了PI3K/Akt信號(hào)通路，而特異性抑制劑拮抗其保護(hù)作用，說明PI3K/Akt通路的激活對(duì)心臟起保護(hù)作用。更多研究表明，活化Akt能作用于下游eNOS、Bcl-2、GSK-3β、caspase-9、p70S6K等多個(gè)靶點(diǎn)，并減少mPTP的開放，穩(wěn)定線粒體膜，減少促凋亡因子活化，發(fā)揮抗凋亡、保護(hù)再灌注器官的作用。
5總結(jié)與展望
綜上所述，HIF作為特異性氧敏感性轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在缺血及再灌注2個(gè)損傷環(huán)節(jié)均發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。MAPKs在IR時(shí)激活，ROS與MAPK通路存在交互作用，ROS能誘導(dǎo)MAPK的激活，同時(shí)這些激酶亦可反作用調(diào)節(jié)ROS水平。p38被證實(shí)可以調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)ROS水平，通過Raf/MEK/ERK通路對(duì)抗線粒體內(nèi)過多的ROS和Ca2+，減少細(xì)胞凋亡。然而ERK是否起到細(xì)胞保護(hù)作用仍然未有定論。另一方面，先天免疫和炎癥在IRI中已有深入研究，促炎因子和免疫調(diào)節(jié)因子在IR時(shí)表達(dá)增加。Toll樣受體是這些免疫和炎癥誘導(dǎo)物的結(jié)合受體，它在炎癥誘導(dǎo)的IRI中起核心作用。細(xì)胞損傷時(shí)釋放的高遷移率蛋白(HMGB1)是一種TLRs配體。ROS可通過上調(diào)HMGB1，增加其與TLRs結(jié)合來激活NF-κB，經(jīng)NF-κB信號(hào)介導(dǎo)在IRI時(shí)調(diào)節(jié)炎癥因子的產(chǎn)生。在諸如腦、肺、肝、腎、腸等器官中也觀察到了相似的作用。此外，PI3K/Akt的激活可以對(duì)抗缺氧復(fù)氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。心肌缺失TLR-4小鼠的NF-κB結(jié)合激活減少以及Akt磷酸化水平增加，不易發(fā)生IRI，而使用小分子抑制PI3K可以完全消除TLR-4缺失小鼠的IRI心肌保護(hù)作用，提示TLR-4和PI3K/Akt通路存在交叉。
目前，在臨床上防治IRI并無特效藥物，隨著IRI與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的不斷深入，對(duì)IRI發(fā)病機(jī)制的了解也越發(fā)透徹，這為防治IRI新藥的研發(fā)提供了更多嶄新的思路。