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目的：神经管畸形(neural tube defects；NTD)，是最常见的出生缺陷之一。主要表现为无脑儿、脑膨出和脊柱裂等。神经管的发育和分化是一个非常复杂的生物进化过程，并且受各种致畸因素调节和影响，其中最重要的就是环境致畸中的高温因素。在人类，最大的高危因素被认为是孕妇高温。大量的动物实验和对人类的流行病调查证实，孕妇早期接受到物理性的有害因子，如过热的热水浴和高温作业等，都可使孕妇体内产热增加或散热不良而致高热。早期的胚胎极易受到高温环境的损害，高温会阻碍那些分裂中的细胞，使该组织停止发育，特别是胎儿的中枢神经系统极易受到损伤，造成神经管畸形，严重者使胚胎夭折。高温可引起胚胎发育基因的低表达、不表达或超表达，使某些与细胞分化相关的蛋白，特别是酶蛋白和信息传递蛋白异常，从而使细胞分化异常，最终引起神经管发育中信号传导机制障碍，很可能通过改变信号通路上蛋白激酶的表达和功能使胚胎正常的细胞凋亡发生紊乱，从而引起神经管畸形。近年来研究发现，高温刺激能促使丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)家族中的ERK1/2和JNK1/2发生磷酸化和凋亡基因Caspase-3的活化，证实了细胞凋亡在高温致胚胎先天性神经管畸形中的作用。而JNK/SAPK及p38MAPK为MAPK家族应激激活的蛋白激酶，这2条通路的激活参与多种应激所介导的细胞凋亡，说明p38MAPK有可能也参与高温致神经管畸形的发生。本研究在高温致NTD动物模型上，采用RT-PCR和Western blotting方法检测正常发育中的神经管和高温致畸胚的神经管中p38MAPK以及Bax/Bcl-2，Caspase-3的表达情况，以观察p38MAPK以及Bax/Bcl-2，Caspase-3在神经管正常发育中的作用及其与高温致神经管之间的关系。
方法采用本实验室建立的高温致金黄地鼠畸形的动物模型，将60只孕鼠按完全随机设计分组法分为实验组和对照组。实验组30只，对照组30只，实验组于受精第8天下午3时，置42℃水浴，持续20min，然后将其分为5个时相点，每个时相点6只，分别于处理后8、16、24、48、72h剖腹取胎，在解剖镜下分离新鲜胚胎组织。对照组30只于同样时间进行水浴处理，水温为37℃，持续20min。对照组在相应时间取材。采用RT-PCR和Western blotting方法检测正常发育中的神经管和高温致畸胚的神经管中p38MAPK的表达情况，以及采用Western blotting方法检测正常发育中的神经管和高温致畸胚的神经管中Bax/Bcl-2，Caspase-3的表达情况。
结果1.p38MAPK磷酸化蛋白产物在正常对照组胚胎稳定表达，且无明显量的改变(P＞0.05)；实验组胚胎于高温后8～48h p38MAPK磷酸化蛋白产物增加(P＜0.05)，高温后16h表达增加最为显著(P＜0.01)，而p38MAPKmRNA及蛋白产物在各组间无明显量的差异(P＞0.05)。2．Bax在正常对照组胚胎稳定表达，且无明显量的改变(P＞0.05)；Bax的表达在高温后8～48h明显升高，与正常组相比差异有统计学意义(P＜0.05)，于8、16h时表达增加最为显著(P＜0.01).3．Bcl-2在对照组各时间段稳定表达，且无明显量的变化；Bcl-2活性在高温后8～24h明显降低，至8h，16h组降低最显著，实验组与正常对照组有明显差异(P＜0.05)，至高温水浴后72h恢复至正常对照组水平。4.Caspase-3在对照组各时间段稳定表达，且无明显量的变化；Caspase-3活性片段在高温后8～72h明显升高，实验组与正常对照组有明显差异(P＜0.05)。
结论1．热刺激信号使p38MAPK通路蛋白发生磷酸化，P-p38MAPK的高表达可能是促进细胞凋亡，引起胚胎发育畸形的重要环节。2．Bax/Bcl-2，Caspase-3参与高温致金黄地鼠神经管的凋亡途径，导致神经管上皮细胞程序性凋亡发生紊乱，导致神经管畸形。3．P-p38MAPK与Bax/Bcl-2，Caspase-3在时间表达上的一致性表明二者存在一定关系。高温可能通过影响MAPK信号通路的蛋白激酶活性及其功能以及细胞凋亡信号通路中Bcl-2/Bax，Caspase-3基因的异常表达而引起的胚胎神经上皮损伤，诱导神经管畸形的发生。