JNK信號通路在肝臟損傷中的作用研究進展

盧任玲,馬麗杰

(內蒙古醫科大學基礎醫學院，呼和浩特010059)

·綜述·

JNK信號通路在肝臟損傷中的作用研究進展

盧任玲,馬麗杰

(內蒙古醫科大學基礎醫學院，呼和浩特010059)

c-Jun氨基末端激酶(JNK)是促分裂原活化蛋白激酶家族成員之一,JNK信號通路可以被細胞因子、活性氧、藥物、內質網應激、游離脂肪酸和代謝的改變等激活。在活化過程中，JNK通過轉錄因子途徑和非轉錄途徑對肝臟中細胞的存活、凋亡、增殖和分化以及肝組織活性氧積累、胰島素信號傳導和致癌起作用。研究該信號通路在藥物性肝損傷、缺血再灌注肝損傷、酒精性和非酒精性肝損傷和肝癌等疾病發生發展中的作用，可為臨床藥物的開發和疾病治療提供有意義的靶點。

藥物性肝損傷；肝缺血再灌注損傷；非酒精性脂肪肝病；肝癌；信號通路；c-Jun氨基末端激酶

c-Jun氨基末端激酶(JNK)是促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族成員之一，在哺乳動物中有JNK1、JNK2、JNK3亞型。 JNK1和JNK2幾乎在所有的細胞中(包括肝實質細胞中)表達，而JNK3主要在腦、心臟以及睪丸細胞中表達[1]。對于JNK蛋白，目前已發現至少10種選擇性剪切的方式，增加了蛋白的多樣性。多種刺激可以誘導JNK的激活，如腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素(IL)、轉化生長因子β(TGF-β)、血小板源生長因子(PDGF)、表皮生長因子(EGF)、活性氧(ROS)、病理和環境應激(局部缺血、缺氧、紫外線和電離輻射)、藥物、內質網應激以及代謝綜合征等[2]。肝臟是新陳代謝的主要器官，具有去氧化和解毒的功能。JNK信號通路與肝細胞存活、死亡、分化、增殖和腫瘤發生有密切聯系，在肝臟的調節中起重要作用。我們從轉基因小鼠和人類肝細胞以及組織研究的最新進展，回顧JNK1和JNK2在肝臟疾病發病機制中的作用以及JNK信號通路在不同類型肝損傷中的作用機制。

1 藥物性肝損傷(DILI)

對乙酰氨基酚(APAP)誘發的毒性，已成為研究藥物致肝臟疾病的必要模型。APAP通過細胞色素P4502E1(CYP2E1)轉化為N-乙酰對苯醌亞氨，結合谷胱甘肽(GSH)使其代謝失活。過量N-乙酰對苯醌亞氨還通過產生的ROS進一步消耗GSH，引起肝細胞線粒體功能障礙和DNA損傷，最終導致肝細胞死亡。Cubero等[3]研究發現，JNK1和JNK2共同參與APAP誘導的肝損傷過程，二者缺一不可，在APAP誘導的肝損傷中發揮重要作用。另有研究表明，當APAP接觸肝細胞激活JNK，導致JNK和Bax移位到線粒體外膜上，引起線粒體外膜通透性變化，產生ROS，導致細胞凋亡。通過Sab沉默阻止這種移位，能抑制JNK的持續激活和APAP誘導的肝細胞死亡[4,5]。因此，JNK的激活和移位對APAP誘導的肝細胞損傷是必不可少的。Toll樣受體(TLR)活化與APAP誘導的肝毒性有關。研究發現，APAP不會使TLR3-/-大鼠產生明顯肝損傷。TLR3能增強TNF-α的表達，增強磷酸化JNK在APAP損傷肝臟中的表達，表明TLR3/TNF-α/JNK通路在APAP誘導的肝損傷中起作用[6]。Patterson等[7]研究發現，激活過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)能夠誘導下游靶基因線粒體解偶聯蛋白2的表達，抑制JNK磷酸化，進而降低下游轉錄因子c-Jun 和c-Fos表達，降低線粒體H2O2含量，提高肝線粒體GSH含量，最終減輕APAP引起的肝損傷。二甲雙胍對APAP過量誘導的肝細胞毒性有治療和保護作用，它主要是通過Gadd45β調節JNK 信號通路，從而達到治療目的[8]。p53是在許多條件下具有促死亡作用的腫瘤抑制劑。然而，研究也顯示p53在APAP毒性中被活化，通過抑制JNK激活而在APAP誘導氧化應激性肝損傷中起保護作用[9]。另外，CCl4肝損傷模型也是DILI的重要模型。研究發現，中藥芝麻素通過抑制受損肝臟JNK的表達，進而抑制轉錄因子c-Jun的磷酸化及下游靶蛋白TNF-α、Bax、Bak的表達；通過促進Bcl-2的表達，對抗CCl4誘導的肝損傷[10]。

2 肝缺血再灌注損傷(HIRI)

缺血再灌注(IR)是肝損傷的一個嚴重臨床并發癥，與肝移植、肝臟腫瘤的手術切除以及循環系統休克密切相關。IR能引起JNK1和JNK2磷酸化，阿魏酸能夠通過抑制肝臟氧化應激以及JNK的激活和磷酸化，減輕肝細胞凋亡,降低HIRI[11]。此外，JNK2-/-大鼠能夠減少缺血再灌注肝損傷，增加血紅素加氧酶1(HO-1)表達，抑制HO-1能夠阻斷JNK2基因缺失對肝細胞的保護作用，表明HO-1保護JNK2-/-大鼠免受IR引起的肝損傷[12]。Nace等[13]研究發現，不同的個體細胞群體對TLR4敏感性不同。在肝實質細胞中通過以TLR4依賴性方式快速磷酸化JNK，誘導高遷移率族蛋白1(HMGB1)的釋放，增加HIRI。TNF受體關聯因子1(TRAF1)在IR發揮重要作用，TRAF1缺乏能夠使小鼠免受HIRI的影響，而TRAF1超表達能夠加劇IR引起的肝損傷；在原代培養的肝細胞研究也證實，TRAF1缺乏能夠通過抑制ASK1/MKK4/JNK的促死亡路徑減輕IR肝損傷[14]。另外，IR損傷也能導致肝細胞中TRAF3積累，直接結合TAK1，并隨后激活MKK7/JNK 信號傳導通路，引起細胞死亡[15]。N-乙酰半胱氨酸能夠通過JNK信號通路減輕肝臟IR誘導的自體吞噬和細胞凋亡。其機制可能是通過清除ROS和增加Bcl-2水平最終改變Beclin-1和 Bcl-2的平衡，抑制JNK的激活，進而抑制HIRI[16]。

3 非酒精性脂肪肝病(NAFLD)

NAFID是一種肝細胞代謝綜合征，主要表現為肥胖和胰島素耐受性。比較高脂飲食在不同類型小鼠中的作用，發現與野生型小鼠相比，JNK1-/-小鼠能減少胰島素受體底物1(IRS-1)第307位絲氨酸磷酸化，增加胰島素誘導的IRS-1酪氨酸磷酸化，改善胰島素耐受性；JNK1-/-小鼠能夠減輕高脂食物誘導的肝損傷和脂肪性肝病，但對JNK2-/-小鼠沒有影響[17]。更有趣的是，JNK2-/-小鼠中JNK1的活性更強，表明JNK1的過度補償加速肝臟損傷，引起胰島素耐受性。盡管JNK1和JNK2都參與脂肪性肝損傷，JNK1或JNK2急性破壞能夠改變胰島素的敏感性，但僅僅JNK1破壞能夠改善肝損傷。JNK2的破壞能夠增加肝損傷，增加Bim的水平[17]。另外，Gautheron等[18]研究發現，受體相互作用蛋白3(RIP3)和JNK之間的正反饋回路在NAFID中發揮重要作用。RIP1通過JNK的活化，促進促炎癥介質如單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)的釋放，從而吸引巨噬細胞到受損的肝臟，引起肝損傷；同時也能進一步增強RIP3信號，從而加劇細胞死亡和肝纖維化。在肝細胞中，游離脂肪酸誘導肝細胞的脂性凋亡依賴于G蛋白Cdc42和Rac1相互作用，進而激活MLK3和JNK，而不依賴內質網應激傳感器IRE1α[19]。線粒體Sab在棕櫚酸介導的肝臟脂毒性中起關鍵作用。起初棕櫚酸誘導內質網應激蛋白PERK和下游 JNK磷酸化激活，后期 p-JNK與線粒體Sab的相互作用導致呼吸受損，ROS產生，引起JNK持續活化，誘導凋亡。肝臟中單核細胞的募集是NAFLD肝臟炎癥的關鍵致病因素。研究[20]發現，在游離脂肪酸(FFA)誘導脂肪細胞凋亡中，活化的JNK調節Panx1通道激活，促進 細胞外ATP，進而引起人類單核細胞的遷移和募集[21]。Shen等[22]研究發現，IL-17A在NAFLD中起重要作用。IL-17A通過抑制脂肪酸β氧化加重高脂飲食誘導的肝脂肪變性，還可通過激活的JNK/PPARα通路來加速肝脂肪變性。

4 酒精性肝臟疾病(ALD)

肝臟是乙醇的主要代謝場所，承擔了來自飲酒而造成的主要損傷。乙醇通過三個主要的酶途徑代謝:乙醇通過肝細胞中的乙醇脫氫酶催化而氧化、細胞色素P450 2E1(CYP2E1)催化微粒體氧化、非氧化性的新陳代謝由脂肪酸乙酯和酶催化[23，24]。CYP2E1是ALD中的關鍵酶。研究[25]發現，在酒精性肝損傷中，CYP2E1能誘導ROS的產生，引起JNK的激活。Wang等[26]研究發現，在JNK1基因敲除小鼠其酒精性肝損傷減輕，而JNK2基因敲除小鼠無明顯改變。研究[27]發現，肼屈嗪主要通過調節ROS誘導內質網凋亡途徑IRE1/JNK，從而減輕酒精性肝損傷。另外，Stickel等[28]研究表明，酒精過量攝入可引起腸道屏障損傷，脂多糖轉移到肝臟循環中導致Kupffer細胞中促炎細胞因子(如TNF-α)的釋放,進一步引起JNK的激活，從而加速ALD的發生。

5 原發性肝癌(HCC)

HCC是引起死亡的第三大癌癥，其發生與慢性乙肝和丙肝病毒感染、NAFLD、酒精性肝硬化等肝臟疾病有關。研究證實，JNK在HCC的發病機制中起重要作用。研究發現，HCC中50%～60% 的癌變細胞比非癌變細胞JNK1磷酸化水平高，而兩種細胞中JNK2磷酸化水平大體一致。JNK1活化和腫瘤的大小相關，破壞JNK1能夠減少人類HCC細胞系的增殖，表明JNK1活化能夠促進人類HCC細胞的增殖[29]。Minero等[30]研究發現，人類HCC細胞對TNF誘導的細胞凋亡有耐受性，因為它能部分抑制JNK的活化和表達。ABT-737是一種Bcl-2抑制劑，具有抗腫瘤效應。研究發現，Bcl-2高表達的細胞中(如HepG2 細胞)ABT-737活性被部分抑制，可通過ROS引起JNK瞬間激活，引起HCC細胞自噬，從而抑制JNK的持續激活，促進細胞存活[31]。Song等[32]研究表明，與非癌性肝組織相比，TOR 信號通路調節類蛋白(TIPRL)在人類HCC組織中表達高度上調，TIPRL可通過結合MKK7和PP2Ac，介導二者之間的相互作用，從而抑制MKK7和JNK的持續活化和腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體(TRAIL)誘導的細胞凋亡。沉默調節蛋白3(SIRT3)在HCC中發揮重要作用。研究發現，SIRT3過表達使HCC對化學治療劑敏感。此外，SIRT3過表達促進化學治療劑誘導的凋亡，增強切割的PARP和Caspase-9表達。SIRT3高表達可抑制谷胱甘肽轉移酶 P1(GSTP1)的表達，激活JNK，進而活化下游靶蛋白c-Jun和Bim，引起HCC細胞凋亡。另外，GSTP1也可通過負反饋調節SIRT3促進肝癌的發生[33]。黏蛋白1(MUC1)作為癌基因，在HCC中過度表達；使用RNA干擾MUC1基因，可通過JNK/TGF-β信號通路抑制體內HCC細胞增殖。另外，相比于MUC1或JNK siRNA瞬時轉染BALB/c裸鼠，MUC1長期敲除和JNK抑制劑SP600125能明顯抑制皮下移植腫瘤的生長[34]。JNK1抑制劑SP600125也能夠阻止二乙基亞硝酸誘導的HCC細胞的生長，并使HCC對TRAIL變得敏感。表明這種JNK抑制劑能夠結合TRAIL，抑制HCC細胞生長，進而達到治療目的[35]。

綜上所述，在肝臟發病機制的多種通路中，JNK是一種重要的信號通路。JNK通過磷酸化激活轉錄因子(如c-Jun、 c-Fos)調節基因的轉錄，或者通過磷酸化信號分子(如MCP-1、Bim和PPARα)調節轉錄過程。肝臟中JNK有兩種亞型，大多數病理過程與JNK1有關。JNK的激活參與許多病理和生理的過程，包括DILI、HIRI、NAFLD、ALD和HCC等。為了確定最有效的療法來抑制肝病患者JNK信號通路，新的JNK抑制劑需要不斷研發，并用來特異性評估JNK的不同亞型，使藥物的治療更具有專一性；也可通過建立各種肝損傷動物模型并給予肝臟保護藥物，來研究藥物是否通過JNK通路達到減輕肝臟損傷的目的，同時可以對比保肝藥物具體對哪種類型的肝損傷有更有效，為臨床藥物的開發和治療提供有意義的靶點。

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