JNK信号通路在肝脏损伤中的作用研究进展

2017-04-04卢任玲马丽杰

山东医药 2017年34期

关键词：磷酸化肝细胞活化

卢任玲,马丽杰

(内蒙古医科大学基础医学院，呼和浩特010059)

·综述·

JNK信号通路在肝脏损伤中的作用研究进展

卢任玲,马丽杰

(内蒙古医科大学基础医学院，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员之一,JNK信号通路可以被细胞因子、活性氧、药物、内质网应激、游离脂肪酸和代谢的改变等激活。在活化过程中，JNK通过转录因子途径和非转录途径对肝脏中细胞的存活、凋亡、增殖和分化以及肝组织活性氧积累、胰岛素信号传导和致癌起作用。研究该信号通路在药物性肝损伤、缺血再灌注肝损伤、酒精性和非酒精性肝损伤和肝癌等疾病发生发展中的作用，可为临床药物的开发和疾病治疗提供有意义的靶点。

药物性肝损伤；肝缺血再灌注损伤；非酒精性脂肪肝病；肝癌；信号通路；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)家族成员之一，在哺乳动物中有JNK1、JNK2、JNK3亚型。 JNK1和JNK2几乎在所有的细胞中(包括肝实质细胞中)表达，而JNK3主要在脑、心脏以及睾丸细胞中表达[1]。对于JNK蛋白，目前已发现至少10种选择性剪切的方式，增加了蛋白的多样性。多种刺激可以诱导JNK的激活，如肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL)、转化生长因子β(TGF-β)、血小板源生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、活性氧(ROS)、病理和环境应激(局部缺血、缺氧、紫外线和电离辐射)、药物、内质网应激以及代谢综合征等[2]。肝脏是新陈代谢的主要器官，具有去氧化和解毒的功能。JNK信号通路与肝细胞存活、死亡、分化、增殖和肿瘤发生有密切联系，在肝脏的调节中起重要作用。我们从转基因小鼠和人类肝细胞以及组织研究的最新进展，回顾JNK1和JNK2在肝脏疾病发病机制中的作用以及JNK信号通路在不同类型肝损伤中的作用机制。

1 药物性肝损伤(DILI)

对乙酰氨基酚(APAP)诱发的毒性，已成为研究药物致肝脏疾病的必要模型。APAP通过细胞色素P4502E1(CYP2E1)转化为N-乙酰对苯醌亚氨，结合谷胱甘肽(GSH)使其代谢失活。过量N-乙酰对苯醌亚氨还通过产生的ROS进一步消耗GSH，引起肝细胞线粒体功能障碍和DNA损伤，最终导致肝细胞死亡。Cubero等[3]研究发现，JNK1和JNK2共同参与APAP诱导的肝损伤过程，二者缺一不可，在APAP诱导的肝损伤中发挥重要作用。另有研究表明，当APAP接触肝细胞激活JNK，导致JNK和Bax移位到线粒体外膜上，引起线粒体外膜通透性变化，产生ROS，导致细胞凋亡。通过Sab沉默阻止这种移位，能抑制JNK的持续激活和APAP诱导的肝细胞死亡[4,5]。因此，JNK的激活和移位对APAP诱导的肝细胞损伤是必不可少的。Toll样受体(TLR)活化与APAP诱导的肝毒性有关。研究发现，APAP不会使TLR3-/-大鼠产生明显肝损伤。TLR3能增强TNF-α的表达，增强磷酸化JNK在APAP损伤肝脏中的表达，表明TLR3/TNF-α/JNK通路在APAP诱导的肝损伤中起作用[6]。Patterson等[7]研究发现，激活过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)能够诱导下游靶基因线粒体解偶联蛋白2的表达，抑制JNK磷酸化，进而降低下游转录因子c-Jun 和c-Fos表达，降低线粒体H2O2含量，提高肝线粒体GSH含量，最终减轻APAP引起的肝损伤。二甲双胍对APAP过量诱导的肝细胞毒性有治疗和保护作用，它主要是通过Gadd45β调节JNK 信号通路，从而达到治疗目的[8]。p53是在许多条件下具有促死亡作用的肿瘤抑制剂。然而，研究也显示p53在APAP毒性中被活化，通过抑制JNK激活而在APAP诱导氧化应激性肝损伤中起保护作用[9]。另外，CCl4肝损伤模型也是DILI的重要模型。研究发现，中药芝麻素通过抑制受损肝脏JNK的表达，进而抑制转录因子c-Jun的磷酸化及下游靶蛋白TNF-α、Bax、Bak的表达；通过促进Bcl-2的表达，对抗CCl4诱导的肝损伤[10]。

2 肝缺血再灌注损伤(HIRI)

缺血再灌注(IR)是肝损伤的一个严重临床并发症，与肝移植、肝脏肿瘤的手术切除以及循环系统休克密切相关。IR能引起JNK1和JNK2磷酸化，阿魏酸能够通过抑制肝脏氧化应激以及JNK的激活和磷酸化，减轻肝细胞凋亡,降低HIRI[11]。此外，JNK2-/-大鼠能够减少缺血再灌注肝损伤，增加血红素加氧酶1(HO-1)表达，抑制HO-1能够阻断JNK2基因缺失对肝细胞的保护作用，表明HO-1保护JNK2-/-大鼠免受IR引起的肝损伤[12]。Nace等[13]研究发现，不同的个体细胞群体对TLR4敏感性不同。在肝实质细胞中通过以TLR4依赖性方式快速磷酸化JNK，诱导高迁移率族蛋白1(HMGB1)的释放，增加HIRI。TNF受体关联因子1(TRAF1)在IR发挥重要作用，TRAF1缺乏能够使小鼠免受HIRI的影响，而TRAF1超表达能够加剧IR引起的肝损伤；在原代培养的肝细胞研究也证实，TRAF1缺乏能够通过抑制ASK1/MKK4/JNK的促死亡路径减轻IR肝损伤[14]。另外，IR损伤也能导致肝细胞中TRAF3积累，直接结合TAK1，并随后激活MKK7/JNK 信号传导通路，引起细胞死亡[15]。N-乙酰半胱氨酸能够通过JNK信号通路减轻肝脏IR诱导的自体吞噬和细胞凋亡。其机制可能是通过清除ROS和增加Bcl-2水平最终改变Beclin-1和 Bcl-2的平衡，抑制JNK的激活，进而抑制HIRI[16]。

3 非酒精性脂肪肝病(NAFLD)

NAFID是一种肝细胞代谢综合征，主要表现为肥胖和胰岛素耐受性。比较高脂饮食在不同类型小鼠中的作用，发现与野生型小鼠相比，JNK1-/-小鼠能减少胰岛素受体底物1(IRS-1)第307位丝氨酸磷酸化，增加胰岛素诱导的IRS-1酪氨酸磷酸化，改善胰岛素耐受性；JNK1-/-小鼠能够减轻高脂食物诱导的肝损伤和脂肪性肝病，但对JNK2-/-小鼠没有影响[17]。更有趣的是，JNK2-/-小鼠中JNK1的活性更强，表明JNK1的过度补偿加速肝脏损伤，引起胰岛素耐受性。尽管JNK1和JNK2都参与脂肪性肝损伤，JNK1或JNK2急性破坏能够改变胰岛素的敏感性，但仅仅JNK1破坏能够改善肝损伤。JNK2的破坏能够增加肝损伤，增加Bim的水平[17]。另外，Gautheron等[18]研究发现，受体相互作用蛋白3(RIP3)和JNK之间的正反馈回路在NAFID中发挥重要作用。RIP1通过JNK的活化，促进促炎症介质如单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)的释放，从而吸引巨噬细胞到受损的肝脏，引起肝损伤；同时也能进一步增强RIP3信号，从而加剧细胞死亡和肝纤维化。在肝细胞中，游离脂肪酸诱导肝细胞的脂性凋亡依赖于G蛋白Cdc42和Rac1相互作用，进而激活MLK3和JNK，而不依赖内质网应激传感器IRE1α[19]。线粒体Sab在棕榈酸介导的肝脏脂毒性中起关键作用。起初棕榈酸诱导内质网应激蛋白PERK和下游 JNK磷酸化激活，后期 p-JNK与线粒体Sab的相互作用导致呼吸受损，ROS产生，引起JNK持续活化，诱导凋亡。肝脏中单核细胞的募集是NAFLD肝脏炎症的关键致病因素。研究[20]发现，在游离脂肪酸(FFA)诱导脂肪细胞凋亡中，活化的JNK调节Panx1通道激活，促进细胞外ATP，进而引起人类单核细胞的迁移和募集[21]。Shen等[22]研究发现，IL-17A在NAFLD中起重要作用。IL-17A通过抑制脂肪酸β氧化加重高脂饮食诱导的肝脂肪变性，还可通过激活的JNK/PPARα通路来加速肝脂肪变性。

4 酒精性肝脏疾病(ALD)

肝脏是乙醇的主要代谢场所，承担了来自饮酒而造成的主要损伤。乙醇通过三个主要的酶途径代谢:乙醇通过肝细胞中的乙醇脱氢酶催化而氧化、细胞色素P450 2E1(CYP2E1)催化微粒体氧化、非氧化性的新陈代谢由脂肪酸乙酯和酶催化[23，24]。CYP2E1是ALD中的关键酶。研究[25]发现，在酒精性肝损伤中，CYP2E1能诱导ROS的产生，引起JNK的激活。Wang等[26]研究发现，在JNK1基因敲除小鼠其酒精性肝损伤减轻，而JNK2基因敲除小鼠无明显改变。研究[27]发现，肼屈嗪主要通过调节ROS诱导内质网凋亡途径IRE1/JNK，从而减轻酒精性肝损伤。另外，Stickel等[28]研究表明，酒精过量摄入可引起肠道屏障损伤，脂多糖转移到肝脏循环中导致Kupffer细胞中促炎细胞因子(如TNF-α)的释放,进一步引起JNK的激活，从而加速ALD的发生。

5 原发性肝癌(HCC)

HCC是引起死亡的第三大癌症，其发生与慢性乙肝和丙肝病毒感染、NAFLD、酒精性肝硬化等肝脏疾病有关。研究证实，JNK在HCC的发病机制中起重要作用。研究发现，HCC中50%～60% 的癌变细胞比非癌变细胞JNK1磷酸化水平高，而两种细胞中JNK2磷酸化水平大体一致。JNK1活化和肿瘤的大小相关，破坏JNK1能够减少人类HCC细胞系的增殖，表明JNK1活化能够促进人类HCC细胞的增殖[29]。Minero等[30]研究发现，人类HCC细胞对TNF诱导的细胞凋亡有耐受性，因为它能部分抑制JNK的活化和表达。ABT-737是一种Bcl-2抑制剂，具有抗肿瘤效应。研究发现，Bcl-2高表达的细胞中(如HepG2 细胞)ABT-737活性被部分抑制，可通过ROS引起JNK瞬间激活，引起HCC细胞自噬，从而抑制JNK的持续激活，促进细胞存活[31]。Song等[32]研究表明，与非癌性肝组织相比，TOR 信号通路调节类蛋白(TIPRL)在人类HCC组织中表达高度上调，TIPRL可通过结合MKK7和PP2Ac，介导二者之间的相互作用，从而抑制MKK7和JNK的持续活化和肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)诱导的细胞凋亡。沉默调节蛋白3(SIRT3)在HCC中发挥重要作用。研究发现，SIRT3过表达使HCC对化学治疗剂敏感。此外，SIRT3过表达促进化学治疗剂诱导的凋亡，增强切割的PARP和Caspase-9表达。SIRT3高表达可抑制谷胱甘肽转移酶 P1(GSTP1)的表达，激活JNK，进而活化下游靶蛋白c-Jun和Bim，引起HCC细胞凋亡。另外，GSTP1也可通过负反馈调节SIRT3促进肝癌的发生[33]。黏蛋白1(MUC1)作为癌基因，在HCC中过度表达；使用RNA干扰MUC1基因，可通过JNK/TGF-β信号通路抑制体内HCC细胞增殖。另外，相比于MUC1或JNK siRNA瞬时转染BALB/c裸鼠，MUC1长期敲除和JNK抑制剂SP600125能明显抑制皮下移植肿瘤的生长[34]。JNK1抑制剂SP600125也能够阻止二乙基亚硝酸诱导的HCC细胞的生长，并使HCC对TRAIL变得敏感。表明这种JNK抑制剂能够结合TRAIL，抑制HCC细胞生长，进而达到治疗目的[35]。

综上所述，在肝脏发病机制的多种通路中，JNK是一种重要的信号通路。JNK通过磷酸化激活转录因子(如c-Jun、 c-Fos)调节基因的转录，或者通过磷酸化信号分子(如MCP-1、Bim和PPARα)调节转录过程。肝脏中JNK有两种亚型，大多数病理过程与JNK1有关。JNK的激活参与许多病理和生理的过程，包括DILI、HIRI、NAFLD、ALD和HCC等。为了确定最有效的疗法来抑制肝病患者JNK信号通路，新的JNK抑制剂需要不断研发，并用来特异性评估JNK的不同亚型，使药物的治疗更具有专一性；也可通过建立各种肝损伤动物模型并给予肝脏保护药物，来研究药物是否通过JNK通路达到减轻肝脏损伤的目的，同时可以对比保肝药物具体对哪种类型的肝损伤有更有效，为临床药物的开发和治疗提供有意义的靶点。

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