基于JNK/c-Jun与p38MAPK信号通路的肝再生调控的双向平衡▲

袁 果 叶倩伶 冯 逢 王明刚

(1 湖北省咸宁市中医医院，咸宁市 437100，电子邮箱：yuanguoapple@163.com；2 广西中医药大学研究生院，南宁市 530001；3 广西中医药大学第一附属医院肝病科，南宁市 530023)

【提要】 肝细胞有效再生以代偿肝功能是促进肝衰竭良好转归的生理基础。肝再生调控机制复杂而精密，肝细胞大面积死亡后触发的肝再生进程能否动态平衡并适时终止，直接关系到肝再生速率及再生肝组织正常功能的实现。丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是最为经典的丝/苏氨酸蛋白激酶信号系统，具有广泛的生物学功能，其下游可通过c-Jun氨基末端激酶(JNK)/c-Jun与p38MAPK信号途径参与肝脏的生理与病理进程。本文从JNK/c-Jun与p38MAPK信号途径入手，剖析其在肝衰竭肝再生过程中的变化特点，以理解肝再生调控的复杂性及其双向平衡的基本特质。

肝衰竭是各类肝脏疾病持续进展或突发恶化的终末结局，其病理实质为肝细胞大面积死亡导致的肝脏合成、代谢及解毒功能全面丢失[1]。肝细胞有效再生以代偿肝功能是促进肝衰竭良好转归的生理基础[2]。众所周知，肝细胞再生潜能强大，按照这一基本理论推演，肝衰竭应有更高的治愈预期，但该病仍维持着较高的病死率[3]，这归结于目前临床上仍无能有效促进肝细胞再生的药物，多等待肝细胞以“自救”。近年来，随着人工肝技术的不断革新，综合治疗手段在改善机体内环境方面已基本接近极限，进一步促进肝细胞有效再生已成为改善本病预后的关键[4]。

肝衰竭肝再生调控机制复杂，一般情况下大面积肝损伤后需要机体迅速释放肝再生潜力，以使得新生肝组织代替损伤的肝组织，而在肝再生到一定程度时需要肝再生程序适时终止[5]。促进和调控有效肝再生的机制主要强调的是，正向促进肝再生与反向抑制肝再生的相关通路能在肝再生进程中实现动态性平衡，以保证新生肝组织结构逐步发挥正常肝组织的功能，而非单一的强调增强肝再生。c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)/c-Jun与p38 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路是参与肝再生调控过程中极为经典的信号通路。本文以这两条信号途径为切入点，初步探讨调控肝再生过程所需要的双向平衡机制。

1 肝损伤后肝再生的基本模式

肝脏再生是生命体最重要的再生修复机制。根据肝脏损伤程度及参与肝再生的响应范围，再生模式主要分为肝细胞自身分裂和增生、肝脏干细胞增殖和分化两种。在部分肝切除术大鼠模型中，残存肝细胞率先进入细胞周期，20～48 h 期达DNA 复制高峰，后复制率逐步下降并适时终止[6]。根据损伤程度，肝源性干细胞(卵圆细胞)及非肝源性干细胞(间充质干细胞、血干细胞)被激活或招募到肝脏分化为肝细胞，作为肝细胞再生的组成部分以代偿肝脏功能[7]。在肝再生起始阶段，肿瘤坏死因子、核因子κB及白细胞介素6已被证实是重要调节子[8]；进展阶段又有上皮生长因子家族和肝细胞生长因子积极参与，涉及c-Met、Notch 及Wnt 等信号通路的激活或串流调控[9]；此外，脂质代谢物、去甲肾上腺素、瘦素、雌激素及胰岛素等也参与肝脏再生进程[10]。

2 p38MAPK信号通路与肝再生

p38MAPK信号通路是细胞适应环境变化的主要信号转导机制之一，目前发现p38MAPK有4个亚型，包括p38α(MAPK14)、p38β(MAPK 11)、p38γ(MAPK 12)和p38δ(MAPK 13)[11]。其中，p38α在所有细胞类型和组织中普遍表达，p38β在脑、胸腺和脾脏中高表达，p38γ在骨骼肌中高表达，p38δ主要在腺体组织中表达[12]。所有p38MAPK都是丝氨酸/苏氨酸激酶，可催化蛋白质的可逆磷酸化进程。p38MAPK可被多种环境、细胞应激或炎性细胞因子激活，其激活受激酶丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase，MKK)3和MKK6的选择性和同步作用调节，主要通过由MKK3和MKK6介导的苏氨酸-甘氨酸-酪氨酸(TGY)激活基序的双重磷酸化而被激活，p38α的这一过程还由MKK4介导[13]。p38MAPK信号通路可转导多种细胞外信号，能整合涉及生长、氨基化、新陈代谢和细胞命运在内的多种途径，对于细胞适应性或应激性重编程至关重要[14]。

p38MAPK信号通路在肝再生进程中发挥的作用较为复杂，一般认为过度激活的p38MAPK信号通路对细胞增殖有一定的抑制作用。p38α是细胞周期蛋白(Cyclin)的负调控因子，其表达降低可诱导CyclinA1、B1、B2和D1 mRNA表达上调，促进肝细胞细胞周期转换[15]，因此p38MAPK缺乏会释放Cyclin。而p38MAPK被过度激活后，通过其上游激酶MKK6形成活性形式，降低Cyclin D1的含量，从而抑制肝细胞DNA合成[16]。研究表明，p38MAPK过度活化导致胎鼠肝细胞DNA合成受阻，使得细胞周期转换阻滞，而抑制p38MAPK激活可促进肝增殖，使增殖性肝细胞数量显著增加[17]。

3 JNK/c-Jun信号通路与肝再生

JNK有3种同工型，包括JNK1、JNK2、JNK3，其中JNK1和JNK2在肝脏中普遍表达。在各种应激刺激下，JNK被磷酸化，激活并诱导其下游生物活性蛋白表达，从而控制细胞周期或死亡进程[18]。c-Jun是JNK的原型底物，是JNK通路的重要组成部分，可以间接反映JNK的活性，其在激活蛋白1(activator protein 1,AP-1)复合物的激活中起重要作用，在细胞增殖与分化的转化过程扮演重要角色。JNK结合并磷酸化c-Jun并增加其转录活性，从而激活AP-1转录复合物的重要组成部分，而AP-1转录复合物是基因表达的重要调节剂。

在肝脏中，JNK是MAPK家族的丝氨酸/苏氨酸激酶，可催化众多底物蛋白的磷酸化，包括转录因子AP-1、蛋白激酶、磷酸酶、支架蛋白和其他功能性蛋白[19]。持续的JNK活化与肝损伤(细胞死亡)和肝代谢应激功能障碍呈直接正相关[20]。有学者发现，给予0.2%胆酸饲料饲养部分肝切除小鼠后，其肝细胞再生速率明显提高，肝组织中JNK蛋白表达显著上调，而 JNK 蛋白缺失后小鼠出现肝再生功能缺陷[21]，这提示JNK信号通路在某种程度上可以促进肝衰竭后肝细胞的再生。JNK蛋白激活后促使核转录因子c-Jun氨基末端磷酸化，磷酸化的c-Jun与Fos家族形成异源二聚体， 进一步形成AP-1复合体，随即与CyclinD1启动子区结合并诱导其表达，CyclinD1与周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)结合后形成复制复合体[22]，对细胞再生周期的G1/S期进行有效调节[23]，从而促进肝细胞的增殖。

4 JNK/c-Jun与p38MAPK在肝再生中的交互关系

在肝再生起始阶段，增强JNK/c-Jun信号途径可通过上调AP-1等促细胞周期调控蛋白的表达，以便于在短时间内激发快速的肝再生进程；当肝脏感知到肝再生达到一定程度后，p38MAPK信号途径开始被激活并占据优势，肝再生进程被抑制并适时终止，肝衰竭肝再生进程得以较好的完成。这一过程强调的是JNK/c-Jun与p38MAPK能在动态中实现调控平衡，任何节点出现问题均可能导致肝再生失败的严重结局：起始阶段JNK/c-Jun激活减弱，则肝再生应激增强的调控机制减弱，肝再生速率减缓；p38MAPK激活减弱，则不能适时终止肝再生程序，导致大面积再生组织功能失活。肝衰竭肝再生进程强调的是双向性平衡，即迅速增强与适时终止的相互协调，以突出有效的肝再生进程。由此可见，JNK/c-Jun与p38MAPK存在双向竞争调控细胞再生的交互关系，增强p38MAPK信号途径可抑制JNK信号通路促进再生细胞周期的转换效应[24]。同时，两者以蛋白酪氨酸磷酸酶及丝裂原活化蛋白激酶为支点形成串流调控关系[25]，共同影响转录因子AP-1活性，及其下游CyclinD1、血管细胞黏附分子1及血管内皮生长因子等参与细胞再生周期转换的相关基因的表达。两者双向竞争性调控肝再生进程，必然影响到肝再生的速率，该进程是否能适时终止，以及新生肝组织是否能正常行使功能有赖于两者动态平衡的调控。

5 小 结

目前，对于各个因素以何种形式、程度、范围参与肝再生进程尚未完全明确，从JNK/c-Jun与p38MAPK信号通路的交互竞争性关系可以管窥肝再生调控的复杂及精密程度。从快速增强与适时抑制两个方面来深入认识肝再生调控过程可能更为全面，只有在此基础上，才有可能在增强与抑制之间进行平衡性调控[26]。但较为遗憾的是，当前我们对肝再生调控过程知之甚少，特别是肝再生适时终止机制的研究尚在起步阶段。形成有效的治疗方法，在促进肝再生与抑制肝再生之间进行平衡性调控，实现对肝衰竭有效肝再生进程的调控仍将是一项艰苦的科研攻关。