Sestrin2在肝损伤中作用的研究进展

张轶潇 冯 澜 郑 强 粟 仑 黄 如

佳木斯大学，黑龙江省佳木斯市 154000

肝脏是人体内功能最丰富的实质器官，它承担着机体物质的合成分解代谢、生物转化和内外分泌等多种生理功能，它的血液供应丰富，故更易受到体内外各种致病因素或刺激因子的侵袭，进而引起肝细胞损伤[1]。肝脏疾病一直是临床研究的重点,而急性肝损伤是几乎所有肝脏疾病的开端。

肝损伤是指一种或多种原因造成的肝细胞功能的损害，常见的原因有各种病毒、自身免疫因素、药物、酒精等。其发病机制目前并未完全阐明，大量研究表明肝细胞氧化应激、炎性反应及自噬参与了肝脏病理损伤过程[2]。近年越来越多的调查研究表明Sestrin2可通过调节细胞增殖与凋亡、炎症反应、氧化应激、自噬及内质网应激等方式维持机体代谢平衡[3-4]，其在调节不同病因导致的急慢性肝损伤的各种代谢过程中也起着关键和重要的作用[5]。本文主要总结Sestrin2在肝损伤中的分子机制及其对肝细胞损伤的保护作用。

1 Sestrin2的基本特征

Sestrins是一个高度保守的应激诱导蛋白家族，在适应细胞应激状态中发挥重要作用。在哺乳动物中，Sestrins包括三种亚型:Sestrin1、Sestrin2和Sestrin3。Sestrin1为p53激活基因26(PA26)；Sestrin2被认为是PA26相关蛋白，也被称为Hi95，主要受氧化应激诱导的p53调控；Sestrin3被鉴定为PA26结构相关基因叉头盒O(forkhead box O,FOXO)转录因子诱导的基因，也有助于诱导Sestrin1。在Sestrins家族的成员中，Sestrin2被证明在哺乳动物中广泛表达[6]，可通过调节氧化应激、炎症反应、自噬、内质网应激和代谢稳态等多种途径发挥对机体的保护作用[7]。人类Sestrin2蛋白质分子质量为52～57kD，人类的Sestrin2晶体结构包含具有两个球状子结构域的双重伪对称，这有助于其生理功能。由于N端结构域的螺旋—转—螺旋氧化还原酶基序，Sestrin2具有还原烷基过氧化氢自由基的功能，从而减少过氧化物酶[8]。

2 Sestrin2在肝损伤中的分子机制

Sestrin2在肝脏损伤的过程中起着重要作用，近年来，国内外越来越多的相关实验证明上调或激活Sestrin2可在一定程度上对抗药物过量或内毒素所致的如D-半乳糖/脂多糖(D-Gal/LPS)、乙酰氨基酚(APAP)等诱导的急性肝损伤，以及慢性脂肪性肝脏损害等慢性肝损伤，对肝脏损伤的进程起着缓解和保护的作用。总而言之，Sestrin2通过诸多机制在肝脏损伤时表达抗氧化、自噬、内质网应激等作用，以保护肝细胞免受氧化应激、炎症因子侵害，正向调节肝脏的能量代谢。

2.1 Sestrin2抑制氧化应激与炎症反应 氧化应激(oxidative stress)是指机体在遭受各种刺激时，体内活性氧、氮自由基等过度生成或减少，导致氧化与抗氧化之间失平衡，使体内多种信号通路及相关转录因子激活，参与靶器官炎症、免疫、修复等过程[9]。过多的ROS将破坏DNA的结构，造成线粒体及其他细胞器的损伤，肝脏易受氧化应激的影响，因为它负责异种生物的解毒和能量代谢。Sestrin2可以直接或者间接地抑制氧化应激反应。直接原因在于其N末端结构域的氧化还原作用可在一定程度上减轻活性氧的蓄积，而其C末端结构域可抑制mTOC1[10]。其间接主要通过部分氧化应激通路及其相关因子起作用。Sestrin2的启动子上存在ARE,Nrf2是一种类似NF-E2的亮氨酸拉链转录激活因子[11]，是许多抗氧化酶表达的必要转录因子，也是ARE的下游因子，在各种细胞和组织中响应氧化应激时被激活。Nrf2在新陈代谢和解毒器官中含量丰富，尤其是肝脏，因此，Nrf2的激活已被广泛研究用于预防和治疗肝病。相关研究表明，Sestrin2是Nrf2通路的正调节因子[12]，Keap1被称为E3泛素连接酶的适配器蛋白，可通过标记多泛素化蛋白酶体降解，是Nrf2活性的抑制因子，Sestrin2表达上调可诱导Keap1的降解，从而导致Nrf2在细胞中积累。而Sestrin2的消融会阻断Keap1的降解和Nrf2的激活，从而增加了肝脏对氧化损伤的敏感性。Sestrin2的表达除Nrf2外，还受p53和HIF-1α等多个转录因子的调控。在肝细胞损伤过程中，损伤相关分子被释放，并激活巨噬细胞上的Toll样受体，诱导细胞因子形成促炎信号通路。最近报告显示TLR信号在Sestrin2基因表达中的作用以及炎症刺激调控作用显著[13]。巨噬细胞在内毒素的识别和清除中起着重要作用。Toll样受体(TLRs)如脂多糖(LPS，TLR4配体)、肽聚糖(PGN，TLR2配体)或聚肌苷-聚胞苷酸(PolyI：C，TLR3配体)，在先天免疫应答中起着关键作用。研究结果表明[13]，Sestrin2可以抑制TLR配体诱导的促炎基因表达。过表达Sestrin2的巨噬细胞抑制了TLRS诱导的炎症介质和细胞因子(如NO、TNF-α)的作用，减少了应激情况下NO产生和iNOS的表达。脂多糖(LPS)是一种具有代表性的TLR4配体，它显著提高了巨噬细胞中Sestrin2蛋白的水平。此外，用其他TLR配体(如PolyI：C或肽聚糖)处理巨噬细胞也能诱导Sestrin2的表达。研究发现[14]，LPS介导的Sestrin2诱导受到AP-1和Nrf2的影响，AP-1是Jun、Fos或激活转录因子(ATF)的组合，主要作为Jun和Fos的异源二聚体。c-Jun的活动多由MAPKs调控，并主要由JNK调控。这表明，Sesn2对AP-1的作用与JNK或p38有关。过表达c-Jun或Nrf2增加了Sestrin2蛋白水平和Sestrin2启动子驱动活性。LPS通过激活p38和PI3K来诱导Sestrin2的表达。有研究证明可通过激活Nrf2抗氧化途径来减轻过量乙酰氨基酚(APAP)诱导的肝毒性[15]，用d-半乳糖胺(Gal)/LPS处理的小鼠在肝脏中Sesn2的表达增强。使其体内过表达Sens2显著减少了Gal/LPS诱导的TUNEL阳性细胞的数量，减少了细胞的受损和凋亡。Sestrin2通过多种通路在肝脏氧化应激损伤中起作用，其中Sestrin2/Nrf2通路有着重要作用，可能是保护肝细胞免受氧化应激损伤的潜在靶点。

2.2 Sestrin2激活线粒体自噬 由上文已知氧化应激是肝细胞损伤发生发展的主要病理生理机制之一，细胞内ROS主要是由线粒体电子传递链产生，同时线粒体内存在高浓度的抗氧化物可及时清除ROS，使其处于动态的生理平衡，不对机体造成损害。但在某些药物等有害因素刺激下[16]，ROS的过度产生，致使肝脏线粒体结构受损，肝细胞自由基生成增加，线粒体膜损伤和细胞色素复合体功能受损，从而导致ATP生成减少，抗氧化能力降低，平衡被打破，过量的ROS逸入细胞质中又会激活细胞质膜上的氧化酶，细胞内ROS堆积进一步加重，从而产生大量自由基或有毒中间物，加重肝细胞损伤[17]。自噬也已作为药物、炎症等有害因素致肝细胞损伤的重要影响因素被广泛研究，是一个依赖溶酶体降解来实现细胞自我保护的过程。线粒体自噬即属于其中的选择性自噬[16]。即线粒体在ROS、饥饿、炎症因子等刺激下可发生去极化和损伤，损伤的线粒体被特定的自噬小体识别并选择性地运输到溶酶体完成降解，以维持细胞内环境的稳定，进一步减少脏器损伤。在应激时，Sestrin2可直接与AMPK结合，或者通过对LKB(AMPK上游激酶)进行调控来促进AMPK的上调，抑制mTORC1直接或间接激活自噬。mTORCl参与机体生长因子激活、蛋白质翻译等生物过程，在细胞的生长、凋亡和自噬中发挥重要作用[10]。目前发现，线粒体自噬的调控机制主要包括ATGs、BNIP3/NIX、PINK1/Parkin等介导的线粒体自噬[15]。其中PINK/Parkin途径为当前研究最广泛的线粒体自噬主要途径，线粒体自噬的激活取决于PINK1在线粒体外膜水平的高低。其水平在生理条件下可维持在低稳定状态，当线粒体损伤时，内膜复合物被膜电位降低等有害因素干扰，PINK1降解被阻断，一方面募集Parkin并使其活化，另一方面与自噬相关蛋白P62结合，进而诱导受损线粒体靶向LC3阳性的吞噬体，并在溶酶体中清除，最终激活线粒体自噬[18]。时红波等[19]在D-Gal/LPS致小鼠急性肝损伤模型中发现，mTORC1抑制剂雷帕霉素可显著提高LC3-Ⅱ的表达。在APAP致大鼠肝毒性的实验中报道[18]，肝损伤模型组肝脏组织组分中LC3、P62、PINK1、Parkin等线粒体自噬相关蛋白水平及自噬小体数目均显著高于线粒体裂解抑制剂干预组。小鼠尾静脉注射Sestrin2可抑制APAP诱导的血清ALT和AST水平，可显著降低肝细胞变性和炎症细胞浸润还可减弱APAP所致的MAPKs-JNK磷酸化事件，此外，上调Sestrin2可抑制APAP诱导的谷胱甘肽消耗和活性氧生成[20]。目前APAP所致肝损伤与线粒体自噬相关机制已足够明确，但与线粒体自噬关联紧密的Sestrin2在其中所起的自噬作用尚无明确论述，故笔者认为Sestrin2在APAP所致肝损伤中通过激活自噬所起的保护作用可能成为未来药物性肝损伤治疗的新靶点。

3 Sestrin2在慢性肝损伤中的作用

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)主要以肝细胞脂肪变性、脂质沉积为病理特征，但无过量饮酒史，很容易发展为非酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化、肝细胞癌。由于高脂应激所产生的Mst1对线粒体自噬起抑制作用，可阻断AMPK-PINK1通路，从而减少Parkin表达，抑制线粒体自噬[21]，进一步促进了肝脏脂肪变性、炎症和氧化应激等损伤。过多的脂肪堆积可打破内质网稳态，进而引发慢性内质网应激，Sestrin2过表达可减少未折叠蛋白质的积累，同时抑制哺乳动物mTORCl，对肝细胞的内质网应激起保护作用，延缓和减轻肝细胞损伤的发生[10]，还可以通过Nrf2直接调节血红素加氧酶-1(HO-1)来对抗氧化损伤，除此之外Sestrin2还可通过AMPK磷酸化发挥其有益作用[22]。

4 总结和展望

Sestrin2在肝细胞损伤病理生理过程中发挥着极其重要的作用，主要通过其本身的特殊结构来直接发挥抗氧化作用，又可通过Nrf2、Keap1、TLRs、AMPK、mTORC1等通路和相关因子作用于肝损伤中的氧化应激、炎症及自噬。本文综述了急慢性肝损伤中Sestrin2作用的机制，为后续的研究提供一些理论依据。肝损伤时，上调或激活Sestrin2可一定程度改善肝组织损伤，而上调Sestrin2的药物及其作用疗效需要进一步研究与探索。