p62蛋白在肝脏疾病中的作用及其机制研究进展*

朱 琴 林彬燕

南京中医药大学，江苏省南京市 210023

p62是一种选择性自噬受体，通过自噬溶酶体途径招募和递送细胞内底物以进行批量清除[1]。有趣的是，p62还可以作为信号支架，参与多种生理过程的调节，包括氧化应激反应、代谢、炎症和程序性细胞死亡。研究表明，p62蛋白在急慢性肝炎、肝硬化、肝癌等肝脏疾病中异常表达，可参与调控多种肝脏疾病的发生发展，且p62是肿瘤预后生物标志物的良好候选者[2]。本综述将重点关注p62的结构及功能调节，以及在调节肝脏生理和疾病中可能发挥的作用，目的是探索p62作为预测性生物标记物和潜在靶点治疗某些肝脏疾病的可能性。

1 p62蛋白的分子结构

p62蛋白由SQSTM1基因编码，是一种分子量为62kDa的泛素结合自噬受体。p62包含440个氨基酸，具有多个不同功能的结构域：Phox-Bem1p(PB1)结构域、锌指(Zinc Finger，ZZ)结构域、肿瘤坏死因子受体相关因子6(Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Factors 6，TRAF6)结合(TRAF6-Binding，TB)结构域、LC3相互作用区(LC3-Interacting Region，LIR)、Keap1相互作用区(Keap1-Interacting Region，KIR)、泛素结合(Ubiquitin-Associated，UBA)结构域等。除此之外，p62蛋白还含有两个核定位信号(Nuclear Localization Signal，NLS)、一个核输出信号(Nuclear Export Signal，NES)以及2个PEST序列，PEST主要促进蛋白快速降解。

2 p62蛋白参与调控多个信号通路

2.1 p62介导NF-κB信号通路的激活 核转录因子κB(Nuclear Factor κ，NF-κB)信号通路通过对下游细胞因子的转录，在免疫反应、炎症反应、肿瘤发生等生理进程中发挥重要作用。p62通过ZZ结构域与RIP结合，调节TNF介导的NF-κB的活化。同时，RIP还可以通过与IκB激酶(IκB Kinase，IKK)复合物相互作用，磷酸化IκB，进而激活NF-κB通路[3]。p62上的TB结构域结合TRAF6，通过PB1结构域促进TRAF6形成二聚体，发挥E3泛素连接酶活性，继而催化63位赖氨酸残基发生多聚泛素化，激活蛋白激酶TAK1，TAK1的主要作用是激活IKK，IKK复合体中的IKKβ激活转录因子NF-κB。此外，在TNF的刺激下，p62通过其PB1结构域与aPKCs结合，磷酸化IKKβ，促进IκB的降解，导致NF-κB的活化[4]。

2.2 p62介导Caspase-8依赖的细胞凋亡的启动 Caspase-8是外源性凋亡通路中的关键蛋白，其激活依赖于Caspase-8自身的寡聚化和切割[5]。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)与靶细胞表面的死亡受体结合，启动细胞内的信号转导，可以诱导p62依赖性的Caspase-8激活。TRAIL通过与靶细胞表面死亡受体相互作用，招募Caspase-8的前体蛋白，进而通过死亡诱导信号传导复合物中E3泛素连接酶CUL3的作用，使得Caspase-8被泛素化。p62通过其UBA结构域与泛素化Caspase-8结合，进而通过其PB1结构域促使泛素化Caspase-8形成二聚体，进而发生自磷酸化，自我切割后激活，并启动细胞凋亡。研究发现Caspase-8的激活会促进p62蛋白在其Asp329处被切割成2个片段，其氨基末端片段可以激活mTOR[6]。深入探索p62与Caspase-8的调节机制有助于阐明自噬与凋亡的关系。

2.3 p62介导mTORC1信号通路的激活 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(Mammalian Target of Rapamycin Complex1，mTORC1)由核心组分mTOR、Raptor、mLST8和PRAS40组成。高水平p62可以通过激活mTORC1负调节自噬的发生[7]。p62可以直接与mTORC1的关键组成部分Raptor蛋白相互作用，促进mTORC1的活化。研究发现，p62的ZZ结构域与TB结构域中间的区域(167～230氨基酸)是p62与Raptor相互作用所必需的。当细胞遭受氨基酸刺激时，p62与激活的Rag异二聚体相互作用，进而形成p62-Rag异二聚体-Raptor复合物，将mTORC1募集到溶酶体膜上，被Rheb蛋白激活，发挥其抑制自噬的作用[8]。此外，p62将TRAF6引入mTORC1中，催化mTOR的K63连接的多泛素化，进一步增强了mTORC1信号通路的激活[9]。自噬抑制会造成p62聚集，可通过激活mTORC1进一步抑制细胞自噬，造成p62积累，进而继续升高mTORC1水平，形成正反馈调控。

2.4 p62介导Nrf2信号通路的激活 核因子E2相关因子2(Nuclear Factor E2 Related Factor 2，Nrf2)是细胞保护和抗应激的中心调节因子，尤其是抗活性氧和氧化应激。正常生理条件下，Keap1与Nrf2相互作用并定位于细胞质中，由于Keap1还结合E3泛素连接酶复合物Cul3/Rbx1，这导致Nrf2持续被泛素化，随后运送至蛋白酶体降解，从而维持细胞内氧化还原平衡[10]。p62通过与Keap1相互作用和自噬体降解介导的非典型途径激活Nrf2。当细胞处于应激状态时，p62蛋白通过KIR竞争性结合Keap1的Kelch区，使得Nrf2从Keap1解离，Nrf2转位至细胞核内，与小maf蛋白形成异二聚体，以Nrf2-Maf的形式与抗氧化反应元件结合，启动下游的Ⅱ相解毒酶、抗氧化蛋白、蛋白酶体/分子伴侣等基因转录和表达，以抵抗内外界的有害刺激。p62-Keap1异二聚体招募LC3并在选择性自噬途径中介导Keap1的永久降解。当p62蛋白Ser349被磷酸化时，p62对Keap1的亲和力显著增加。p62诱导Nrf2激活后，不仅诱导细胞保护基因的表达，而且诱导SQSTM1的转录，从而形成正反馈回路。然而，Keap1-Cul3-Rbx1复合物可以在Lys420处泛素化p62，从而导致p62通过自噬降解[11]。

3 p62蛋白在肝脏疾病中的作用及作用机制

3.1 p62在原发性肝癌中的作用 原发性肝癌是2020年全球第六大最常被诊断出的癌症和第三大癌症死亡原因，在全球发病率方面排名第五。肝细胞癌是原发性肝癌的主要病理类型(占75%～85%的病例)，简称肝癌，严重危害人类健康[12]。自噬失调被认为在肝癌中起着关键的致病作用。p62作为关键的自噬衔接蛋白，被发现在许多肝癌和肝脏疾病癌变前期患者体内表达上调，且p62表达高的患者一般预后较差[13]。p62的蓄积会增强内质网应激、线粒体功能障碍、活性氧生成增多以及基因组损伤。

在机制上，p62招募并竞争性结合Keap1，从而将Nrf2从CUL3-Keap1介导的泛素-蛋白酶体系统中释放出来，使得Nrf2免于被降解。这有利于Nrf2的稳定，进而Nrf2激活下游抗氧化反应元件和代谢重编程，为肝癌起始细胞创造适应性条件[13]。与此同时，p62通过与mTOR结合，介导其在营养充足条件下的激活。随后，p62通过mTORC1依赖性磷酸化增强了其激活Nrf2信号的功能，在p62和mTORC1之间形成了一个正反馈环，从而过度激活Nrf2[14]。此外，在肝癌的发展过程中，p62还促进了c-Myc癌基因的活性，该癌基因通过促进细胞增殖和代谢重编程对肿瘤生长至关重要。c-Myc的致癌功能似乎高度依赖于mTORC1信号[15]。综上所述，p62通过介导肝细胞中Nrf2、mTORC1和c-Myc通路的激活，以增强抗氧化防御、代谢重编程、细胞生长和增殖，从而促进肝癌的发生和发展。

3.2 p62在肝纤维化中的作用 肝纤维化是慢性肝损伤的结果，其主要特征是肝星状细胞(Hepatic Stellate Cell，HSC)的激活以及细胞外基质的大量沉积。过度激活HSC可通过分泌促炎细胞因子加剧纤维化并促进肝癌的发生。有研究者发现，p62在肝癌患者的肝实质细胞中表达升高，但在HSC中表达下调。研究者将p62缺陷小鼠与致癌物二乙基亚硝胺和高脂饮食相结合，证明p62缺陷促进非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic Steatohepatitis，NASH)和肝癌。在CCl4诱导小鼠肝纤维化模型中，与野生型小鼠相比，全身敲除p62或HSC特异性敲除p62小鼠的纤维化反应增强，包括a-SMA和Col1a1表达增强，以及促炎细胞因子分泌增加，从而加速肝癌的进展。上述结果表明，p62可以负性调节HSC的激活，在肝脏中作为非细胞自主性肿瘤抑制因子发挥作用[16]。

在机制上，p62直接与维生素D受体(Vitamin D Receptor，VDR)和维甲酸受体α结合，以促进它们的异源二聚，这对于激活其靶基因以抑制HSC激活进而抑制纤维化至关重要。在p62缺失的情况下，VDR无法结合其启动子，导致SMAD3的募集和HSC的过度激活。因此，与p62在肝实质中的促瘤作用相反，p62似乎通过抑制HSC的激活在肝基质中发挥肿瘤抑制功能[17]。

3.3 p62在非酒精性脂肪性肝病中的作用 非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic Fatty Liver Disease，NAFLD)指由肝脏脂肪堆积引起的肝脏异常，包括非酒精性脂肪性肝炎和单纯性脂肪肝。NASH是一种以脂肪变性、炎症和纤维化为特征的进行性肝病，可进展为肝纤维化、肝硬化甚至肝癌。p62聚集体存在于人类NASH和小鼠NASH模型中。在NASH患者肝脏内，肝细胞内脂质水平过高会导致氧化应激和内质网应激，p62作为应激反应机制的一部分被上调。研究表明，氧化应激可通过凋亡或坏死导致细胞损伤和死亡，这是NASH炎症和纤维化的重要驱动因素[18]；内质网应激还通过调节肝脏脂质代谢参与NAFLD的进展。

在机制上，一方面p62通过与AMPK和ULK1相互作用，促进ULK1的磷酸化，进而激活自噬和Keap1的降解，最终导致Nrf2的激活。Nrf2信号通过抗氧化反应和抑制脂肪酸合成过程中的代谢酶等多种途径，减轻NAFLD和NASH。但是，另一方面，在NAFLD患者体内发现，p62包涵体的水平与发挥促炎作用的M1型巨噬细胞极化密切相关。因此，富含p62的包涵体被认为可以通过促炎反应，促进NASH的病理进程以及促进NAFLD向晚期发展[19]。

3.4 p62在慢性肝病中的作用 数据显示，80%的肥胖人群和约50%～60%的2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM)患者被诊断患有NAFLD。在NAFLD、肥胖症和T2DM的患者体内，可检测到其肝脏、脂肪组织、β-胰腺细胞和其他调控全身代谢的相关器官中，p62的蛋白水平发生变化。有研究人员发现，全身性p62敲除小鼠在正常饮食下会发展为成熟期肥胖和胰岛素抵抗。在这些小鼠体中，可观察到ERK信号通路在白色脂肪组织(一种专门的脂质储存组织)中过度激活。与野生型小鼠相比，还检测到p62缺陷型白色脂肪细胞的分化能力增强。因此推测p62是通过抑制ERK活性，在脂肪生成中发挥抑制作用。此外，p62可以通过促进p38 MAPK介导棕色脂肪组织(将能量转化为热量)内线粒体功能和产热作用，调控能量代谢[20]。因此，p62可能通过抑制脂肪合成和促进能量代谢减少肥胖患者的肝脏疾病进展。

胰岛素抵抗通常是T2DM的标志，同时可以成为促成NAFLD发展的一个重要因素，它可由多种因素引起，包括胰岛素信号转导通路的缺陷、长期过量的葡萄糖和脂质的代谢、炎症反应的过度激活以及内质网应激反应等。研究表明，小鼠p62基因的缺失会导致成熟期肥胖，进而发展为胰岛素和瘦素抵抗，并最终发展为T2DM。胰岛素受体底物-1(Insulin Receptor Substrate-1，IRS-1)可以通过磷酸化、蛋白—蛋白间相互作用以及蛋白质修饰在胰岛素信号转导中发挥核心作用。在胰岛素刺激下，p62氨基末端的SH2结构域与IRS-1相互作用。此外，IRS-1通过其在Tyr-608、Tyr-628和/或Tyr-658处的YMXM基序与p62相互作用。p62过表达增加了Akt的磷酸化、GLUT4易位和葡萄糖摄取，进一步为p62通过与IRS-1相互作用参与胰岛素信号通路提供证据[21]。研究者发现，p62在作为瘦素作用部位的下丘脑神经元中高度表达。在p62缺陷的下丘脑神经元中，STAT3的磷酸化和核转位受到影响，从而抑制瘦素信号传导[22]。因此，p62可能通过胰岛素和瘦素信号通路抑制T2MD患者向NAFLD的进展。

4 展望

综上所述，p62由于其多结构域特性，在肝癌、肝纤维化、非酒精性脂肪性肝病以及慢性肝病中发挥重要作用，但在不同的背景下得出的结论存在矛盾。虽然这个难题可能源于p62的组织和细胞类型特异性功能，但也可能是由于小鼠品系的遗传背景、治疗方案和研究中使用的其他可能影响结果的实验条件的差异。对于NAFLD，仍需要进一步研究以充分了解p62在其发病机制和进展为NASH过程中的作用。p62是否可以作为一种新的肝脏相关疾病的生物标志物和预后评估分子以及能否成为慢性肝病的治疗靶点，还需要使用疾病相关模型从临床和临床前研究中获得进一步的验证。p62的靶向治疗已成为肝脏疾病的研究热点，开发与p62特定结构域结合的小分子化合物，在未来可为某些慢性肝病的治疗提供新的思路和潜在治疗方法。