JNK信號通路與缺血再灌注損傷的相關(guān)性研究進(jìn)展

程 輝 宋育澤

（山東萬杰醫(yī)學(xué)院解剖教研室，山東 淄博 255213）

1 JNK 信號通路概述

JNK又稱c-Jun N-末端激酶或者應(yīng)激活化的蛋白激酶（stress activiated protein kinase，SAPK），是促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）超家族成員之一[1]，是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶，位于細(xì)胞胞質(zhì)之中，相對分子量為46×103和54×103，存在特定的功能區(qū)（Thr-Pro-Tyr），其編碼基因為JNK1、JNK2和JNK3，其中JNK1和JNK2存在于全身各組織中，而JNK3主要存在于腦、心臟和睪丸等組織[2,3]。JNK的活化是通過氨基末端殘基磷酸化實現(xiàn)的，而JNK的激活可以受多種細(xì)胞外因素的刺激而啟動，包括生長因子、細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1等）、應(yīng)激刺激（紫外線、細(xì)胞高滲透壓、缺血再灌注損傷）等[4]。一旦JNK激活，JNK將由細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核中，廣泛參與細(xì)胞凋亡、增殖、代謝及DNA損傷修復(fù)等多種生物學(xué)反應(yīng)，而其功能的失調(diào)可造成神經(jīng)退行性病變、缺血再灌注損傷、糖尿病和腫瘤等多種疾病[5,6]。

1.1 JNK信號通路調(diào)節(jié)因子

JNK信號通路的調(diào)節(jié)因子可分為三類：上游調(diào)節(jié)因子、下游調(diào)節(jié)因子和支架蛋白。JNK信號通路通過三級酶促級聯(lián)反應(yīng)而激活，即MAPKKK-MAPKK-MAPK[7]。JNK的直接上游激酶目前確認(rèn)的有MKK4和MKK7，二者通過雙磷酸化JNK的Thr183和Tyr185位點(diǎn)而激活JNK，但是二者有功能上的區(qū)別，MKK4優(yōu)先磷酸化Tyr185位點(diǎn)，MKK7優(yōu)先磷酸化Thr183位點(diǎn)[8]。MAPKKK主要有MEKK1-4、ASK1、TAK1等，Rho家族的小分子量GTP結(jié)合蛋白，也可作為JNK級聯(lián)反應(yīng)的上游調(diào)節(jié)因子。下游調(diào)節(jié)因子，也就是JNK信號通路的底物，最初研究發(fā)現(xiàn)，JNK活化后可激活調(diào)控c-Jun，提高其轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)一步提高活化蛋白1（activator protein1，AP-1）的轉(zhuǎn)錄活性，發(fā)揮其生物學(xué)特性。隨著進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，ATF2、P53、Elk-1、ets-2、SMAD4、c-Myc2和Bcl-2家族也是JNK的核內(nèi)底物。這些底物，可以調(diào)節(jié)核內(nèi)靶基因的轉(zhuǎn)錄，可以直接調(diào)節(jié)胞質(zhì)底物的結(jié)構(gòu)和功能，快速發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。JNK信號通路中還有些支架蛋白，在JNK信號通路的調(diào)節(jié)中起著重要的作用，如JNK相互作用蛋白（JNK-interacting proteins，JIPs）、JNK相關(guān)亮氨酸拉鏈蛋白（JNK-associated leucine zipper protein，JLP）、接頭蛋白CrkⅡ、細(xì)絲蛋白、抑制蛋白（β-arrestin）等。這些底物與特定的MAPKKK、MAPKK、JNK等相互作用，形成功能性復(fù)合體，調(diào)控JNK通路[9]。

1.2 JNK介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制

JNK能夠介導(dǎo)多種細(xì)胞的凋亡，參與細(xì)胞凋亡的發(fā)生，其介導(dǎo)凋亡的機(jī)制目前認(rèn)為主要有兩個[10]：一個是轉(zhuǎn)錄因子途徑，即通過轉(zhuǎn)錄方式調(diào)節(jié)下游調(diào)節(jié)因子的轉(zhuǎn)錄和凋亡蛋白的表達(dá)而介導(dǎo)死亡受體途徑和線粒體途徑的細(xì)胞凋亡。如活化的JNK由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，激活相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子AP-1蛋白、ATF-2等，誘導(dǎo)FasL、TNF等死亡配體的表達(dá)，啟動死亡受體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡[11]，活化的JNK進(jìn)入細(xì)胞核后，激活相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子后還可以誘導(dǎo)BH3-only蛋白的表達(dá)，然后活化Bax等促凋亡蛋白，進(jìn)入線粒體，破壞線粒體膜的通透性，引起細(xì)胞凋亡。二個是非轉(zhuǎn)錄因子途徑。在JNK活化過程中，有一部分活化的JNK留在了細(xì)胞質(zhì)中，并未進(jìn)入細(xì)胞核，這部分活化的JNK通過磷酸化作用直接作用與Bcl-2家族，調(diào)節(jié)他們的活性而介導(dǎo)線粒體途徑的細(xì)胞凋亡，此過程沒有新基因的表達(dá)[12]。

2 JNK信號通路與缺血再灌注損傷的相關(guān)性

缺血再灌注損傷是指缺血一定時間的組織和器官，在重新恢復(fù)血供之后，不僅不能恢復(fù)改善組織器官的功能，反而加重了功能代謝障礙及組織結(jié)構(gòu)的破壞，是包括腦、肝、心、肺及眼等許多器官面臨的重要的臨床問題。大量實驗證明，JNK介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡參與IRI的發(fā)生。在沙鼠腦IRI模型中應(yīng)用JNK抑制劑AS601245可以明顯降低缺血再灌注引起的神經(jīng)細(xì)胞的凋亡[13]；同時有研究者研究局部IRI模型發(fā)現(xiàn)，缺血區(qū)JNK活性明顯增加，JNK抑制劑SP600125可以阻斷Bax從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，抑制了神經(jīng)元的凋亡，減輕了病理變化[14]。Carboni等[13]研究發(fā)現(xiàn)，死亡受體途徑和線粒體途徑均參與了神經(jīng)元的凋亡過程，并且用JNK抑制劑阻斷JNK活性后，均可以緩解這兩種途徑。有研究者通過研究大鼠肝臟IRI模型，發(fā)現(xiàn)IRI后JNK的活性明顯提高[15]，Uehara等[16]也研究表明，JNK信號通路是肝臟IRI的一個主要介導(dǎo)者，JNK抑制劑可以緩解肝細(xì)胞的凋亡。在大鼠心肌IRI模型中，JNK抑制劑AS601245可以減少心肌細(xì)胞的凋亡，減少心肌梗死面積，在此模型中，JNK主要出現(xiàn)在再灌注之后，針對活性氧的產(chǎn)生[17]。同樣，JNK抑制劑也可以減少肺IRI的損傷。何躍[18]利用慢性高眼壓制作青光眼模型，實際是缺血再灌注的一個過程，然后利用此模型，進(jìn)行JNK3在視網(wǎng)膜的表達(dá)測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，JNK3mRNA在正常和高眼壓模型小鼠視網(wǎng)膜中均有表達(dá)，而在不同的時間點(diǎn)對照眼和實驗眼視網(wǎng)膜中JNK3mRNA表達(dá)量有明顯的差異（P＜0.05），但是在各個時間段實驗眼視網(wǎng)膜中JNK3mRNA的表達(dá)量無明顯差異（P＞0.05），此結(jié)果證實了在高眼壓狀態(tài)下，JNK3被激活且與視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)。

3 結(jié) 論

近年來，JNK信號通路的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)了越來越多的JNK調(diào)節(jié)因子。大量的實驗也證明，JNK介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡在多種疾病的病理變化中發(fā)揮著重要的作用。而在這些疾病中，JNK介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡機(jī)制，尚不十分明了，還需要進(jìn)一步的研究，探索其機(jī)制，從而為抑制各種疾病的病理改變，給疾病提供新的治療方法。

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