基于JNK/c-Jun與p38MAPK信號通路的肝再生調控的雙向平衡▲

袁 果 葉倩伶 馮 逢 王明剛

(1 湖北省咸寧市中醫醫院，咸寧市 437100，電子郵箱：yuanguoapple@163.com；2 廣西中醫藥大學研究生院，南寧市 530001；3 廣西中醫藥大學第一附屬醫院肝病科，南寧市 530023)

【提要】 肝細胞有效再生以代償肝功能是促進肝衰竭良好轉歸的生理基礎。肝再生調控機制復雜而精密，肝細胞大面積死亡后觸發的肝再生進程能否動態平衡并適時終止，直接關系到肝再生速率及再生肝組織正常功能的實現。絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是最為經典的絲/蘇氨酸蛋白激酶信號系統，具有廣泛的生物學功能，其下游可通過c-Jun氨基末端激酶(JNK)/c-Jun與p38MAPK信號途徑參與肝臟的生理與病理進程。本文從JNK/c-Jun與p38MAPK信號途徑入手，剖析其在肝衰竭肝再生過程中的變化特點，以理解肝再生調控的復雜性及其雙向平衡的基本特質。

肝衰竭是各類肝臟疾病持續進展或突發惡化的終末結局，其病理實質為肝細胞大面積死亡導致的肝臟合成、代謝及解毒功能全面丟失[1]。肝細胞有效再生以代償肝功能是促進肝衰竭良好轉歸的生理基礎[2]。眾所周知，肝細胞再生潛能強大，按照這一基本理論推演，肝衰竭應有更高的治愈預期，但該病仍維持著較高的病死率[3]，這歸結于目前臨床上仍無能有效促進肝細胞再生的藥物，多等待肝細胞以“自救”。近年來，隨著人工肝技術的不斷革新，綜合治療手段在改善機體內環境方面已基本接近極限，進一步促進肝細胞有效再生已成為改善本病預后的關鍵[4]。

肝衰竭肝再生調控機制復雜，一般情況下大面積肝損傷后需要機體迅速釋放肝再生潛力，以使得新生肝組織代替損傷的肝組織，而在肝再生到一定程度時需要肝再生程序適時終止[5]。促進和調控有效肝再生的機制主要強調的是，正向促進肝再生與反向抑制肝再生的相關通路能在肝再生進程中實現動態性平衡，以保證新生肝組織結構逐步發揮正常肝組織的功能，而非單一的強調增強肝再生。c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)/c-Jun與p38 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路是參與肝再生調控過程中極為經典的信號通路。本文以這兩條信號途徑為切入點，初步探討調控肝再生過程所需要的雙向平衡機制。

1 肝損傷后肝再生的基本模式

肝臟再生是生命體最重要的再生修復機制。根據肝臟損傷程度及參與肝再生的響應范圍，再生模式主要分為肝細胞自身分裂和增生、肝臟干細胞增殖和分化兩種。在部分肝切除術大鼠模型中，殘存肝細胞率先進入細胞周期，20～48 h 期達DNA 復制高峰，后復制率逐步下降并適時終止[6]。根據損傷程度，肝源性干細胞(卵圓細胞)及非肝源性干細胞(間充質干細胞、血干細胞)被激活或招募到肝臟分化為肝細胞，作為肝細胞再生的組成部分以代償肝臟功能[7]。在肝再生起始階段，腫瘤壞死因子、核因子κB及白細胞介素6已被證實是重要調節子[8]；進展階段又有上皮生長因子家族和肝細胞生長因子積極參與，涉及c-Met、Notch 及Wnt 等信號通路的激活或串流調控[9]；此外，脂質代謝物、去甲腎上腺素、瘦素、雌激素及胰島素等也參與肝臟再生進程[10]。

2 p38MAPK信號通路與肝再生

p38MAPK信號通路是細胞適應環境變化的主要信號轉導機制之一，目前發現p38MAPK有4個亞型，包括p38α(MAPK14)、p38β(MAPK 11)、p38γ(MAPK 12)和p38δ(MAPK 13)[11]。其中，p38α在所有細胞類型和組織中普遍表達，p38β在腦、胸腺和脾臟中高表達，p38γ在骨骼肌中高表達，p38δ主要在腺體組織中表達[12]。所有p38MAPK都是絲氨酸/蘇氨酸激酶，可催化蛋白質的可逆磷酸化進程。p38MAPK可被多種環境、細胞應激或炎性細胞因子激活，其激活受激酶絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase，MKK)3和MKK6的選擇性和同步作用調節，主要通過由MKK3和MKK6介導的蘇氨酸-甘氨酸-酪氨酸(TGY)激活基序的雙重磷酸化而被激活，p38α的這一過程還由MKK4介導[13]。p38MAPK信號通路可轉導多種細胞外信號，能整合涉及生長、氨基化、新陳代謝和細胞命運在內的多種途徑，對于細胞適應性或應激性重編程至關重要[14]。

p38MAPK信號通路在肝再生進程中發揮的作用較為復雜，一般認為過度激活的p38MAPK信號通路對細胞增殖有一定的抑制作用。p38α是細胞周期蛋白(Cyclin)的負調控因子，其表達降低可誘導CyclinA1、B1、B2和D1 mRNA表達上調，促進肝細胞細胞周期轉換[15]，因此p38MAPK缺乏會釋放Cyclin。而p38MAPK被過度激活后，通過其上游激酶MKK6形成活性形式，降低Cyclin D1的含量，從而抑制肝細胞DNA合成[16]。研究表明，p38MAPK過度活化導致胎鼠肝細胞DNA合成受阻，使得細胞周期轉換阻滯，而抑制p38MAPK激活可促進肝增殖，使增殖性肝細胞數量顯著增加[17]。

3 JNK/c-Jun信號通路與肝再生

JNK有3種同工型，包括JNK1、JNK2、JNK3，其中JNK1和JNK2在肝臟中普遍表達。在各種應激刺激下，JNK被磷酸化，激活并誘導其下游生物活性蛋白表達，從而控制細胞周期或死亡進程[18]。c-Jun是JNK的原型底物，是JNK通路的重要組成部分，可以間接反映JNK的活性，其在激活蛋白1(activator protein 1,AP-1)復合物的激活中起重要作用，在細胞增殖與分化的轉化過程扮演重要角色。JNK結合并磷酸化c-Jun并增加其轉錄活性，從而激活AP-1轉錄復合物的重要組成部分，而AP-1轉錄復合物是基因表達的重要調節劑。

在肝臟中，JNK是MAPK家族的絲氨酸/蘇氨酸激酶，可催化眾多底物蛋白的磷酸化，包括轉錄因子AP-1、蛋白激酶、磷酸酶、支架蛋白和其他功能性蛋白[19]。持續的JNK活化與肝損傷(細胞死亡)和肝代謝應激功能障礙呈直接正相關[20]。有學者發現，給予0.2%膽酸飼料飼養部分肝切除小鼠后，其肝細胞再生速率明顯提高，肝組織中JNK蛋白表達顯著上調，而 JNK 蛋白缺失后小鼠出現肝再生功能缺陷[21]，這提示JNK信號通路在某種程度上可以促進肝衰竭后肝細胞的再生。JNK蛋白激活后促使核轉錄因子c-Jun氨基末端磷酸化，磷酸化的c-Jun與Fos家族形成異源二聚體， 進一步形成AP-1復合體，隨即與CyclinD1啟動子區結合并誘導其表達，CyclinD1與周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)結合后形成復制復合體[22]，對細胞再生周期的G1/S期進行有效調節[23]，從而促進肝細胞的增殖。

4 JNK/c-Jun與p38MAPK在肝再生中的交互關系

在肝再生起始階段，增強JNK/c-Jun信號途徑可通過上調AP-1等促細胞周期調控蛋白的表達，以便于在短時間內激發快速的肝再生進程；當肝臟感知到肝再生達到一定程度后，p38MAPK信號途徑開始被激活并占據優勢，肝再生進程被抑制并適時終止，肝衰竭肝再生進程得以較好的完成。這一過程強調的是JNK/c-Jun與p38MAPK能在動態中實現調控平衡，任何節點出現問題均可能導致肝再生失敗的嚴重結局：起始階段JNK/c-Jun激活減弱，則肝再生應激增強的調控機制減弱，肝再生速率減緩；p38MAPK激活減弱，則不能適時終止肝再生程序，導致大面積再生組織功能失活。肝衰竭肝再生進程強調的是雙向性平衡，即迅速增強與適時終止的相互協調，以突出有效的肝再生進程。由此可見，JNK/c-Jun與p38MAPK存在雙向競爭調控細胞再生的交互關系，增強p38MAPK信號途徑可抑制JNK信號通路促進再生細胞周期的轉換效應[24]。同時，兩者以蛋白酪氨酸磷酸酶及絲裂原活化蛋白激酶為支點形成串流調控關系[25]，共同影響轉錄因子AP-1活性，及其下游CyclinD1、血管細胞黏附分子1及血管內皮生長因子等參與細胞再生周期轉換的相關基因的表達。兩者雙向競爭性調控肝再生進程，必然影響到肝再生的速率，該進程是否能適時終止，以及新生肝組織是否能正常行使功能有賴于兩者動態平衡的調控。

5 小 結

目前，對于各個因素以何種形式、程度、范圍參與肝再生進程尚未完全明確，從JNK/c-Jun與p38MAPK信號通路的交互競爭性關系可以管窺肝再生調控的復雜及精密程度。從快速增強與適時抑制兩個方面來深入認識肝再生調控過程可能更為全面，只有在此基礎上，才有可能在增強與抑制之間進行平衡性調控[26]。但較為遺憾的是，當前我們對肝再生調控過程知之甚少，特別是肝再生適時終止機制的研究尚在起步階段。形成有效的治療方法，在促進肝再生與抑制肝再生之間進行平衡性調控，實現對肝衰竭有效肝再生進程的調控仍將是一項艱苦的科研攻關。