基于JNK/c-Jun與p38MAPK信號(hào)通路的肝再生調(diào)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(yī)醫(yī)院，咸寧市 437100，電子郵箱：yuanguoapple@163.com；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，南寧市 530001；3 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝病科，南寧市 530023)

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

肝衰竭是各類肝臟疾病持續(xù)進(jìn)展或突發(fā)惡化的終末結(jié)局，其病理實(shí)質(zhì)為肝細(xì)胞大面積死亡導(dǎo)致的肝臟合成、代謝及解毒功能全面丟失[1]。肝細(xì)胞有效再生以代償肝功能是促進(jìn)肝衰竭良好轉(zhuǎn)歸的生理基礎(chǔ)[2]。眾所周知，肝細(xì)胞再生潛能強(qiáng)大，按照這一基本理論推演，肝衰竭應(yīng)有更高的治愈預(yù)期，但該病仍維持著較高的病死率[3]，這歸結(jié)于目前臨床上仍無能有效促進(jìn)肝細(xì)胞再生的藥物，多等待肝細(xì)胞以“自救”。近年來，隨著人工肝技術(shù)的不斷革新，綜合治療手段在改善機(jī)體內(nèi)環(huán)境方面已基本接近極限，進(jìn)一步促進(jìn)肝細(xì)胞有效再生已成為改善本病預(yù)后的關(guān)鍵[4]。

肝衰竭肝再生調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，一般情況下大面積肝損傷后需要機(jī)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(shí)需要肝再生程序適時(shí)終止[5]。促進(jìn)和調(diào)控有效肝再生的機(jī)制主要強(qiáng)調(diào)的是，正向促進(jìn)肝再生與反向抑制肝再生的相關(guān)通路能在肝再生進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性平衡，以保證新生肝組織結(jié)構(gòu)逐步發(fā)揮正常肝組織的功能，而非單一的強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)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(hào)通路是參與肝再生調(diào)控過程中極為經(jīng)典的信號(hào)通路。本文以這兩條信號(hào)途徑為切入點(diǎn)，初步探討調(diào)控肝再生過程所需要的雙向平衡機(jī)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(fù)機(jī)制。根據(jù)肝臟損傷程度及參與肝再生的響應(yīng)范圍，再生模式主要分為肝細(xì)胞自身分裂和增生、肝臟干細(xì)胞增殖和分化兩種。在部分肝切除術(shù)大鼠模型中，殘存肝細(xì)胞率先進(jìn)入細(xì)胞周期，20～48 h 期達(dá)DNA 復(fù)制高峰，后復(fù)制率逐步下降并適時(shí)終止[6]。根據(jù)損傷程度，肝源性干細(xì)胞(卵圓細(xì)胞)及非肝源性干細(xì)胞(間充質(zhì)干細(xì)胞、血干細(xì)胞)被激活或招募到肝臟分化為肝細(xì)胞，作為肝細(xì)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(xì)胞介素6已被證實(shí)是重要調(diào)節(jié)子[8]；進(jìn)展階段又有上皮生長(zhǎng)因子家族和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子積極參與，涉及c-Met、Notch 及Wnt 等信號(hào)通路的激活或串流調(diào)控[9]；此外，脂質(zhì)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(jìn)程[10]。

2 p38MAPK信號(hào)通路與肝再生

p38MAPK信號(hào)通路是細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境變化的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制之一，目前發(fā)現(xiàn)p38MAPK有4個(gè)亞型，包括p38α(MAPK14)、p38β(MAPK 11)、p38γ(MAPK 12)和p38δ(MAPK 13)[11]。其中，p38α在所有細(xì)胞類型和組織中普遍表達(dá)，p38β在腦、胸腺和脾臟中高表達(dá)，p38γ在骨骼肌中高表達(dá)，p38δ主要在腺體組織中表達(dá)[12]。所有p38MAPK都是絲氨酸/蘇氨酸激酶，可催化蛋白質(zhì)的可逆磷酸化進(jìn)程。p38MAPK可被多種環(huán)境、細(xì)胞應(yīng)激或炎性細(xì)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(diào)節(jié)，主要通過由MKK3和MKK6介導(dǎo)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(dǎo)[13]。p38MAPK信號(hào)通路可轉(zhuǎn)導(dǎo)多種細(xì)胞外信號(hào)，能整合涉及生長(zhǎng)、氨基化、新陳代謝和細(xì)胞命運(yùn)在內(nèi)的多種途徑，對(duì)于細(xì)胞適應(yīng)性或應(yīng)激性重編程至關(guān)重要[14]。

p38MAPK信號(hào)通路在肝再生進(jìn)程中發(fā)揮的作用較為復(fù)雜，一般認(rèn)為過度激活的p38MAPK信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞增殖有一定的抑制作用。p38α是細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)的負(fù)調(diào)控因子，其表達(dá)降低可誘導(dǎo)CyclinA1、B1、B2和D1 mRNA表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)肝細(xì)胞細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換[15]，因此p38MAPK缺乏會(huì)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(xì)胞DNA合成[16]。研究表明，p38MAPK過度活化導(dǎo)致胎鼠肝細(xì)胞DNA合成受阻，使得細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換阻滯，而抑制p38MAPK激活可促進(jìn)肝增殖，使增殖性肝細(xì)胞數(shù)量顯著增加[17]。

3 JNK/c-Jun信號(hào)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(dá)。在各種應(yīng)激刺激下，JNK被磷酸化，激活并誘導(dǎo)其下游生物活性蛋白表達(dá)，從而控制細(xì)胞周期或死亡進(jìn)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(fù)合物的激活中起重要作用，在細(xì)胞增殖與分化的轉(zhuǎn)化過程扮演重要角色。JNK結(jié)合并磷酸化c-Jun并增加其轉(zhuǎn)錄活性，從而激活A(yù)P-1轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的重要組成部分，而AP-1轉(zhuǎn)錄復(fù)合物是基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)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(zhuǎn)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(xù)的JNK活化與肝損傷(細(xì)胞死亡)和肝代謝應(yīng)激功能障礙呈直接正相關(guān)[20]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，給予0.2%膽酸飼料飼養(yǎng)部分肝切除小鼠后，其肝細(xì)胞再生速率明顯提高，肝組織中JNK蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，而 JNK 蛋白缺失后小鼠出現(xiàn)肝再生功能缺陷[21]，這提示JNK信號(hào)通路在某種程度上可以促進(jìn)肝衰竭后肝細(xì)胞的再生。JNK蛋白激活后促使核轉(zhuǎn)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(jìn)一步形成AP-1復(fù)合體，隨即與CyclinD1啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合并誘導(dǎo)其表達(dá)，CyclinD1與周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)結(jié)合后形成復(fù)制復(fù)合體[22]，對(duì)細(xì)胞再生周期的G1/S期進(jìn)行有效調(diào)節(jié)[23]，從而促進(jìn)肝細(xì)胞的增殖。

4 JNK/c-Jun與p38MAPK在肝再生中的交互關(guān)系

在肝再生起始階段，增強(qiáng)JNK/c-Jun信號(hào)途徑可通過上調(diào)AP-1等促細(xì)胞周期調(diào)控蛋白的表達(dá)，以便于在短時(shí)間內(nèi)激發(fā)快速的肝再生進(jìn)程；當(dāng)肝臟感知到肝再生達(dá)到一定程度后，p38MAPK信號(hào)途徑開始被激活并占據(jù)優(yōu)勢(shì)，肝再生進(jìn)程被抑制并適時(shí)終止，肝衰竭肝再生進(jìn)程得以較好的完成。這一過程強(qiáng)調(diào)的是JNK/c-Jun與p38MAPK能在動(dòng)態(tài)中實(shí)現(xiàn)調(diào)控平衡，任何節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題均可能導(dǎo)致肝再生失敗的嚴(yán)重結(jié)局：起始階段JNK/c-Jun激活減弱，則肝再生應(yīng)激增強(qiáng)的調(diào)控機(jī)制減弱，肝再生速率減緩；p38MAPK激活減弱，則不能適時(shí)終止肝再生程序，導(dǎo)致大面積再生組織功能失活。肝衰竭肝再生進(jìn)程強(qiáng)調(diào)的是雙向性平衡，即迅速增強(qiáng)與適時(shí)終止的相互協(xié)調(diào)，以突出有效的肝再生進(jìn)程。由此可見，JNK/c-Jun與p38MAPK存在雙向競(jìng)爭(zhēng)調(diào)控細(xì)胞再生的交互關(guān)系，增強(qiáng)p38MAPK信號(hào)途徑可抑制JNK信號(hào)通路促進(jìn)再生細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換效應(yīng)[24]。同時(shí)，兩者以蛋白酪氨酸磷酸酶及絲裂原活化蛋白激酶為支點(diǎn)形成串流調(diào)控關(guān)系[25]，共同影響轉(zhuǎn)錄因子AP-1活性，及其下游CyclinD1、血管細(xì)胞黏附分子1及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等參與細(xì)胞再生周期轉(zhuǎn)換的相關(guān)基因的表達(dá)。兩者雙向競(jìng)爭(zhēng)性調(diào)控肝再生進(jìn)程，必然影響到肝再生的速率，該進(jìn)程是否能適時(shí)終止，以及新生肝組織是否能正常行使功能有賴于兩者動(dòng)態(tài)平衡的調(diào)控。

5 小 結(jié)

目前，對(duì)于各個(gè)因素以何種形式、程度、范圍參與肝再生進(jìn)程尚未完全明確，從JNK/c-Jun與p38MAPK信號(hào)通路的交互競(jìng)爭(zhēng)性關(guān)系可以管窺肝再生調(diào)控的復(fù)雜及精密程度。從快速增強(qiáng)與適時(shí)抑制兩個(gè)方面來深入認(rèn)識(shí)肝再生調(diào)控過程可能更為全面，只有在此基礎(chǔ)上，才有可能在增強(qiáng)與抑制之間進(jìn)行平衡性調(diào)控[26]。但較為遺憾的是，當(dāng)前我們對(duì)肝再生調(diào)控過程知之甚少，特別是肝再生適時(shí)終止機(jī)制的研究尚在起步階段。形成有效的治療方法，在促進(jìn)肝再生與抑制肝再生之間進(jìn)行平衡性調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)肝衰竭有效肝再生進(jìn)程的調(diào)控仍將是一項(xiàng)艱苦的科研攻關(guān)。