JNK信号通路与缺血再灌注损伤的相关性研究进展

程 辉 宋育泽

（山东万杰医学院解剖教研室，山东 淄博 255213）

1 JNK 信号通路概述

JNK又称c-Jun N-末端激酶或者应激活化的蛋白激酶（stress activiated protein kinase，SAPK），是促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）超家族成员之一[1]，是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，位于细胞胞质之中，相对分子量为46×103和54×103，存在特定的功能区（Thr-Pro-Tyr），其编码基因为JNK1、JNK2和JNK3，其中JNK1和JNK2存在于全身各组织中，而JNK3主要存在于脑、心脏和睾丸等组织[2,3]。JNK的活化是通过氨基末端残基磷酸化实现的，而JNK的激活可以受多种细胞外因素的刺激而启动，包括生长因子、细胞因子（TNF-α、IL-1等）、应激刺激（紫外线、细胞高渗透压、缺血再灌注损伤）等[4]。一旦JNK激活，JNK将由细胞质转入细胞核中，广泛参与细胞凋亡、增殖、代谢及DNA损伤修复等多种生物学反应，而其功能的失调可造成神经退行性病变、缺血再灌注损伤、糖尿病和肿瘤等多种疾病[5,6]。

1.1 JNK信号通路调节因子

JNK信号通路的调节因子可分为三类：上游调节因子、下游调节因子和支架蛋白。JNK信号通路通过三级酶促级联反应而激活，即MAPKKK-MAPKK-MAPK[7]。JNK的直接上游激酶目前确认的有MKK4和MKK7，二者通过双磷酸化JNK的Thr183和Tyr185位点而激活JNK，但是二者有功能上的区别，MKK4优先磷酸化Tyr185位点，MKK7优先磷酸化Thr183位点[8]。MAPKKK主要有MEKK1-4、ASK1、TAK1等，Rho家族的小分子量GTP结合蛋白，也可作为JNK级联反应的上游调节因子。下游调节因子，也就是JNK信号通路的底物，最初研究发现，JNK活化后可激活调控c-Jun，提高其转录活性，进一步提高活化蛋白1（activator protein1，AP-1）的转录活性，发挥其生物学特性。随着进一步的研究发现，ATF2、P53、Elk-1、ets-2、SMAD4、c-Myc2和Bcl-2家族也是JNK的核内底物。这些底物，可以调节核内靶基因的转录，可以直接调节胞质底物的结构和功能，快速发挥生物学效应。JNK信号通路中还有些支架蛋白，在JNK信号通路的调节中起着重要的作用，如JNK相互作用蛋白（JNK-interacting proteins，JIPs）、JNK相关亮氨酸拉链蛋白（JNK-associated leucine zipper protein，JLP）、接头蛋白CrkⅡ、细丝蛋白、抑制蛋白（β-arrestin）等。这些底物与特定的MAPKKK、MAPKK、JNK等相互作用，形成功能性复合体，调控JNK通路[9]。

1.2 JNK介导细胞凋亡的机制

JNK能够介导多种细胞的凋亡，参与细胞凋亡的发生，其介导凋亡的机制目前认为主要有两个[10]：一个是转录因子途径，即通过转录方式调节下游调节因子的转录和凋亡蛋白的表达而介导死亡受体途径和线粒体途径的细胞凋亡。如活化的JNK由细胞质进入细胞核，激活相应转录因子AP-1蛋白、ATF-2等，诱导FasL、TNF等死亡配体的表达，启动死亡受体介导细胞凋亡[11]，活化的JNK进入细胞核后，激活相应转录因子后还可以诱导BH3-only蛋白的表达，然后活化Bax等促凋亡蛋白，进入线粒体，破坏线粒体膜的通透性，引起细胞凋亡。二个是非转录因子途径。在JNK活化过程中，有一部分活化的JNK留在了细胞质中，并未进入细胞核，这部分活化的JNK通过磷酸化作用直接作用与Bcl-2家族，调节他们的活性而介导线粒体途径的细胞凋亡，此过程没有新基因的表达[12]。

2 JNK信号通路与缺血再灌注损伤的相关性

缺血再灌注损伤是指缺血一定时间的组织和器官，在重新恢复血供之后，不仅不能恢复改善组织器官的功能，反而加重了功能代谢障碍及组织结构的破坏，是包括脑、肝、心、肺及眼等许多器官面临的重要的临床问题。大量实验证明，JNK介导的细胞凋亡参与IRI的发生。在沙鼠脑IRI模型中应用JNK抑制剂AS601245可以明显降低缺血再灌注引起的神经细胞的凋亡[13]；同时有研究者研究局部IRI模型发现，缺血区JNK活性明显增加，JNK抑制剂SP600125可以阻断Bax从细胞质转入细胞核，抑制了神经元的凋亡，减轻了病理变化[14]。Carboni等[13]研究发现，死亡受体途径和线粒体途径均参与了神经元的凋亡过程，并且用JNK抑制剂阻断JNK活性后，均可以缓解这两种途径。有研究者通过研究大鼠肝脏IRI模型，发现IRI后JNK的活性明显提高[15]，Uehara等[16]也研究表明，JNK信号通路是肝脏IRI的一个主要介导者，JNK抑制剂可以缓解肝细胞的凋亡。在大鼠心肌IRI模型中，JNK抑制剂AS601245可以减少心肌细胞的凋亡，减少心肌梗死面积，在此模型中，JNK主要出现在再灌注之后，针对活性氧的产生[17]。同样，JNK抑制剂也可以减少肺IRI的损伤。何跃[18]利用慢性高眼压制作青光眼模型，实际是缺血再灌注的一个过程，然后利用此模型，进行JNK3在视网膜的表达测量，结果发现，JNK3mRNA在正常和高眼压模型小鼠视网膜中均有表达，而在不同的时间点对照眼和实验眼视网膜中JNK3mRNA表达量有明显的差异（P＜0.05），但是在各个时间段实验眼视网膜中JNK3mRNA的表达量无明显差异（P＞0.05），此结果证实了在高眼压状态下，JNK3被激活且与视网膜神经节细胞的凋亡密切相关。

3 结 论

近年来，JNK信号通路的研究已经取得了很大的进步，发现了越来越多的JNK调节因子。大量的实验也证明，JNK介导的细胞凋亡在多种疾病的病理变化中发挥着重要的作用。而在这些疾病中，JNK介导的细胞凋亡机制，尚不十分明了，还需要进一步的研究，探索其机制，从而为抑制各种疾病的病理改变，给疾病提供新的治疗方法。

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