丝裂原活化蛋白激酶在急性肝损伤发病机制中的作用



丝裂原活化蛋白激酶在急性肝损伤发病机制中的作用

张立民宋文赵自刚牛春雨

(河北北方学院微循环研究所，河北张家口075000)

关键词〔〕丝裂原活化蛋白激酶；肝损伤

牛春雨(1967-)，男，博士，教授，硕士生导师，主要从事创伤休克的基础与临床研究。

第一作者：张立民(1984-)，男，硕士，助理研究员，主要从事创伤休克的基础与临床研究。

肝脏是体内最大的消化器官，在机体代谢和内环境稳态维持过程中起着重要作用。但由于肝脏是一个高度血管化的器官，因此也是创伤失血性休克及内毒素性休克后最易受损器官之一，急性肝损伤也成为重症监护室病死率较高的一种危重病。研究表明，丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路参与多种病理及生理过程的调节，是失血性休克及内毒素性休克致急性肝损伤的一个重要信号通路〔1〕。MAPKs信号通路主要包括c-Jun氨基末端蛋白激酶(JNK)、p38 MAPK及细胞外调节蛋白激酶(ERK)等关键信号分子。本文重点综述MAPKs信号通路在急性肝损伤发病机制中的作用。

1JNK的作用

多发性创伤是失血性休克的一个主要原因，同时也是战争、交通事故伤、高空坠落等致病因素导致的一个典型后果。失血性休克引起的多器官功能障碍综合征乃至多器官衰竭，仍是造成危重患者死亡率居高不下的一个重要原因〔2〕。肝脏是缺血再灌注后易受损伤的器官，缺血再灌注后肝细胞坏死是比肝细胞凋亡更典型的一种细胞死亡方式，凋亡和坏死都有一个共同途径，即线粒体通透性转变(MPT)〔3〕。线粒体内膜大电导线粒体通透性转化孔的开放导致MPT，从而导致线粒体去极化、氧化磷酸化作用的解耦联和线粒体大幅度水肿。MPT在缺血再灌后导致细胞损伤的病理过程中起着重要的作用。MPT开放后，由于三磷酸腺苷(ATP)消耗导致细胞自我杀伤，线粒体水肿后导致外膜破裂并释放出凋亡前蛋白，如细胞色素c(Cyc)，ATP消耗的程度对肝细胞是发生凋亡还是坏死起着关键作用。MAPKs家族中的JNK是一种应激活化蛋白，可在紫外线照射、缺血再灌注及炎症状态下活化。JNK依赖转录因子c-Jun/活化蛋白(AP)-1的磷酸化提升促免疫反应基因的表达，也可诱导经JNK介导的凋亡前蛋白Bcl2家族引起凋亡，导致线粒体外膜通透性增加，释放Cyc，引起促细胞凋亡蛋白活化〔4〕，激活的JNK向线粒体的易位增加了MPT〔5〕。实验性肝移植、失血/复苏后均能导致JNK激活，而药物性抑制JNK后能降低肝损伤，增强肝功能，提高生存率〔6〕。肝脏中表达两种JNK亚型：JNK1和JNK2，在对乙酰氨基酚肝毒性、肿瘤坏死因子(TNF)-α依赖的肝损伤、缺血再灌注肝损伤及肝移植模型中，JNK2缺失小鼠相对于野生型来说能够对抗损伤，提示JNK在急性肝损伤发病机制中具有重要作用〔7〕。

鉴于JNK1和JNK2没有特异性的抑制剂，有学者〔8〕通过在失血/复苏模型中利用JNK缺失小鼠与野生型作对照，验证抑制JNK能够降低肝损伤。实验过程中，小鼠维持低血压3 h后进行复苏，6 h后检测血清丙氨酸转移酶、凋亡、坏死和氧化应激反应，用活体镜检法检测线粒体的极化状态。结果显示JNK2缺失小鼠各项指标均显著低于野生型，并证实JNK2通过促进MPT介导肝损伤，表明抑制JNK2活化能够降低失血/复苏模型小鼠肝损伤。

2p38 MAPK的作用

研究表明，肝脏缺血再灌注损伤证实p38 MAPK在失血诱导器官损伤的病理过程中发挥重要作用〔9，10〕。有报道推断p38 MAPK是促进一些前炎症细胞因子高表达的一个重要因素，如TNF-α、白细胞介素(IL)-7、IL-1β〔11〕，这些炎症因子在中性粒细胞通过释放活性氧自由基和蛋白酶导致器官损伤的过程中起着决定性作用〔12〕。TNF-α、IL-1β诱导细胞间黏附分子(ICAM)-1、血管细胞黏附分子(VCAM)-1等的表达与释放，进而促进白细胞与内皮细胞在肝组织内黏附〔13〕。

失血性休克后由于血流动力学变化、组织低灌注必然会导致一些组织器官的缺血性损伤〔14〕，Sato等〔15〕通过运用p38 MAPK特异性抑制剂FR167653观察p38 MAPK在失血性休克大鼠肝损伤中的作用，结果显示p38 MAPK激活后，休克早期肝脏TNF-α、IL-1β mRNA表达及血清中水平显著增加；同样在内毒素性休克模型中也有报道证实p38 MAPK介导TNF-α信号途径〔16〕。TNF-α、IL-1β主要由肝Kupffer细胞在p38 MAPK活化的情况下合成；而在休克后期观察到血清中反映肝脏受损的一些酶类如丙氨酸转氨酶(ALT)和天门冬氨酸转氨酶(AST)活性升高，中性粒细胞蓄积及肝组织损伤，特异性抑制p38 MAPK能显著减轻肝损伤释放的一些炎症因子，这表明失血性休克后导致肝脏缺血，激活p38 MAPK，活化的p38 MAPK通过加促肝脏炎症因子过度释放，导致肝损伤。同样Lv等〔17〕研究证实，运用p38 MAPK抑制剂可降低AST、ALT及TNF-α的含量从而减轻休克所导致的肝损伤。但也有研究报道〔18〕，一些药物治疗失血性休克肝损伤的作用是通过p38 MAPK信号途径的抗炎作用来实现的。

3ERK的作用

ERK是调节细胞生长、发育及分裂的细胞信号网络核心，不仅参与细胞多种生理功能的调节，同时在多种疾病的发病机制及病理生理过程中发挥重要作用。生理状态下，肝脏细胞原代培养过程中，生长因子可通过激活ERK1/2途径来实现肝细胞的增殖及存活，同样在其他类细胞受到内部或外部刺激后同样可得到激活进而调控细胞信号转导〔19〕。有学者研究ERK在休克后血管低反应性发生中的作用机制、在肝纤维化的发病机制中作用〔20〕等。

Kaizu等〔21〕研究表明，一氧化氮对肝移植后导致缺血再灌注损伤的保护作用是通过抑制ERK1/2信号通路来实现的。有研究表明ERK1/2通过提高早期生长反应-1蛋白的表达促进脂多糖(LPS)诱导的炎症因子TNF-α产生〔22〕。有学者研究活性氧(ROS)与ERK及炎症因子TNF-α在肝损伤过程中相互作用机制，长期暴露酒精的肝脏会产生氧化应激并增强自由基的产生〔23〕。ROS在酒精致肝损伤的发展过程中起着非常重要的作用，但其来源及作用的下游分子仍不明了，ROS的一个来源是肝细胞中酒精氧化，另外，Kupffer细胞在当肝脏受到LPS攻击后也是ROS产生的一个重要来源。Thakur等〔24〕实验证实酒精性肝病加促LPS介导的ROS增加，进而ROS激活ERK1/2，最终加促释放大量炎症因子TNF-α。可见，ERK介导的炎症反应也参与肝损伤的发生机制。

综上，JNK、p38 MAPK、ERK在肝损伤的发病过程中起着非常重要的中间作用。研究表明，将引流正常犬的肠淋巴液静脉输入内毒素休克大鼠，可明显降低血浆炎症因子TNF-α含量及肝组织ICAM-1、一氧化氮的水平，减轻肝脏组织学损伤〔25，26〕，但外源正常淋巴液降低内毒素休克导致急性肝损伤的作用是否与MAPKs信号通路有关，还有待进一步验证。鉴于肝脏这个全身最大消化器官在维持机体能量代谢、解毒、消化、免疫及内环境稳态具有重要作用，及时有效地防治多种严重致病因素导致的急性肝损伤对于危重患者的救治是非常必要的。为此，深入揭示MAPKs家族成员在急性肝损伤中的作用机制，为以MAPKs为治疗干预靶点，决策肝损伤的治疗措施开辟新思路。

参考文献4

1Finkelstein RA，Li Y，Liu B，etal.Treatment with histone deacetylase inhibitor attenuates MAP kinase mediated liver injury in a lethal model of septic shock〔J〕.J Surg Res,2010;163(1)：146-54.

2Dewar D，Moore FA，Moore EE，etal.Postinjury multiple organ failure〔J〕.Injury,2009;40(9)：912-8.

3Kim JS，Qian T，Lemasters JJ.Mitochondrial permeability transition in the switch from necrotic to apoptotic cell death in ischemic rat hepatocytes〔J〕.Gastroenterology,2003;124(2)：494-503.

4Lei K，Davis RJ.JNK phosphorylation of bimrelated members of the Bcl2 family induces Bax-dependent apoptosis〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2003;100(5)：2432-7.

5Win S，Than TA，Han D，etal.c-Jun N-terminal kinase (JNK)-dependent acute liver injury from acetaminophen or tumor necrosis factor (TNF) requires mitochondrial Sab protein expression in mice〔J〕.J Biol Chem,2011;286(40)：35071-8.

6King LA，Toledo AH，Rivera-Chavez FA，etal.Role of p38 and JNK in liver ischemia and reperfusion〔J〕.J Hepatobiliary Pancreat Surg,2009; 16(6)：763-70.

7Theruvath TP，Snoddy MC，Zhong Z，etal.Mitochondrial permeability transition in liver ischemia and reperfusion：role of c-Jun N-terminal kinase 2〔J〕.Transplantation,2008;85(10)：1500-4.

8Czerny C，Theruvath TP，Maldonado EN，etal.C-Jun N-terminal kinase 2 promotes liver injury via the mitochondrial permeability transition after hemorrhage and resuscitation〔J〕.HPB Surg,2012;2012：641982.

9Mukhopadhyay P，Rajesh M，Horváth B，etal.Cannabidiol protects against hepatic ischemia/reperfusion injury by attenuating inflammatory signaling and response，oxidative/nitrative stress，and cell death〔J〕.Free Radic Biol Med,2011;50(10)：1368-81.

10Rao J，Zhang C，Wang P，etal.All-trans retinoic acid alleviates hepatic ischemia/reperfusion injury by enhancing manganese superoxide dismutase in rats〔J〕.Biol Pharm Bull,2010;33(5)：869-75.

11Guo X，Gerl RE，Schrader JW.Defining the involvement of p38alpha MAPK in the production of anti- and proinflammatory cytokines using an SB 203580-resistant form of the kinase〔J〕.J Biol Chem,2003;278(25)：22237-42.

12Fan J，Li Y，Levy RM，etal.Hemorrhagic shock induces NAD(P)H oxidase activation in neutrophils：role of HMGB1-TLR4 signaling〔J〕.J Immunol,2007;178(10)：6573-80.

13Kan WH，Hsu JT，Schwacha MG，etal.Selective inhibition of iNO S attenuates trauma-hemorrhage/resuscitation-induced hepatic injury〔J〕.J Appl Physiol,2008;105(4)：1076-82.

14Sato H，Kasai K，Tanaka T，etal.Role of tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta on lung dysfunction following hemorrhagic shock in rats〔J〕.Med Sci Monit，2008;14(5)：BR79-87.

15Sato H,Tanaka T,Tanaka N.The effect of p38 mitogen-activated protein kinase activation on inflammatory liver damage following hemorrhagic shock in rats〔J〕.PLoS One，2012;7(1)：e30124.

16González-Terán B，Cortés JR，Manieri E，etal.Eukaryotic elongation factor 2 controls TNF-α translation in LP S-induced hepatitis〔J〕.J Clin Invest，2013;123(1)：164-78.

17Lv KY，Yu XY，Bai YS，etal.Role of inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase in liver dysfunction after hemorrhagic shock and resuscitation〔J〕.J Surg Res，2012;178(2)：827-32.

18Liu FC，Liu FW，Yu HP.Ondansetron attenuates hepatic injury via p38 MAPK-dependent pathway in a rat haemorrhagic shock model〔J〕.Resuscitation，2011;82(3)：335-40.

19Guégan JP，Frémin C，Baffet G.The MAPK MEK1/2-ERK1/2 pathway and its implication in hepatocyte cell cycle control〔J〕.Int J Hepatol,2012;2012：328372.

20Kostadinova R，Montagner A，Gouranton E，etal.GW501516-activated PPARβ/δ promotes liver fibrosis via p38-JNK MAPK-induced hepatic stellate cell proliferation〔J〕.Cell Biosci，2012;2(1)：34.

21Kaizu T，Ikeda A，Nakao A，etal.Protection of transplant-induced hepatic ischemia/reperfusion injury with carbon monoxide via MEK/ERK1/2 pathway downregulation〔J〕.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2008;294(1)：G236-44.

22Shi L，Kishore R，McMullen MR，etal.Lipopolysaccharide stimulation of ERK1/2 increases TNF-α Production via Egr-1〔J〕.Am J Physiol Cell Physiol，2002;282(6)：C1205-11.

23Arteel GE.Oxidants and antioxidants in alcohol-induced liver disease〔J〕.Gastroenterology，2003;124(3)：778-90.

24Thakur V，Pritchard MT，McMullen MR，etal.Chronic ethanol feeding increases activation of NADPH oxidase by lipopolysaccharide in rat Kupffer cells：role of increased reactive oxygen in LPS-stimulated ERK1/2 activation and TNF-alpha production〔J〕.J Leukoc Biol，2006; 79(6)：1348-56.

25杨亦青，樊贵，韩敏，等.淋巴液对内毒素休克大鼠的干预作用及其机制〔J〕.中国急救医学，2004;24(9)：661-4.

26Zhao ZG，Zhang LL，Niu CY，etal.Exogenous normal lymph reduces liver injury induced by lipopolysaccharides in rats〔J〕.Braz J Med Bio Res，2014;47(2)：128-34.

〔2014-07-25修回〕

(编辑张慧)

通讯作者：赵自刚(1974-)，男，博士，教授，硕士生导师，主要从事创伤休克的基础与临床研究。

基金项目：河北省高校百名创新人才支持计划(Ⅱ,BR2-105)；河北省人才培养工程资助计划(2011)

中图分类号〔〕R363.2〔

文献标识码〕A〔

文章编号〕1005-9202(2015)23-6943-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.23.137