JNK 信号通路在肿瘤侵袭转移中的研究进展

邓文兵，廖爱军

（南华大学附属第一医院消化内科，湖南衡阳421001）

JNK 信号通路在肿瘤侵袭转移中的研究进展

邓文兵，廖爱军

（南华大学附属第一医院消化内科，湖南衡阳421001）

JNK信号通路参与了许多疾病的发展，可能作为机体正常与疾病状态的一个重要调节靶点，随着研究的深入，JNK逐渐引起了研究人员的重视。通过许多研究和实验证明，JNK信号通路在很多癌症中起着非常重要的作用，其主要机制可能是JNK参与了细胞的凋亡、增殖、分化等多种生理与病理进程，在肿瘤的侵袭与转移过程中扮演着重要的角色。该综述通过进一步了解和研究JNK信号通道，可有助于在防治恶性肿瘤方面得到更多有效的启示和帮助。

JNK丝裂原活化蛋白激酶类； 生物转化； 肿瘤浸润； 上皮细胞； 间质细胞； 侵袭转移

JNK是在20多年前由美国科学家Michael发现的一种应激活化蛋白激酶（SAPK），为MAPK家族的主要成员之一，广泛存在于众多哺乳动物中。研究发现，MAPK共有四大成员，主要包括JNK、ERK1/2、p38及ERK5[1]。当JNK信号通路被一种刺激因子或多种刺激因子刺激后，活化的JNK才能作为一种重要的媒介参与到细胞生理与病理过程中，而这些刺激因子主要包括肿瘤坏死因子、细胞刺激生长因子、氧化还原剂、放射线、电离、高糖内环境等[2-3]。在哺乳动物中，机体正常的运转都需要JNK信号通路的正常表达，而JNK信号通路功能失衡可能造成或参与许多疾病的发生，比如肿瘤、炎症、缺血再灌注损伤等，在恶性肿瘤中，活化的JNK信号通路与增强肿瘤细胞耐药、调控细胞凋亡、促进细胞生存或生长有关。在恶性肿瘤中，JNK信号通路与多种控制侵袭转移的信号通路有重要关系[4]，并且当JNK信号通路被其他因子（人参皂苷F2[5]、SP600125[6]）所调控、抑制时，肿瘤细胞的侵袭力与转移活力也大大降低。最近研究显示，JNK参与了肿瘤细胞EMT过程[7-8]。

1 JNK及其编码基因

JNK作为一种应激蛋白激酶，结构上属于保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其保守结构含有11类蛋白激酶的亚区，这些亚区能够与腺苷三磷酸（ATP）及底物结合，并维持JNK的三维立体折叠结构。当JNK被刺激因子激活时，主要的结合部位为N末端凸出部分和C末端凸出部分，小的N端部分主要起着结合能量分子的作用，而大的C末端凸出部分发现底物并定位黏附于Mg2+-ATP上磷酸基团。目前为止，人体内及绝大部分哺乳动物中发现的JNK编码的基因为JNK1、JNK2和JNK3，分别编码的表达产物JNK1蛋白和JNK2蛋白在大部分器官均有表达，而JNK3蛋白仅局限在心脏、睾丸、脑等器官表达。JNK1、JNK2和JNK3的蛋白产物大小都可为46×103和54×103。通过很多研究证明，JNK在胃癌、食管癌、结肠癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤的侵袭转移中扮演着重要的媒介和起着信号放大作用，JNK的表达增高与肿瘤的侵袭转移呈正相关。马伟立等[9]认为，JNK信号通路与MAPK的另一成员p38在癌组织中表达的增高的原因是随着癌细胞的不断增殖，癌组织的不断扩大，所需营养物质等需求增大，造成生长因子的相对不足，从而刺激JNK及p38的表达增加，抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。也有研究表明，JNK信号通路可能不直接参与肿瘤细胞的侵袭过程，而是激活缺氧诱导-1（HIF-1）或多重耐药基因，从而影响肿瘤患者的预后及生存期。但关于JNK在恶性肿瘤的侵袭与转移的具体机制、具体作用仍不是十分明确，有待于作者深入认识及研究。

2 肿瘤的侵袭与转移

恶性肿瘤的防治目前已成为我国乃至全球关注的最热门的话题之一，恶性肿瘤细胞能侵犯、破坏邻近的器官、组织，可以侵入血管和淋巴管，癌细胞的侵袭与转移就是指邻近、远处的器官或组织遭受原发病灶的浸润和侵犯形成新的癌灶。恶性肿瘤发生侵袭与转移最严重的后果就是丧失手术、化疗或放疗条件，导致患者生存期不长。细胞之间的黏附性质发生改变是恶性肿瘤的病理变化之一，细胞与细胞之间的黏附能力下降，肿瘤细胞掉落机会增加。细胞之间的连接有同质型黏附的机制，同质型黏附主要指同种细胞之间的黏附能力，细胞之间的黏附能力主要由黏附分子（CAM）所产生，当癌细胞之间的链接结构发生改变时，这样脱落的癌细胞才得以转移到其他器官和组织中，所以CAM在肿瘤侵犯和转移中起着重要的作用。钙黏蛋白属于CAM的一种类型，为钙依赖性的跨细胞膜糖黏附蛋白，主要的功能是通过依赖钙离子使细胞之间发生黏附，参与了细胞分化、迁移等细胞生长、发展过程，可以使细胞之间的同性物质发生反应并结合使细胞之间形成一种特定的链接。细胞间的联系主要依赖于细胞黏附因子，而钙黏蛋白是细胞黏附因子中重要一员，主要起建立和维持细胞连接的作用。钙黏蛋白家族的三大成员出现的位置也不相同，（1）E-钙黏蛋白：主要可见于成熟上皮细胞；（2）N-钙黏蛋白：主要存在于成熟神经组织及肌肉组织；（3）P-钙黏蛋白：主要存在于胎盘细胞及上皮基底层，后来有实验证明其在胎盘以后的发育过程中也有出现。1960年，哈佛大学的学者发现了上皮-间质转化（EMT），在恶性肿瘤的发展进程中，EMT使原发性上皮组织肿瘤细胞发生EMT，转化后的瘤细胞具有远处转移能力，进而侵入血管，通过血运转移到身体其他组织和器官，再通过EMT的逆过程形成新的上皮组织转移癌灶。在癌细胞EMT的过程中，E-钙黏蛋白表达明显减少，N-钙黏蛋白、vimentin和纤粘连蛋白（FN）等表达上调[10-11]，上述因子变化导致细胞间的连接发生变化，细胞间的黏附解体，细胞失去极性，细胞之间结构较疏松，细胞内的细胞支架蛋白发生重组，这一系列的病理过程最终演变为肿瘤细胞从原发瘤体上脱离，脱离的瘤细胞不仅可以侵犯原病灶的其他正常部位，还可以通过血运、淋巴管和腹腔种植等多种方式转移到身体其他正常器官和组织。也有新的研究表明，EMT可以使肿瘤细胞逃逸凋亡[12]。目前体内和体外实验证据都表明，在乳腺癌[13]、食管癌、结肠癌[14]、肺癌[15]、胃癌[16]、肝癌[17]等多种恶性肿瘤中都发生了因肿瘤细胞EMT所调控的侵袭与转移，并且在肿瘤发展的各个分期中，均可见EMT，因此，深入研究EMT与恶性肿瘤发展的关键联系必定为防治肿瘤带来新思路和新希望。

3 JNK信号通道与恶性肿瘤的侵袭转移

随着近年来研究人员对JNK越来越重视，且认识也不断深入，逐渐发现对JNK信号通路的调控极有可能成为临床上防癌的一个重要的分子治疗靶点。周燕红等[6]通过研究发现，JNK参与了大肠癌的侵袭与转移。FN作为一种大分子糖蛋白，是构成细胞外基质的主要成分，哺乳动物体内FN的分布与含量与肿瘤密切相关，参与了细胞增殖、黏附、迁移等过程。FN是衡量肿瘤增殖情况及侵袭的一个重要标志物，是判定肿瘤是否能够转移的重要指标[18]。而周燕红等[6]研究中分别通过FN依赖型诱导及高选择性JNK抑制剂SP600125抑制大肠癌LoVo细胞发现，从FN诱导实验组可发现，大肠癌LoVo细胞的运动和侵袭力明显增强，p-JNK的表达明显增高，然而在JNK抑制剂SP600125实验组中，大肠癌细胞的运动和侵袭力明显减弱并且p-JNK表达明显减低。当JNK被信号分子所激动时，JNK从细胞质移到细胞核，随后细胞核内的c-Jun氨基末端2个丝氨酸残基被磷酸化，同时多条重要的信号通路都参与了JNK的磷酸化过程，活化后的JNK与c-Fos形成异二聚体（AP-1），AP-1为转录激活因子，进一步参与到控制细胞的增殖过程。JNK可以使大肠癌的基质金属蛋白酶分泌增强，从而可以增加对肿瘤细胞外基质的破坏、降解，导致细胞间黏附能力下降，增强肿瘤细胞的侵袭力与转移能力。有研究发现，在食管癌中[19]，通过Western blotting方法检测食管癌的JNK及p-JNK表达水平，发现在不同级别的食管鳞状上皮内瘤变和食管鳞状细胞癌中，JNK及p-JNK表达明显差异，主要呈食管鳞状上皮内瘤变级别的增高和食管鳞状细胞癌的出现，JNK和p-JNK的阳性表达率及共阳性表达率呈明显增高，证明JNK信号通路参与了食管鳞状细胞癌发，但JNK信号通路在食管癌发生发展的不同阶段，其产生的不同生理作用皆不尽相同，作用机制非常复杂。Wandler等[20]研究发现，在利用果蝇为模型的转基因实验中，转移到上皮细胞上幽门螺旋杆菌的毒力因子（CagA）可促进胃癌的生长和侵袭，而这个过程有JNK信号通路的参与和调控，表明JNK信号通路的激活促进CagA基因在胃癌进展的潜在作用，但JNK与RAS诱导胃癌的具体机制仍然未探索清楚。最近有研究证明，KRAS基因诱导的肺肿瘤形成需要JNK信号通路的激活[21]，并且磷酸化的JNK与激活的RAS影响哺乳动物中多种肿瘤的发生。在胃癌中，JNK通路的激活信号可以被检测出，在化学致癌物N-甲基-亚硝基脲诱导小鼠体内缺乏JNK1可以表现出胃细胞凋亡减少和胃肿瘤发展衰减[22]；Su等[23]发现一种从肉芝软珊瑚中提取的复合活性物质，即13-AC，拥有抑制胃癌细胞的增殖功能和诱导癌细胞的凋亡功能，通过上调Bax和Bad蛋白的表达水平，下调B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）、Bcl-xl和Mcl-1蛋白的表达水平，以及激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3（caspase-3）和caspase-9、p38、JNK的磷酸化，而且通过JNK与p38的特异性抑制剂（JNK抑制剂SP600125和p38抑制剂SB03580）预处理可以减低13-AC对胃癌细胞的细胞毒性作用，所以JNK及p38参与了13-AC诱导胃癌细胞凋亡的过程。本研究证明，13-AC对胃癌细胞诱导凋亡作用需要活化的p38和JNK的磷酸化参与以及线粒体-依赖性的凋亡通路的激活。在对对苯二胺（p-PD）的致肝癌研究中，p-PD可以诱导人正常张氏肝细胞死亡且促进正常细胞癌变，在p-PD预处理的人正常张氏肝细胞实验中可以检测到JNK的表达增加，应用JNK抑制剂可以适度抑制细胞毒性和诱导凋亡的静态平衡[24]。Epstein等[25]在通过对人乳腺癌的研究中，把乳腺癌MCF-7细胞与植入胚胎共培养时，可明显发现共同培养的实验组EMT活性及MCF-7细胞增殖强于无植入胚胎组，间接证明JNK通路参与到乳腺癌细胞EMT过程。同时，JNK信号通路也被应用到发现新型抗癌剂的研究当中，通过抑制JNK或显性负c-Jun表达可以部分阻止过氧化氢酶-过氧化物酶（CPX）诱导的自噬，暗示可能抑制JNK活性增强CPX抗癌活性是治疗横纹肌肉瘤的新策略[26]。在肾透明细胞癌中，杜昌国等[18]发现JNK及p38的表达明显高于正常的癌旁组织，JNK的表达在不同分期的肾癌中表达也有差异，随着病理分化程度越低，JNK的表达也降低，其原因可能是，恶性程度越高的肿瘤细胞增殖速度越快，增殖能力越强，JNK的抗凋亡能力越弱，从而恶性程度高的肿瘤侵袭与转移的能力越强。

4 展 望

恶性肿瘤目前已是全球致死率最高的疾病之一，给许多家庭带来不幸，防治肿瘤的新方法、新思路无疑将会成为广大肿瘤患者的福音，然而发现防治肿瘤的分子靶向治疗是任重而道远的，仍有许多难题和挑战急需攻克。JNK作为一个重要的分子信号通路，参与了许多疾病的发展过程，人们对于其研究也逐步深入，一些机制也逐步应用到一些临床和一些疾病当中，但在阻碍恶性肿瘤的转移与复发当中，仍应用极少，进一步揭露JNK在肿瘤侵袭与转移当中的作用机制、与其他信号通路及细胞因子的具体联系，对于发现防治肿瘤的新靶点、预防肿瘤复发和转移，并减少肿瘤药物的耐药性，有着深远的意义。

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Advances in JNK signaling pathway in the invasion and metastasis of neoplasms

Deng Wenbing，Liao Aijun
（Department of Gastroenterology，the First Affiliated Hospital of University South China，Hengyang，Hunan 421001，China）

JNK signaling pathway was involved in the development of various diseases，which may be as an important regulating target between healthy status and sickness of the human body.With the deepening of the research，JNK was acctracting more attention gradually.A large amount of studies and experiments showed that JNK signaling pathway played a very important role in variuos cancers，whose major mechanism was probably JNK involving in the apoptosis，proliferation，differentiation and other physiological and pathologicalprocess of cells and played an important part in the process of invasion and metastasis of tumor.The review learned the JNK signaling pathway by further study and research，which is beneficial to get more effective inspiration and help in the prevention and treatment of malignant tumor for the author.

JNK mitogen-activated protein kinases； Biotransformation； Neoplasm invasiveness； Epithelial cells；Stromal cells； Invasion and metastasis

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.06.002

：A

：1009-5519（2015）06-0804-03

2014-10-29）

邓文兵（1988-），男，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事消化内科临床工作；E-mail：137932005@qq.com。