王彥夫 張?zhí)熨Y

作者單位：028000 內蒙古通遼，內蒙古民族大學（王彥夫、張?zhí)熨Y）；內蒙古民族大學附屬醫(yī)院 內蒙古民族大學臨床醫(yī)學院眼科（張?zhí)熨Y）

c-Jun氨基末端激酶（JNK）屬于應激活化蛋白激酶的一類，與多種動物疾病有關。JNK很容易受到應激因素影響，如在細胞因子、紫外線、生長因子等胞外刺激發(fā)生后[1]，其通路上的酪氨酸殘基和蘇氨酸殘基發(fā)生雙重磷酸化，調控轉錄等細胞活動。因此細胞凋亡和JNK內蛋白表達有著直接的聯系，臨床中可以通過控制細胞應激反應時胞內JNK蛋白表達來預防疾病。JNK信號通路能夠影響人眼部的不同部分，引發(fā)各種各樣的致病機制，如眼角膜上皮細胞損傷、青光眼、視網膜缺血、干眼等疾病[2]，由此可見，JNK信號通路為眼部疾病的預防與治療提供新的靶點及策略。

1 JNK的結構與功能

JNK家族屬于可以分裂活化蛋白激酶超家族的蛋白質類型的一種，類型上屬促分裂活化蛋白激酶家族，于1991年首次被Sturgil發(fā)現[3]，它可以與c-Jun氨基末端活性區(qū)域相結合，從而導致絲氨酸-73以及絲氨酸-63出現雙磷化反應，這也是JNK名字的由來。通過大量研究證實JNK信號通路可以直接影響細胞生長、分化及凋亡。如細胞因子的刺激[4]（如腫瘤壞死因子-α、生長因子、白細胞介素-1等）和環(huán)境的應激（如滲透壓應激、紫外線應激等）等都會激活細胞內的JNK信號通路，導致細胞凋亡的發(fā)生。

細胞信號傳遞機制當中，絲裂原活化蛋白主要負責調節(jié)多種生物學效應，其中包括正常新陳代謝、細胞生長、增殖、分裂、凋亡等[5]，并把細胞內部出現的生化效應轉導至外部。MAPK包含一組三級磷酸化激酶，即MEK、MKKK和MKKKs[6]激活并磷酸化MEKs，MEKs再激活并磷酸化MAPKs。研究表明，哺乳動物每個細胞內至少包括4條MAPK 信號通路[7]，分別是：①ERK1/ERK2；②應激活化蛋白激酶 /c-Jun 氨基末端激酶；③p38 分裂原活化蛋白激酶； ④ big MAP kinase 1（BMK1） 也稱為 ERK5。通常情況下，JNK和SAPK外部應激產生轉導信號主要出現在哺乳動物中，JNK由三種蛋白激酶組成，分別是JNK1，JNK2和JNK3，這三種基因編碼雖然都參與組織細胞，但其表達組織有所不同，JNK3主要在心臟、腦及睪丸[8]等組織表達，另外兩種表達范圍廣泛，可以參與各個組織細胞。

2 JNK信號通路的激活因素

2.1 JNK信號通路的細胞外活化因素 激活JNK信號通路的主要因子包括白細胞介素-1、生長因子以及腫瘤壞死因子-α等細胞因子。除此之外，熱休克、電離輻射以及滲透壓等細胞外刺激也能激活JNK信號通路。JNKK1或JNKK2介導JNK上Thr183和Tyr185磷酸化，使JNK完全活化[9]。

2.2 JNK信號通路的細胞內激活物 在具體的試驗當中，MAPK信號的傳導環(huán)節(jié)涵蓋了3個相連的酶促反應，分別是MAPKKKs-MAPKKs-MAPKs，MKK7和MKK4，是主要的上游應激酶。MKK7[10]蛋白激酶在細胞因子的作用下被激活，相比之下MKK4的激活方式略有不同，它依賴于環(huán)境應急激活。JNK進入到細胞核后分別激活各自的轉錄因子以及非轉錄因子（如Bcl-2、Bcl-xl、Bim、BAD），經過磷酸化加強了轉錄物質的功能，對基因表達的整個流程展開調整[11]，產生一系列生物學效應，是細胞生長、增殖乃至凋亡的整個過程。MKK4和MKK7[12]對脯氨酸、蘇氨酸以及酪氨酸進行雙重磷酸化后JNK信號通路即被激活，隨后可以激活下游細胞因子[13]（Bcl-2、c-Jun、ATF-2、Smad4 等），進而調控細胞轉錄過程。

3 JNK信號通路介導細胞自噬

細胞自噬是指通過溶酶體途徑進一步降低細胞質內受損的蛋白質及細胞器，進而保證細胞的基本活動正常進行[14]。JNK信號通路經過調整Beclin-1與磷酸化的Bcl-2家族蛋白結合來介導細胞自噬。主要包括以下兩種方式：一為JNK-1推動Bcl-2/Bcl-XL磷酸化過程的完成，導致Beclin-1自Beclin-1-Bcl-2/Bcl-XL復合體內脫離，其中Beclin-1是自噬過程中的一個基礎調整因子；其二為經過Bcl-2/Bcl-XL磷酸化進而達成影響與Beclin-1結合的效果。

4 JNK信號通路促進細胞凋亡

JNK凋亡信號通路不僅有上游因子的調節(jié)，同時還可以作用到下游來調控細胞凋亡[15，16]。研究證實，JNK信號通路促進細胞凋亡的途徑有兩種[17]：其一為提升凋亡因子的含量。被激活的JNK信號通路加強了轉錄物質AP-1的效果，促進促凋亡蛋白FasL、p53、Bax 、TNF 等的表達；其二為對線粒體產生影響，被激活的JNK 信號通路經過調節(jié)線粒體產生和發(fā)出細胞色素C，JNK之后和caspase-9/Apaf-1 聯合激發(fā)caspase-3，活性被激發(fā)的caspase-3再和凋亡因子聯合，進而引發(fā)細胞凋亡過程的發(fā)生。

5 JNK 信號通路參與內質網的應激

內質網應激與多種眼科疾病有關[18]。內質網應激可以維持細胞內穩(wěn)態(tài)平衡，是細胞的一種保護機制。但持續(xù)或者過度的應激有可能引發(fā)細胞凋亡。現在已找到三個內質網應激引發(fā)細胞凋亡過程的方式，分別是JNK途徑、CHOP途徑以及caspase-12途徑。內質網應激過程中[19]，JNK首先出現磷酸化現象，進而誘導Bax蛋白的表達并加快細胞凋亡速度。

6 JNK信號通路與眼部疾病

6.1 JNK信號通路與角膜疾病

6.1.1 JNK信號通路有效控制角膜基質層瘢痕的形成JNK信號通路可以在角膜基質受損修復過程中有效的抑制瘢痕的形成。Shi等[20]通過TGF-β1角膜基質纖維細胞端粒酶分析得出，TGF-β1激發(fā)了THSF內的MAPK信號通路，引入JNK抑制劑之后TGF-β1引發(fā)產生的結締組織生長因子的數量顯著降低，不僅如此，膠原蛋白1的數量也有顯著降低。在關于JNK信號通路抑制瘢痕形成的研究中，選擇數只角膜創(chuàng)傷的大鼠，在部分小鼠眼結膜下注射JNK抑制劑，數日后切下角膜創(chuàng)傷部位切片，對比其CTGF的表達，結果發(fā)現注射JNK抑制劑的小鼠其CTGF表達明顯低于未注射JNK抑制劑的小鼠，表明JNK信號通路抑制劑能夠經過限制CTGF的產生從而防止在角膜創(chuàng)口痊愈過程中瘢痕的產生。

6.1.2 JNK信號通路抑制角膜上皮細胞增殖Terai等[21]以角膜上皮細胞中無TGF-β受體2的變異大鼠為實驗材料，構建了角膜上皮清創(chuàng)模型，深入的分析JNK信號通路在角膜上皮創(chuàng)傷痊愈過程中發(fā)揮的影響。實驗結果表明，角膜創(chuàng)傷的愈合速度和時間與TGF-β之間有著直接的關系，相比正常通路，TGF-β被抑制的情況下其角膜創(chuàng)傷愈合時間較晚。與此同時P38MAPK激酶也相應的延長，表明TGF-β和P38MAPK激酶兩種物質之間也許有著一定的關聯。轉錄活化因子通過被壓力活化酶激活來進一步減少細胞因子的刺激。除此之外，分析證明了P38MAPK激酶延遲，并不會對ATF-2產生干擾，其磷酸化過程也不會中止，但細胞增殖被限制在角膜創(chuàng)傷處前段區(qū)域，表明JNK信號通路能起到抑制細胞增殖的作用。

6.2 JNK信號通路與晶狀體疾病JNK信號通路調節(jié)細胞自噬維持晶狀體清晰度。Li等[22]在實驗中發(fā)現不同組織中JNK蛋白含量有所不同，其中晶狀體上皮細胞的JNK蛋白含量較為豐富，這意味著上皮層將是晶狀體的重要應激部位。晶狀體中醛糖還原酶的過度表達可以刺激JNK信號通路的活化，對誘導細胞凋亡有著積極的作用。同時應注意的是，醛糖還原酶會對晶狀體的透明度帶來一定的影響[23]。JNK信號可以通過調節(jié)細胞核的自噬來保證晶狀體清晰度及正常功能[24]。

6.3 JNK信號通路與糖尿病性視網膜病變

6.3.1 JNK信號通路可以引起節(jié)細胞層的神經退化性病變 研究證實，JNK信號通路的引發(fā)和人體內環(huán)境密切相關，舉例來說，血糖含量過高可能誘導JNK信號通路，讓介導神經細胞凋亡速度變快，引起糖尿病神經退化。實驗過程中[25]，將一般大鼠與糖尿病大鼠的視網膜區(qū)別開來，之后放置到不同的血清游離培養(yǎng)基中使其生長，觀察分析并得出結論。為了便于研究，對大鼠視網膜進行了分組，此次研究中以N組和HG組為例，HG 組中又分成了?；撬嵝苊撗跄懰?、神經營養(yǎng)因子-4組與空白試驗組。培養(yǎng)基中培養(yǎng)1周時間后，發(fā)現視網膜節(jié)細胞層中N組JNK活化水平較低，HG組和DM組的JN活化K水平較高，但再生軸索低于N組。除此之外，研究還發(fā)現含有TUDCA以及NT-4的實驗組JNK活化水平較高，與之對應的再生軸索較低。這一現象證明NT-4能夠有效抑制JNK信號通路活化，起到保護神經的作用，同時高糖環(huán)境下視網膜神經細胞凋亡與JNK信號通路密切相關。在糖尿病患者體內[26]，JNK信號通路與其他因子共同作用時會產生誘導節(jié)細胞神經退化病變的現象。

6.3.2JNK信號通路與視網膜神經節(jié)細胞凋亡 Giovanni等[27]通過檢測實驗小鼠眼球內的JNK2在不同時期mRNA的表達變化以及視網膜細胞凋亡情況和細胞形態(tài)學改變，分析糖尿病小鼠視網膜病變中JNK2通路的作用。結果證實，早期糖尿病視網膜病變中JNK的表達與凋亡細胞呈正相關，JNK2則是早期視網膜病變的重要因素之一，具有促進視網膜神經節(jié)細胞凋亡的作用。

6.4 JNK信號通路與干眼JNK信號通路抑制劑有效減少IL-6促炎細胞分泌。干眼是一種常見的眼部疾病，多發(fā)于中老年人群，臨床常見的癥狀是眼部不適以及視物模糊。淚液分泌缺少是導致干眼形成的最直接原因。干眼患者的眼球表面和淚液中許多炎癥因子的含量顯著提升，其中IL-6促炎細胞在人體免疫系統(tǒng)中有著非常關鍵的影響和功能。Chao等[28]在高滲透壓狀況下模仿干眼的基本環(huán)境培育人的角膜上皮細胞，結論表明IL-6的含量顯著提升。同時細胞裂液中的JNK和磷酸化的P38MAPK含量也有不同程度的升高。這一結果證實，JNK和P38MAPK抑制劑可以有效減少高滲條件下IL-6的分泌。

6.5 JNK信號通路與青光眼JNK信號通路在慢性高眼壓的環(huán)境下具有保護細胞的作用。高眼壓刺激會激活JNK信號通路，繼而加快RGC細胞凋亡。He等[29]在實驗中給小鼠制造高眼壓的環(huán)境，結果發(fā)現小鼠體內RGC凋亡顯著增加，同時JNK3的蛋白表達量也有了顯著增加。這也證實了高眼壓和JNK3蛋白表達之間有著緊密聯系。在慢性高眼壓的環(huán)境中，熱休克蛋白 72（heat shock protein 72，HSP72）[30]也能起到保護細胞的作用。

7 展望

綜上所述，細胞外刺激與細胞內因素可通過激活JNK 信號轉導通路來誘導細胞凋亡。研究證明，與眼部疾病相關細胞的凋亡途徑與JNK信號通路的激活有著密切的聯系，JNK信號通路在細胞水平上對人眼相關疾病的影響非常大。深入掌握其影響人體的機理，可以為眼部損傷與疾病的預防和治療提供新的思路與參考。