曹麗婷，馬寶慧

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014040；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院生理教研室)

促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是與細(xì)胞生長關(guān)系最密切的一類蛋白激酶。目前已知多種MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，包括經(jīng)典的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)途徑、c-Jun氨基端激酶(c-Jun NH2-terminal kinase，JNK)途徑和p38MAPK途徑等，其中JNK途徑在胞外信號通過胞質(zhì)傳遞到核中起關(guān)鍵作用[1]。近年來，大量研究表明JNK信號通路參與了多種細(xì)胞的凋亡與自噬[2-3]。細(xì)胞程序性死亡按死亡機(jī)制可分為半胱天冬酶依賴和非半胱天冬酶依賴兩大類，前者即典型的凋亡。細(xì)胞凋亡與自噬間存在較多的交叉和一定的調(diào)節(jié)機(jī)制，但具體機(jī)制尚未完全明確[4]。探討JNK信號通路在凋亡和自噬之間的關(guān)系，可為后續(xù)疾病的防治提供一定的理論依據(jù)。

1 JNK信號途徑

1.1JNK概述 JNK是MAPK超家族成員之一，屬于進(jìn)化上保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶[5-6]。JNK起初由于可以調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外不同的應(yīng)激反應(yīng)，被稱為應(yīng)激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase,SAPK)，后因在磷酸化及轉(zhuǎn)錄因子c-Jun活化中的作用，改稱為JNK[7]。在哺乳動(dòng)物中，JNK由MAPK8(jnk1)、MAPK9(jnk2)、MAPK10(jnk3)三種基因編碼，并通過選擇性剪切形成分子量在46～55 kDa的10種不同產(chǎn)物。JNK1亞和JNK2亞型在各組織器官中均有廣泛的表達(dá)；而JNK3主要在腦和神經(jīng)中表達(dá)，在心臟和睪丸等有少量表達(dá)[8]。雖然有文獻(xiàn)表明，JNKs同源性高，與上游啟動(dòng)子和下游作用底物結(jié)合能力相同或類似；但同時(shí)有文獻(xiàn)顯示，JNK底物的特異性是不同的[9]，如c-Jun優(yōu)先與JNK1結(jié)合并被其磷酸化[10]。細(xì)胞通過特定底物選擇介導(dǎo)JNK活化產(chǎn)生不同作用，但不同的底物仍有待鑒定[11]。

1.2JNK途徑的作用機(jī)制 導(dǎo)致JNK信號通路激活的因素有很多，如氧化應(yīng)激、電或輻射應(yīng)激、損傷、細(xì)胞生長因子[12-13]。研究表明，JNK信號通路在細(xì)胞自噬[14-15]、細(xì)胞凋亡[16]以及多種人類疾病的發(fā)生與發(fā)展[17]中起著至關(guān)重要的作用，因此JNK信號通路的激活致細(xì)胞凋亡與自噬在多種疾病的發(fā)病機(jī)制中有著十分重要的作用。

目前，已在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中鑒定了14種MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK/MEKK)，其中具有活化JNK功能的包括MEKK(1-4)、轉(zhuǎn)化生長因子-β激活激酶1(transforming growth factor-β-activated kinase 1,TAK1)和凋亡信號調(diào)節(jié)激酶(apoptosis signal regulated kinase ,ASK)等。JNK途徑的上游激酶是MAPK激酶(MAP kinase kinase，MKK)中的MKK4和MKK7，其不同轉(zhuǎn)錄由上游不同的MAP3K激活。內(nèi)外界刺激導(dǎo)致MAP3K(MKKK)被激活，導(dǎo)致MAP2K(MKK)磷酸化，進(jìn)而磷酸化并活化MAPK。激活的MAPK/JNK參與了許多生理和病理過程，如癌癥、損傷、神經(jīng)炎癥、成骨等[18-19]。Garrington等[20]研究發(fā)現(xiàn)，MEKK2是受體信號所必需的，不是細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)所必需的；同時(shí)，除MEKK2外，MEKK1也會(huì)接受Fas誘導(dǎo)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，使蛋白水解激活和細(xì)胞內(nèi)再分布[21]。

激活后的JNK在不同的組織中發(fā)揮著不同的作用，可在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用，也可從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核重新定位。JNK核蛋白底物主要是轉(zhuǎn)錄因子和細(xì)胞激素受體，它們直接影響基因表達(dá)[22]。JNK對底物具有雙重識別機(jī)制，在識別底物并將其磷酸化的過程中，還可以提高其穩(wěn)定性，從而促進(jìn)目的基因表達(dá)，并且絕大多數(shù)JNK通路并不單獨(dú)完成轉(zhuǎn)導(dǎo)，而是與p38、ERK等通路互相協(xié)作[22]。目前大多數(shù)底物研究都是針對c-Jun，JNK接受上游信號被激活后，使c-Jun N端第63和73位的絲氨酸殘基磷酸化，進(jìn)而激活c-Jun增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性。

JNK信號通路的激活受多因素調(diào)控，且與MAPK級聯(lián)反應(yīng)有著密不可分的聯(lián)系，其底物的活化與多條信號通路有交互作用，可能與凋亡和自噬有著一定的聯(lián)系，但其中具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

2 JNK途徑在細(xì)胞凋亡與自噬中的調(diào)節(jié)

細(xì)胞死亡是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，對維持個(gè)體的正常生長發(fā)育及生命活動(dòng)是必需的。按照Clarke分為Ⅰ型(凋亡)、Ⅱ型(自噬)、Ⅲ型(壞死樣)。細(xì)胞凋亡是細(xì)胞對生理或病理刺激信號產(chǎn)生的一種由多基因控制的主動(dòng)的細(xì)胞程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death,PCD)。細(xì)胞自噬是細(xì)胞對自身受損的蛋白或細(xì)胞器進(jìn)行降解并循環(huán)利用[23]。凋亡與自噬之間存在著復(fù)雜的交互調(diào)控，二者能被多種應(yīng)激刺激共同激活、共享多個(gè)調(diào)節(jié)分子，甚至互相協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)化等，并且隨著研究的深入，其可能作用機(jī)制正逐步被揭示。

2.1JNK在細(xì)胞凋亡中的作用 細(xì)胞凋亡以染色質(zhì)濃縮和核分裂(固縮)、質(zhì)膜起泡和細(xì)胞收縮為特征，分為死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。有研究發(fā)現(xiàn)線粒體在細(xì)胞凋亡中起到關(guān)鍵作用，刺激通過改變線粒體外膜的通透化(MOMP)促使細(xì)胞色素C等釋放，同時(shí)JNK等也對MOMP的活性有作用[23]，兩者之間存在正相關(guān)關(guān)系。

越來越多研究結(jié)果顯示，JNK介導(dǎo)的信號通路通過直接和間接途徑發(fā)揮凋亡作用[24]。激活的JNK可直接使核內(nèi)c-Jun等轉(zhuǎn)錄因子活性增強(qiáng)，并合成復(fù)合物AP-1，進(jìn)一步上調(diào)凋亡蛋白的表達(dá)；激活的JNK還可以通過間接活化Bcl-2家族或促使線粒體上的細(xì)胞色素C釋放，激活caspase的凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)，JNK可誘導(dǎo)多種細(xì)胞凋亡，但仍有研究說明在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)中存在兩個(gè)功能不同的JNK信號傳導(dǎo)階段——促進(jìn)細(xì)胞生存的早期階段和促進(jìn)細(xì)胞死亡的晚期階段。在幾種應(yīng)激反應(yīng)中，被激活的雙相JNK對細(xì)胞生存力具有相反作用，其短暫激活是抗凋亡的。實(shí)驗(yàn)中JNK在哺乳動(dòng)物紫外線質(zhì)子輻射早期普遍被激活，這種立即的JNK激活是抗凋亡的，而持續(xù)的JNK激活會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

JNK信號通路的激活可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，細(xì)胞凋亡與多種疾病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。通過探討JNK信號通路與細(xì)胞凋亡之間的聯(lián)系，并找到其中關(guān)鍵的基因變化規(guī)律，將為許多疾病的防治提供一定的理論基礎(chǔ)。

2.2JNK在細(xì)胞自噬中的作用 細(xì)胞自噬根據(jù)細(xì)胞內(nèi)底物運(yùn)送到溶酶體腔方式的不同分為三種主要形式，即巨自噬、微自噬(microautophagy)和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy，CMA)。細(xì)胞通過吞噬自身細(xì)胞質(zhì)蛋白或受損的細(xì)胞器或大分子物質(zhì)，使其包被進(jìn)入囊泡，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內(nèi)容物，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的某些需求。

細(xì)胞自噬分為依賴哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)與不依賴mTOR的兩種通路，依賴mTOR的自噬相關(guān)信號通路主要有磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase，AKT)-mTOR信號通路、MAPK信號通路和AMP依賴的蛋白激酶(adenosine 5‘-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)信號通路等；不依賴mTOR介導(dǎo)的如Beclin1通路、Ⅰ型PI3K通路等。

JNK參與自噬不同通路的調(diào)節(jié)，自噬激活后由級聯(lián)反應(yīng)傳遞并激活JNK，其一激活的JNK導(dǎo)致激活c-Jun/c-Fos，增強(qiáng)其Beclin1的轉(zhuǎn)錄活性；其二使Bcl-2磷酸化使Bcl-2與Beclin1分離，并構(gòu)成與Beclin1相關(guān)的PI3K三型復(fù)合物，調(diào)節(jié)自噬；其三還誘導(dǎo)FoxOs核定位，并增加其調(diào)節(jié)其他“核心”ATG基因轉(zhuǎn)錄的活性。細(xì)胞自噬與人類多種疾病密切相關(guān)，但自噬研究目前仍處于初級階段，自噬分子之間錯(cuò)綜復(fù)雜，并與凋亡等存在互相交互作用，隨著研究的持續(xù)深入通過對自噬相關(guān)信號通路的研究，可以為臨床提供靶點(diǎn)治療的新思路。

3 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞自噬的關(guān)系

雖然已初步發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡和自噬之間的相互作用現(xiàn)，但具體機(jī)制尚未清晰。當(dāng)細(xì)胞受到一定刺激但還未能引發(fā)凋亡或細(xì)胞產(chǎn)生凋亡但凋亡受到某種抑制時(shí)，細(xì)胞多發(fā)生自噬。JNK信號通路在多種組織器官損傷中起關(guān)鍵作用，且細(xì)胞凋亡與自噬是多種疾病治療中的關(guān)鍵點(diǎn)。細(xì)胞凋亡與自噬之間有著一定的交互作用。

3.1凋亡與自噬呈協(xié)作關(guān)系 細(xì)胞自噬誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。研究顯示，ERN1-MAPK8通路參與了由CoPs誘導(dǎo)的自噬的激活，同時(shí)自噬介導(dǎo)銅離子誘導(dǎo)體外成骨細(xì)胞凋亡的上調(diào)，自噬參與了體外和體內(nèi)成骨細(xì)胞凋亡的上調(diào)[25]。同樣有研究表明，在JNK/c-Jun信號通路中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被激活，乳腺癌細(xì)胞存活率降低，進(jìn)而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞自噬并促進(jìn)細(xì)胞凋亡[26]。在研究甲酸鈉通過感光細(xì)胞的JNK信號通路誘導(dǎo)自噬和凋亡中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞凋亡部分是通過觸發(fā)JNK途徑實(shí)現(xiàn)的，并且在造成細(xì)胞損傷的過程中觀察到自噬水平增加，甲酸鈉誘導(dǎo)的自噬可能在促進(jìn)661W細(xì)胞線粒體功能障礙，甚至凋亡中起重要作用。

3.2凋亡與自噬呈拮抗關(guān)系

3.2.1抑制自噬可促進(jìn)細(xì)胞凋亡 在二甲雙胍通過活性氧/JNK信號通路誘導(dǎo)人骨肉瘤(OS)細(xì)胞周期停滯、凋亡和自噬的研究結(jié)果中表明，二甲雙胍通過激活活性氧(ROS)依賴性JNK/c-Jun信號通路誘導(dǎo)兩種類型的PCD。此外，自噬抑制劑之一CQ抑制自噬，增強(qiáng)了二甲雙胍誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，表明二甲雙胍誘導(dǎo)的自噬在OS細(xì)胞中起保護(hù)作用[27]。

3.2.2激活自噬抑制凋亡 有研究發(fā)現(xiàn)，在活性氧通過激活JNK誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞自噬以對抗細(xì)胞凋亡中，增加自噬可以減少細(xì)胞凋亡、延長骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的存活時(shí)間[28]。在細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬的過程中，JNK都是調(diào)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)，并且JNK通過與其他調(diào)節(jié)因子相互作用，進(jìn)而發(fā)揮作用使凋亡與自噬相聯(lián)系。

4 總結(jié)與展望

隨著研究的不斷深化，JNK信號通路的分子機(jī)制、作用原理逐步清晰，但其在細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡中的相互作用關(guān)系仍有待繼續(xù)探討。已有的研究預(yù)示了其用于臨床的曙光，但具體應(yīng)用機(jī)制仍有待研究，應(yīng)用前景較為樂觀。