絲裂原活化蛋白激酶在急性肝損傷發(fā)病機(jī)制中的作用

?

絲裂原活化蛋白激酶在急性肝損傷發(fā)病機(jī)制中的作用

張立民宋文趙自剛牛春雨

(河北北方學(xué)院微循環(huán)研究所，河北張家口075000)

關(guān)鍵詞〔〕絲裂原活化蛋白激酶；肝損傷

牛春雨(1967-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

第一作者：張立民(1984-)，男，碩士，助理研究員，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

肝臟是體內(nèi)最大的消化器官，在機(jī)體代謝和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持過程中起著重要作用。但由于肝臟是一個(gè)高度血管化的器官，因此也是創(chuàng)傷失血性休克及內(nèi)毒素性休克后最易受損器官之一，急性肝損傷也成為重癥監(jiān)護(hù)室病死率較高的一種危重病。研究表明，絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信號(hào)通路參與多種病理及生理過程的調(diào)節(jié)，是失血性休克及內(nèi)毒素性休克致急性肝損傷的一個(gè)重要信號(hào)通路〔1〕。MAPKs信號(hào)通路主要包括c-Jun氨基末端蛋白激酶(JNK)、p38 MAPK及細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)等關(guān)鍵信號(hào)分子。本文重點(diǎn)綜述MAPKs信號(hào)通路在急性肝損傷發(fā)病機(jī)制中的作用。

1JNK的作用

多發(fā)性創(chuàng)傷是失血性休克的一個(gè)主要原因，同時(shí)也是戰(zhàn)爭(zhēng)、交通事故傷、高空墜落等致病因素導(dǎo)致的一個(gè)典型后果。失血性休克引起的多器官功能障礙綜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個(gè)重要原因〔2〕。肝臟是缺血再灌注后易受損傷的器官，缺血再灌注后肝細(xì)胞壞死是比肝細(xì)胞凋亡更典型的一種細(xì)胞死亡方式，凋亡和壞死都有一個(gè)共同途徑，即線粒體通透性轉(zhuǎn)變(MPT)〔3〕。線粒體內(nèi)膜大電導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)化孔的開放導(dǎo)致MPT，從而導(dǎo)致線粒體去極化、氧化磷酸化作用的解耦聯(lián)和線粒體大幅度水腫。MPT在缺血再灌后導(dǎo)致細(xì)胞損傷的病理過程中起著重要的作用。MPT開放后，由于三磷酸腺苷(ATP)消耗導(dǎo)致細(xì)胞自我殺傷，線粒體水腫后導(dǎo)致外膜破裂并釋放出凋亡前蛋白，如細(xì)胞色素c(Cyc)，ATP消耗的程度對(duì)肝細(xì)胞是發(fā)生凋亡還是壞死起著關(guān)鍵作用。MAPKs家族中的JNK是一種應(yīng)激活化蛋白，可在紫外線照射、缺血再灌注及炎癥狀態(tài)下活化。JNK依賴轉(zhuǎn)錄因子c-Jun/活化蛋白(AP)-1的磷酸化提升促免疫反應(yīng)基因的表達(dá)，也可誘導(dǎo)經(jīng)JNK介導(dǎo)的凋亡前蛋白Bcl2家族引起凋亡，導(dǎo)致線粒體外膜通透性增加，釋放Cyc，引起促細(xì)胞凋亡蛋白活化〔4〕，激活的JNK向線粒體的易位增加了MPT〔5〕。實(shí)驗(yàn)性肝移植、失血/復(fù)蘇后均能導(dǎo)致JNK激活，而藥物性抑制JNK后能降低肝損傷，增強(qiáng)肝功能，提高生存率〔6〕。肝臟中表達(dá)兩種JNK亞型：JNK1和JNK2，在對(duì)乙酰氨基酚肝毒性、腫瘤壞死因子(TNF)-α依賴的肝損傷、缺血再灌注肝損傷及肝移植模型中，JNK2缺失小鼠相對(duì)于野生型來說能夠?qū)箵p傷，提示JNK在急性肝損傷發(fā)病機(jī)制中具有重要作用〔7〕。

鑒于JNK1和JNK2沒有特異性的抑制劑，有學(xué)者〔8〕通過在失血/復(fù)蘇模型中利用JNK缺失小鼠與野生型作對(duì)照，驗(yàn)證抑制JNK能夠降低肝損傷。實(shí)驗(yàn)過程中，小鼠維持低血壓3 h后進(jìn)行復(fù)蘇，6 h后檢測(cè)血清丙氨酸轉(zhuǎn)移酶、凋亡、壞死和氧化應(yīng)激反應(yīng)，用活體鏡檢法檢測(cè)線粒體的極化狀態(tài)。結(jié)果顯示JNK2缺失小鼠各項(xiàng)指標(biāo)均顯著低于野生型，并證實(shí)JNK2通過促進(jìn)MPT介導(dǎo)肝損傷，表明抑制JNK2活化能夠降低失血/復(fù)蘇模型小鼠肝損傷。

2p38 MAPK的作用

研究表明，肝臟缺血再灌注損傷證實(shí)p38 MAPK在失血誘導(dǎo)器官損傷的病理過程中發(fā)揮重要作用〔9，10〕。有報(bào)道推斷p38 MAPK是促進(jìn)一些前炎癥細(xì)胞因子高表達(dá)的一個(gè)重要因素，如TNF-α、白細(xì)胞介素(IL)-7、IL-1β〔11〕，這些炎癥因子在中性粒細(xì)胞通過釋放活性氧自由基和蛋白酶導(dǎo)致器官損傷的過程中起著決定性作用〔12〕。TNF-α、IL-1β誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子(ICAM)-1、血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1等的表達(dá)與釋放，進(jìn)而促進(jìn)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞在肝組織內(nèi)黏附〔13〕。

失血性休克后由于血流動(dòng)力學(xué)變化、組織低灌注必然會(huì)導(dǎo)致一些組織器官的缺血性損傷〔14〕，Sato等〔15〕通過運(yùn)用p38 MAPK特異性抑制劑FR167653觀察p38 MAPK在失血性休克大鼠肝損傷中的作用，結(jié)果顯示p38 MAPK激活后，休克早期肝臟TNF-α、IL-1β mRNA表達(dá)及血清中水平顯著增加；同樣在內(nèi)毒素性休克模型中也有報(bào)道證實(shí)p38 MAPK介導(dǎo)TNF-α信號(hào)途徑〔16〕。TNF-α、IL-1β主要由肝Kupffer細(xì)胞在p38 MAPK活化的情況下合成；而在休克后期觀察到血清中反映肝臟受損的一些酶類如丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)活性升高，中性粒細(xì)胞蓄積及肝組織損傷，特異性抑制p38 MAPK能顯著減輕肝損傷釋放的一些炎癥因子，這表明失血性休克后導(dǎo)致肝臟缺血，激活p38 MAPK，活化的p38 MAPK通過加促肝臟炎癥因子過度釋放，導(dǎo)致肝損傷。同樣Lv等〔17〕研究證實(shí)，運(yùn)用p38 MAPK抑制劑可降低AST、ALT及TNF-α的含量從而減輕休克所導(dǎo)致的肝損傷。但也有研究報(bào)道〔18〕，一些藥物治療失血性休克肝損傷的作用是通過p38 MAPK信號(hào)途徑的抗炎作用來實(shí)現(xiàn)的。

3ERK的作用

ERK是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育及分裂的細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)核心，不僅參與細(xì)胞多種生理功能的調(diào)節(jié)，同時(shí)在多種疾病的發(fā)病機(jī)制及病理生理過程中發(fā)揮重要作用。生理狀態(tài)下，肝臟細(xì)胞原代培養(yǎng)過程中，生長(zhǎng)因子可通過激活ERK1/2途徑來實(shí)現(xiàn)肝細(xì)胞的增殖及存活，同樣在其他類細(xì)胞受到內(nèi)部或外部刺激后同樣可得到激活進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)〔19〕。有學(xué)者研究ERK在休克后血管低反應(yīng)性發(fā)生中的作用機(jī)制、在肝纖維化的發(fā)病機(jī)制中作用〔20〕等。

Kaizu等〔21〕研究表明，一氧化氮對(duì)肝移植后導(dǎo)致缺血再灌注損傷的保護(hù)作用是通過抑制ERK1/2信號(hào)通路來實(shí)現(xiàn)的。有研究表明ERK1/2通過提高早期生長(zhǎng)反應(yīng)-1蛋白的表達(dá)促進(jìn)脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的炎癥因子TNF-α產(chǎn)生〔22〕。有學(xué)者研究活性氧(ROS)與ERK及炎癥因子TNF-α在肝損傷過程中相互作用機(jī)制，長(zhǎng)期暴露酒精的肝臟會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激并增強(qiáng)自由基的產(chǎn)生〔23〕。ROS在酒精致肝損傷的發(fā)展過程中起著非常重要的作用，但其來源及作用的下游分子仍不明了，ROS的一個(gè)來源是肝細(xì)胞中酒精氧化，另外，Kupffer細(xì)胞在當(dāng)肝臟受到LPS攻擊后也是ROS產(chǎn)生的一個(gè)重要來源。Thakur等〔24〕實(shí)驗(yàn)證實(shí)酒精性肝病加促LPS介導(dǎo)的ROS增加，進(jìn)而ROS激活ERK1/2，最終加促釋放大量炎癥因子TNF-α?？梢?，ERK介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)也參與肝損傷的發(fā)生機(jī)制。

綜上，JNK、p38 MAPK、ERK在肝損傷的發(fā)病過程中起著非常重要的中間作用。研究表明，將引流正常犬的腸淋巴液靜脈輸入內(nèi)毒素休克大鼠，可明顯降低血漿炎癥因子TNF-α含量及肝組織ICAM-1、一氧化氮的水平，減輕肝臟組織學(xué)損傷〔25，26〕，但外源正常淋巴液降低內(nèi)毒素休克導(dǎo)致急性肝損傷的作用是否與MAPKs信號(hào)通路有關(guān)，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。鑒于肝臟這個(gè)全身最大消化器官在維持機(jī)體能量代謝、解毒、消化、免疫及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要作用，及時(shí)有效地防治多種嚴(yán)重致病因素導(dǎo)致的急性肝損傷對(duì)于危重患者的救治是非常必要的。為此，深入揭示MAPKs家族成員在急性肝損傷中的作用機(jī)制，為以MAPKs為治療干預(yù)靶點(diǎn)，決策肝損傷的治療措施開辟新思路。

參考文獻(xiàn)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，F(xiàn)rémin 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楊亦青，樊貴，韓敏，等.淋巴液對(duì)內(nèi)毒素休克大鼠的干預(yù)作用及其機(jī)制〔J〕.中國(guó)急救醫(yī)學(xué)，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〕

(編輯張慧)

通訊作者：趙自剛(1974-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事創(chuàng)傷休克的基礎(chǔ)與臨床研究。

基金項(xiàng)目：河北省高校百名創(chuàng)新人才支持計(jì)劃(Ⅱ,BR2-105)；河北省人才培養(yǎng)工程資助計(jì)劃(2011)

中圖分類號(hào)〔〕R363.2〔

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

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