JNK 信號通路在腫瘤侵襲轉移中的研究進展

鄧文兵，廖愛軍

（南華大學附屬第一醫(yī)院消化內科，湖南衡陽421001）

JNK 信號通路在腫瘤侵襲轉移中的研究進展

鄧文兵，廖愛軍

（南華大學附屬第一醫(yī)院消化內科，湖南衡陽421001）

JNK信號通路參與了許多疾病的發(fā)展，可能作為機體正常與疾病狀態(tài)的一個重要調節(jié)靶點，隨著研究的深入，JNK逐漸引起了研究人員的重視。通過許多研究和實驗證明，JNK信號通路在很多癌癥中起著非常重要的作用，其主要機制可能是JNK參與了細胞的凋亡、增殖、分化等多種生理與病理進程，在腫瘤的侵襲與轉移過程中扮演著重要的角色。該綜述通過進一步了解和研究JNK信號通道，可有助于在防治惡性腫瘤方面得到更多有效的啟示和幫助。

JNK絲裂原活化蛋白激酶類； 生物轉化； 腫瘤浸潤； 上皮細胞； 間質細胞； 侵襲轉移

JNK是在20多年前由美國科學家Michael發(fā)現的一種應激活化蛋白激酶（SAPK），為MAPK家族的主要成員之一，廣泛存在于眾多哺乳動物中。研究發(fā)現，MAPK共有四大成員，主要包括JNK、ERK1/2、p38及ERK5[1]。當JNK信號通路被一種刺激因子或多種刺激因子刺激后，活化的JNK才能作為一種重要的媒介參與到細胞生理與病理過程中，而這些刺激因子主要包括腫瘤壞死因子、細胞刺激生長因子、氧化還原劑、放射線、電離、高糖內環(huán)境等[2-3]。在哺乳動物中，機體正常的運轉都需要JNK信號通路的正常表達，而JNK信號通路功能失衡可能造成或參與許多疾病的發(fā)生，比如腫瘤、炎癥、缺血再灌注損傷等，在惡性腫瘤中，活化的JNK信號通路與增強腫瘤細胞耐藥、調控細胞凋亡、促進細胞生存或生長有關。在惡性腫瘤中，JNK信號通路與多種控制侵襲轉移的信號通路有重要關系[4]，并且當JNK信號通路被其他因子（人參皂苷F2[5]、SP600125[6]）所調控、抑制時，腫瘤細胞的侵襲力與轉移活力也大大降低。最近研究顯示，JNK參與了腫瘤細胞EMT過程[7-8]。

1 JNK及其編碼基因

JNK作為一種應激蛋白激酶，結構上屬于保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其保守結構含有11類蛋白激酶的亞區(qū)，這些亞區(qū)能夠與腺苷三磷酸（ATP）及底物結合，并維持JNK的三維立體折疊結構。當JNK被刺激因子激活時，主要的結合部位為N末端凸出部分和C末端凸出部分，小的N端部分主要起著結合能量分子的作用，而大的C末端凸出部分發(fā)現底物并定位黏附于Mg2+-ATP上磷酸基團。目前為止，人體內及絕大部分哺乳動物中發(fā)現的JNK編碼的基因為JNK1、JNK2和JNK3，分別編碼的表達產物JNK1蛋白和JNK2蛋白在大部分器官均有表達，而JNK3蛋白僅局限在心臟、睪丸、腦等器官表達。JNK1、JNK2和JNK3的蛋白產物大小都可為46×103和54×103。通過很多研究證明，JNK在胃癌、食管癌、結腸癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤的侵襲轉移中扮演著重要的媒介和起著信號放大作用，JNK的表達增高與腫瘤的侵襲轉移呈正相關。馬偉立等[9]認為，JNK信號通路與MAPK的另一成員p38在癌組織中表達的增高的原因是隨著癌細胞的不斷增殖，癌組織的不斷擴大，所需營養(yǎng)物質等需求增大，造成生長因子的相對不足，從而刺激JNK及p38的表達增加，抑制細胞增殖，促進細胞凋亡。也有研究表明，JNK信號通路可能不直接參與腫瘤細胞的侵襲過程，而是激活缺氧誘導-1（HIF-1）或多重耐藥基因，從而影響腫瘤患者的預后及生存期。但關于JNK在惡性腫瘤的侵襲與轉移的具體機制、具體作用仍不是十分明確，有待于作者深入認識及研究。

2 腫瘤的侵襲與轉移

惡性腫瘤的防治目前已成為我國乃至全球關注的最熱門的話題之一，惡性腫瘤細胞能侵犯、破壞鄰近的器官、組織，可以侵入血管和淋巴管，癌細胞的侵襲與轉移就是指鄰近、遠處的器官或組織遭受原發(fā)病灶的浸潤和侵犯形成新的癌灶。惡性腫瘤發(fā)生侵襲與轉移最嚴重的后果就是喪失手術、化療或放療條件，導致患者生存期不長。細胞之間的黏附性質發(fā)生改變是惡性腫瘤的病理變化之一，細胞與細胞之間的黏附能力下降，腫瘤細胞掉落機會增加。細胞之間的連接有同質型黏附的機制，同質型黏附主要指同種細胞之間的黏附能力，細胞之間的黏附能力主要由黏附分子（CAM）所產生，當癌細胞之間的鏈接結構發(fā)生改變時，這樣脫落的癌細胞才得以轉移到其他器官和組織中，所以CAM在腫瘤侵犯和轉移中起著重要的作用。鈣黏蛋白屬于CAM的一種類型，為鈣依賴性的跨細胞膜糖黏附蛋白，主要的功能是通過依賴鈣離子使細胞之間發(fā)生黏附，參與了細胞分化、遷移等細胞生長、發(fā)展過程，可以使細胞之間的同性物質發(fā)生反應并結合使細胞之間形成一種特定的鏈接。細胞間的聯(lián)系主要依賴于細胞黏附因子，而鈣黏蛋白是細胞黏附因子中重要一員，主要起建立和維持細胞連接的作用。鈣黏蛋白家族的三大成員出現的位置也不相同，（1）E-鈣黏蛋白：主要可見于成熟上皮細胞；（2）N-鈣黏蛋白：主要存在于成熟神經組織及肌肉組織；（3）P-鈣黏蛋白：主要存在于胎盤細胞及上皮基底層，后來有實驗證明其在胎盤以后的發(fā)育過程中也有出現。1960年，哈佛大學的學者發(fā)現了上皮-間質轉化（EMT），在惡性腫瘤的發(fā)展進程中，EMT使原發(fā)性上皮組織腫瘤細胞發(fā)生EMT，轉化后的瘤細胞具有遠處轉移能力，進而侵入血管，通過血運轉移到身體其他組織和器官，再通過EMT的逆過程形成新的上皮組織轉移癌灶。在癌細胞EMT的過程中，E-鈣黏蛋白表達明顯減少，N-鈣黏蛋白、vimentin和纖粘連蛋白（FN）等表達上調[10-11]，上述因子變化導致細胞間的連接發(fā)生變化，細胞間的黏附解體，細胞失去極性，細胞之間結構較疏松，細胞內的細胞支架蛋白發(fā)生重組，這一系列的病理過程最終演變?yōu)槟[瘤細胞從原發(fā)瘤體上脫離，脫離的瘤細胞不僅可以侵犯原病灶的其他正常部位，還可以通過血運、淋巴管和腹腔種植等多種方式轉移到身體其他正常器官和組織。也有新的研究表明，EMT可以使腫瘤細胞逃逸凋亡[12]。目前體內和體外實驗證據都表明，在乳腺癌[13]、食管癌、結腸癌[14]、肺癌[15]、胃癌[16]、肝癌[17]等多種惡性腫瘤中都發(fā)生了因腫瘤細胞EMT所調控的侵襲與轉移，并且在腫瘤發(fā)展的各個分期中，均可見EMT，因此，深入研究EMT與惡性腫瘤發(fā)展的關鍵聯(lián)系必定為防治腫瘤帶來新思路和新希望。

3 JNK信號通道與惡性腫瘤的侵襲轉移

隨著近年來研究人員對JNK越來越重視，且認識也不斷深入，逐漸發(fā)現對JNK信號通路的調控極有可能成為臨床上防癌的一個重要的分子治療靶點。周燕紅等[6]通過研究發(fā)現，JNK參與了大腸癌的侵襲與轉移。FN作為一種大分子糖蛋白，是構成細胞外基質的主要成分，哺乳動物體內FN的分布與含量與腫瘤密切相關，參與了細胞增殖、黏附、遷移等過程。FN是衡量腫瘤增殖情況及侵襲的一個重要標志物，是判定腫瘤是否能夠轉移的重要指標[18]。而周燕紅等[6]研究中分別通過FN依賴型誘導及高選擇性JNK抑制劑SP600125抑制大腸癌LoVo細胞發(fā)現，從FN誘導實驗組可發(fā)現，大腸癌LoVo細胞的運動和侵襲力明顯增強，p-JNK的表達明顯增高，然而在JNK抑制劑SP600125實驗組中，大腸癌細胞的運動和侵襲力明顯減弱并且p-JNK表達明顯減低。當JNK被信號分子所激動時，JNK從細胞質移到細胞核，隨后細胞核內的c-Jun氨基末端2個絲氨酸殘基被磷酸化，同時多條重要的信號通路都參與了JNK的磷酸化過程，活化后的JNK與c-Fos形成異二聚體（AP-1），AP-1為轉錄激活因子，進一步參與到控制細胞的增殖過程。JNK可以使大腸癌的基質金屬蛋白酶分泌增強，從而可以增加對腫瘤細胞外基質的破壞、降解，導致細胞間黏附能力下降，增強腫瘤細胞的侵襲力與轉移能力。有研究發(fā)現，在食管癌中[19]，通過Western blotting方法檢測食管癌的JNK及p-JNK表達水平，發(fā)現在不同級別的食管鱗狀上皮內瘤變和食管鱗狀細胞癌中，JNK及p-JNK表達明顯差異，主要呈食管鱗狀上皮內瘤變級別的增高和食管鱗狀細胞癌的出現，JNK和p-JNK的陽性表達率及共陽性表達率呈明顯增高，證明JNK信號通路參與了食管鱗狀細胞癌發(fā)，但JNK信號通路在食管癌發(fā)生發(fā)展的不同階段，其產生的不同生理作用皆不盡相同，作用機制非常復雜。Wandler等[20]研究發(fā)現，在利用果蠅為模型的轉基因實驗中，轉移到上皮細胞上幽門螺旋桿菌的毒力因子（CagA）可促進胃癌的生長和侵襲，而這個過程有JNK信號通路的參與和調控，表明JNK信號通路的激活促進CagA基因在胃癌進展的潛在作用，但JNK與RAS誘導胃癌的具體機制仍然未探索清楚。最近有研究證明，KRAS基因誘導的肺腫瘤形成需要JNK信號通路的激活[21]，并且磷酸化的JNK與激活的RAS影響哺乳動物中多種腫瘤的發(fā)生。在胃癌中，JNK通路的激活信號可以被檢測出，在化學致癌物N-甲基-亞硝基脲誘導小鼠體內缺乏JNK1可以表現出胃細胞凋亡減少和胃腫瘤發(fā)展衰減[22]；Su等[23]發(fā)現一種從肉芝軟珊瑚中提取的復合活性物質，即13-AC，擁有抑制胃癌細胞的增殖功能和誘導癌細胞的凋亡功能，通過上調Bax和Bad蛋白的表達水平，下調B淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）、Bcl-xl和Mcl-1蛋白的表達水平，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，而且通過JNK與p38的特異性抑制劑（JNK抑制劑SP600125和p38抑制劑SB03580）預處理可以減低13-AC對胃癌細胞的細胞毒性作用，所以JNK及p38參與了13-AC誘導胃癌細胞凋亡的過程。本研究證明，13-AC對胃癌細胞誘導凋亡作用需要活化的p38和JNK的磷酸化參與以及線粒體-依賴性的凋亡通路的激活。在對對苯二胺（p-PD）的致肝癌研究中，p-PD可以誘導人正常張氏肝細胞死亡且促進正常細胞癌變，在p-PD預處理的人正常張氏肝細胞實驗中可以檢測到JNK的表達增加，應用JNK抑制劑可以適度抑制細胞毒性和誘導凋亡的靜態(tài)平衡[24]。Epstein等[25]在通過對人乳腺癌的研究中，把乳腺癌MCF-7細胞與植入胚胎共培養(yǎng)時，可明顯發(fā)現共同培養(yǎng)的實驗組EMT活性及MCF-7細胞增殖強于無植入胚胎組，間接證明JNK通路參與到乳腺癌細胞EMT過程。同時，JNK信號通路也被應用到發(fā)現新型抗癌劑的研究當中，通過抑制JNK或顯性負c-Jun表達可以部分阻止過氧化氫酶-過氧化物酶（CPX）誘導的自噬，暗示可能抑制JNK活性增強CPX抗癌活性是治療橫紋肌肉瘤的新策略[26]。在腎透明細胞癌中，杜昌國等[18]發(fā)現JNK及p38的表達明顯高于正常的癌旁組織，JNK的表達在不同分期的腎癌中表達也有差異，隨著病理分化程度越低，JNK的表達也降低，其原因可能是，惡性程度越高的腫瘤細胞增殖速度越快，增殖能力越強，JNK的抗凋亡能力越弱，從而惡性程度高的腫瘤侵襲與轉移的能力越強。

4 展 望

惡性腫瘤目前已是全球致死率最高的疾病之一，給許多家庭帶來不幸，防治腫瘤的新方法、新思路無疑將會成為廣大腫瘤患者的福音，然而發(fā)現防治腫瘤的分子靶向治療是任重而道遠的，仍有許多難題和挑戰(zhàn)急需攻克。JNK作為一個重要的分子信號通路，參與了許多疾病的發(fā)展過程，人們對于其研究也逐步深入，一些機制也逐步應用到一些臨床和一些疾病當中，但在阻礙惡性腫瘤的轉移與復發(fā)當中，仍應用極少，進一步揭露JNK在腫瘤侵襲與轉移當中的作用機制、與其他信號通路及細胞因子的具體聯(lián)系，對于發(fā)現防治腫瘤的新靶點、預防腫瘤復發(fā)和轉移，并減少腫瘤藥物的耐藥性，有著深遠的意義。

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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）

鄧文兵（1988-），男，湖南衡陽人，碩士研究生，主要從事消化內科臨床工作；E-mail：137932005@qq.com。