JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與糖尿病并發(fā)癥

丹妮，何軍華

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，山西 太原 030001)

綜 述

JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與糖尿病并發(fā)癥

丹妮1，何軍華2*

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，山西 太原 030001)

大量研究發(fā)現(xiàn)：糖尿病的機(jī)體大多處于炎癥或者氧化應(yīng)激狀態(tài)，并多伴有炎癥因子及其他應(yīng)激分子水平的升高，從而激活c-jun氨基端激酶(JNK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生和(或)發(fā)展。同時(shí)更多進(jìn)一步的研究還表明選擇性抑制JNK的激活將可能為糖尿病并發(fā)癥治療提供一個(gè)新方向。以下就該領(lǐng)域目前的研究做一綜述。

1 JNK信號(hào)通路

絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，在信息從細(xì)胞外傳遞到細(xì)胞核內(nèi)的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。目前已證實(shí)4條MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)通路；c-jun氨基末端激酶通路；p38通路；ERK5通路[1]。其中JNK信號(hào)通路是MAPK家族重要成員之一，能被多種細(xì)胞外刺激因素如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、應(yīng)激等所激活，從而廣泛參與凋亡、增殖、代謝、運(yùn)輸及DNA損傷修復(fù)等細(xì)胞生命過(guò)程。JNK定位于胞質(zhì)，包含雙磷酸化功能區(qū)(由三種氨基酸Thr、Pro和Tyr組成)，可與c-jun N端的活化Ⅸ結(jié)合并使其第63和73位絲氨酸殘基磷酸化；JNK的活化是通過(guò)磷酸化其氨基末端殘基來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一旦被激活，JNK便從胞漿移位到細(xì)胞核中。JNK有3種異構(gòu)體，分別為JNK1、JNK2和JNK3，它們被不同的基因編碼。JNK1、JNK2在各種組織細(xì)胞中均有廣泛表達(dá)，而JNK3只在腦組織中特異表達(dá)[2]。MAPK信號(hào)通路是多級(jí)蛋白激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，MAPK，MAPK激酶(MAPKK)和MAPK激酶的激酶(MAPKKK)[3]為其中3個(gè)關(guān)鍵激酶。JNK是3個(gè)激酶模塊中的重要部分，其中上游激酶包括MAPKKKs和MAPKKs，它們通過(guò)級(jí)聯(lián)式反應(yīng)依次磷酸化并激活JNK。激活JNK的MAPKKs有兩種，為MKK4和MKK7。而激活JNK的MAPKKKs則有11種，如ASKl等。MKK4、MKK7通過(guò)對(duì)JNKⅧ區(qū)Thr-183、Tyr-185雙位點(diǎn)磷酸化而激活JNK，該反應(yīng)在細(xì)胞核內(nèi)和胞漿中進(jìn)行。JNK一旦被激活，便從胞漿中移位到細(xì)胞核。MKK7主要由細(xì)胞因子激活，MKK4主要由環(huán)境應(yīng)激激活。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只有MKK7可以特異性地激活JNK，而MKK4不但可以激活JNK，而且同時(shí)也能激活p38MAPK。MKK4和MKK7是比較確定的JNK的直接上游激酶[4]，但二者的功能不同，MKK4優(yōu)先磷酸化Tyr185位點(diǎn)，而MKK7優(yōu)先磷酸化Thr183位點(diǎn)[5]。磷酸化的JNK可以和活化轉(zhuǎn)錄因子(ATF2)以及c-jun的氨基末端區(qū)域結(jié)合，并使轉(zhuǎn)錄因子的活性區(qū)域發(fā)生磷酸化。轉(zhuǎn)錄因子ATF2和c-jun均屬于亮氨酸拉鏈家族一員，它們可以同二聚體或以異二聚體復(fù)合物的形式和許多基因啟動(dòng)子上的激活蛋白(AP-1)和AP-1樣位點(diǎn)結(jié)合，從而提高AP-1的轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)基因的表達(dá)和增加蛋白質(zhì)的合成。

2 JNK信號(hào)通路與糖尿病腎病

糖尿病腎病是糖尿病微血管病變的重要并發(fā)癥，一定程度上影響著糖尿病患者的生存質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)則危及患者生命。有研究表明，JNK信號(hào)通路的活化參與了糖尿病腎病的發(fā)病過(guò)程：可明顯增加細(xì)胞外基質(zhì)成分如Ⅳ型膠原蛋白的表達(dá)[6]；可以加速誘導(dǎo)腎臟組織中足細(xì)胞的損傷及凋亡[7]，破壞腎小球?yàn)V過(guò)屏障的完整性，并導(dǎo)致蛋白尿的產(chǎn)生。

Jiang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，Ang Ⅱ可通過(guò)JNK/SAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)腎小球系膜細(xì)胞AP-1活化，促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞增殖，而JNK抑制劑SP600125能部分抑制Ang Ⅱ誘導(dǎo)的AP-1活化及系膜細(xì)胞增殖，JNK通過(guò)其下游的AP-1而啟動(dòng)TGF-β1基因轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮其促腎臟纖維化的作用。Gao等[9]研究發(fā)現(xiàn)c-Jun劑量依賴性地促進(jìn)SP-1介導(dǎo)的TGF-β1轉(zhuǎn)錄，磷酸化c-Jun及SP-1水平的升高促進(jìn)了TGF-β1的表達(dá)，而JNK抑制劑SP600125降低了TGF-β1表達(dá)，延緩了糖尿病腎病進(jìn)展。孫亮亮和劉志民[10]指出氧化應(yīng)激可激活JNK/SAPK信號(hào)通路，其下游信號(hào)通路通過(guò)活化caspase-3蛋白誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡。Makkinje等[11]在研究基因33mRNA時(shí)發(fā)現(xiàn)，基因33mRNA在糖尿病腎病(DN)早期和疾病進(jìn)展過(guò)程中均呈持續(xù)升高狀態(tài)，而基因33的激活需要JNK參與，基因33反過(guò)來(lái)又可以選擇性激活JNK，間接提示了JNK通路在DN的發(fā)展過(guò)程中扮演著重要角色。Hong等[12]在研究1型糖尿病大鼠模型時(shí)發(fā)現(xiàn)，高血糖通過(guò)激活RAS系統(tǒng)誘導(dǎo)C57BL/6J大鼠腎臟損傷，而JNK特異性抑制劑SP600125干預(yù)治療后可以降低大鼠尿素氮、尿微量白蛋白水平，在一定程度上減輕其腎臟損傷。

3 JNK信號(hào)通路與糖尿病大血管并發(fā)癥

糖尿病心肌病是糖尿病大血管并發(fā)癥之一，不但加速心血管疾病進(jìn)展，而且嚴(yán)重威脅患者的生存。有研究發(fā)現(xiàn)在高血糖導(dǎo)致的心肌肥大模型中，JNK、p38處于上調(diào)狀態(tài)[13]。氧化應(yīng)激、JNK和p38的激活引起糖尿病心肌收縮與舒張功能障礙，而大麻二酚可通過(guò)下調(diào)以上通路減緩糖尿病心肌病和其他心血管疾病的進(jìn)展[14]。高血糖可使心肌細(xì)胞內(nèi)DAG增加，從而使JNKl激活，激活的JNKl能磷酸化IRS-1，IRS-1則受ISN或胰島素樣因子(IGF-1)所刺激，由此JNKl就能對(duì)Insulin/IGF-1的IRS-1通路起調(diào)節(jié)作用，之后IRS-1繼續(xù)激活P13K，進(jìn)一步P13K通過(guò)激活A(yù)kt/PKB通路，造成心肌肥厚和心臟衰竭[15]。在研究乳酸和低劑量依達(dá)拉奉減輕心肌細(xì)胞凋亡與p38-JNK通路的關(guān)系時(shí)，張國(guó)明等[16]在研究乳酸和低劑量依達(dá)拉奉減輕心肌細(xì)胞凋亡與p38-JNK通路關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注造成大鼠心肌組織損傷，并檢測(cè)到超氧化物歧化酶、細(xì)胞凋亡指數(shù)、磷酸化p38和磷酸化JNK表達(dá)升高，而通過(guò)聯(lián)合注射乳酸和低劑量依達(dá)拉奉后，p38-JNK通路得到恢復(fù)，減少了細(xì)胞凋亡。Liu等[17]研究發(fā)現(xiàn)與正常組大鼠相比，糖尿病組大鼠心肌組織中JNK1、p-JNK、IRS1表達(dá)水平明顯增加，提示JNK通路可能加速了糖尿病心肌纖維化的進(jìn)展。Li等[18]研究證實(shí)高血糖引起心肌組織中JNK、p38 MAPK的活化，硫辛酸可以通過(guò)減少JNK及p38 MAPK的活化對(duì)大鼠糖尿病心肌病產(chǎn)生保護(hù)作用。在研究高血糖與巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(MIF)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)高血糖增加了AC16人類心肌細(xì)胞內(nèi)源性MIF、磷酸化JNK及caspase-3的表達(dá)，而JNK阻斷劑SP600125的干預(yù)抑制了細(xì)胞的凋亡和caspase-3的活化，提示高血糖-MIF-JNK這一通路有望成為治療糖尿病心肌病的新靶點(diǎn)[19]。

4 JNK信號(hào)通路與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病(DM)的又一重要的微血管并發(fā)癥，包括視網(wǎng)膜微血管病變(DR)及神經(jīng)病變。有研究發(fā)現(xiàn)在DR早期就出現(xiàn)了由高糖引起的視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡；高糖通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子流入和鈣離子依賴蛋白激酶的激活引起視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡增加，同時(shí)增加了JNK磷酸化和Fas受體表達(dá)水平，而JNK抑制劑SP600125能夠部分阻斷Fas受體表達(dá)[20]。張曙光等[21]研究JNK2在早期糖尿病小鼠視網(wǎng)膜中的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，DM組小鼠與正常小鼠相比，隨DM病情的延長(zhǎng)，JNK2的表達(dá)上調(diào)，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡率增加，提示JNK2可能參與了小鼠早期(RGCs)的凋亡過(guò)程。李曉艷等[22]發(fā)現(xiàn)在研究糖尿病大鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞凋亡與caspase-3關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著糖尿病病程延長(zhǎng)，糖尿病組大鼠視網(wǎng)膜較正常組大鼠caspase-3基因表達(dá)增強(qiáng)，并與細(xì)胞凋亡的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，由此可以推測(cè)糖尿病大鼠早期視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的凋亡與caspase-3的表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)，而caspase-3是JNK凋亡通路的一個(gè)重要執(zhí)行者。Miranda等[23]在研究非諾貝酸對(duì)人永久視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(ARPE-19)凋亡、生存通路的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，糖尿病狀態(tài)下的高糖和低氧環(huán)境增加了JNK磷酸化，而非諾貝酸抑制caspase-3的活化，同時(shí)下調(diào)了Bcl的表達(dá)，從而對(duì)ARPE-19細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用。

5 JNK信號(hào)通路與糖尿病周圍神經(jīng)病變

糖尿病周圍神經(jīng)病變臨床上主要表現(xiàn)為對(duì)稱性疼痛和感覺(jué)異常，下肢癥狀較上肢多見(jiàn)。近年來(lái)研究顯示JNK活化與糖尿病神經(jīng)病變密切相關(guān)。有研究提示，在STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型中可發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)細(xì)胞核中磷酸化的JNK和c-jun明顯增多，JNK的活化及其對(duì)底物c-jun轉(zhuǎn)錄的影響在一定程度上改變了神經(jīng)元的表型并由此導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢，從而提示JNK參與了糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)生及發(fā)展。相應(yīng)的Middlemas等[24]研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3可抑制JNK的活化，從而阻止了STZ糖尿病大鼠模型的神經(jīng)傳導(dǎo)速度的減慢。Ho等[25]在觀察醛糖還原酶基因敲除的糖尿病小鼠時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些小鼠不同程度地出現(xiàn)了坐骨神經(jīng)感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度的減慢，并且伴隨著JNK活化水平的增加；而使用醛糖還原酶抑制劑干預(yù)后，JNK活化得到抑制，由此阻止了糖尿病小鼠神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢，減輕了神經(jīng)損傷。以上研究提示對(duì)JNK通路的阻斷有可能是治療糖尿病神經(jīng)病變的一個(gè)潛在方向。綜上所述，JNK信號(hào)通路已成為當(dāng)前糖尿病研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，它是導(dǎo)致糖尿病慢性并發(fā)癥發(fā)生、發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。隨著JNK信號(hào)通路與糖尿病慢性并發(fā)癥關(guān)系的進(jìn)一步深入研究，阻斷JNK將可能成為糖尿病并發(fā)癥治療的新策略，而JNK將可能成為糖尿病慢性并發(fā)癥治療的新靶點(diǎn)。

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(本文編輯：王作利)

2016-12-08

*本文通訊作者：何軍華