翁驚凡 郭航遠(yuǎn) 池菊芳

糖尿病是一組以高血糖為特征的慢性代謝性疾病，近年來(lái)其患病率及并發(fā)癥發(fā)生率呈逐年上升趨勢(shì)。糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引起的主要并發(fā)癥之一，占糖尿病相關(guān)發(fā)病率和死亡率的一半以上[1]。DCM是一種原發(fā)性心肌病變，表現(xiàn)為糖尿病患者在無(wú)缺血性或高血壓心臟病的情況下出現(xiàn)心肌細(xì)胞纖維化、細(xì)胞凋亡及微血管病變導(dǎo)致的心臟結(jié)構(gòu)和功能異常，可誘發(fā)心力衰竭、心律失常、心源性休克和猝死[2]。c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化、凋亡等多種生理和病理過(guò)程中起重要作用。JNK信號(hào)通路可由紫外線、活性氧、炎癥因子等多種因素激活，通過(guò)JNK磷酸化調(diào)節(jié)下游因子[3]，進(jìn)而參與細(xì)胞凋亡、自噬、心肌重構(gòu)、炎癥誘導(dǎo)、胰島素抵抗，最終促進(jìn)DCM的發(fā)生、發(fā)展。本文旨在對(duì)JNK信號(hào)通路在DCM發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制及研究進(jìn)展作一綜述。

1 JNK信號(hào)通路的組成

JNK家族包括絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）中的 JNK，絲裂原活化蛋白激酶激酶（MAPK kinase，MKK）中的 MKK4、7，絲裂原活化蛋白激酶激酶激酶（MAPK kinase kinase，MEKK）中的 MEKK1、2、3、4 以及混合譜系激酶（mixed lineage kinase 3，MLK3）。JNKs作為JNK信號(hào)通路中心，包含MAPK 8編碼的 JNK 1，MAPK 9編碼的 JNK 2和MAPK 10編碼的JNK 3。JNK 1和JNK 2在全身廣泛表達(dá)，而JNK 3呈限制性表達(dá)，主要在大腦和神經(jīng)中表達(dá)，心臟、胰島和睪丸表達(dá)較少。JNK信號(hào)通路激活后，JNKs可以直接結(jié)合和磷酸化幾種轉(zhuǎn)錄因子，包括c-Jun、JunB、細(xì)胞癌基因（cellular oncogene fos，c-fos）、轉(zhuǎn)錄激活因子 2（activating transcription factor2，ATF2）、活化 T細(xì)胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）等，它們是JNK生物反應(yīng)的主要介質(zhì)[4]。

2 JNK信號(hào)通路的上下游因子

2.1 MAP3K1與MAP4K4 MAPK是一組能被各種細(xì)胞外刺激（如細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞應(yīng)激）及細(xì)胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。JNK信號(hào)通路作為MAPK的其中一個(gè)分支，主要通過(guò)經(jīng)典促分裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路的三聯(lián)酶促反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、分化。MAP3K1與MAP4K4是JNK上游正性調(diào)控因子。MAP3K1表達(dá)可通過(guò)以下兩種途徑降低胰島素水平從而促進(jìn)糖尿病的發(fā)展[5]：（1）通過(guò)細(xì)胞因子途徑促進(jìn)JNK磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡[6]；（2）抑制胰島素基因轉(zhuǎn)錄，減少胰島素的表達(dá)。MAP4K4是TNF-α的上游正性調(diào)節(jié)因子，TNF-α通過(guò)下調(diào)細(xì)胞胰島素受體底物-2（insulin receptor substrate-2，IRS-2）蛋白水平，誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡，抑制胰島素分泌[7]。

2.2 肌醇需求激酶1（inositol-requiring enzyme-1，IRE1）IRE1為JNK上游正性調(diào)控因子，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）反應(yīng)中發(fā)揮著核心作用。IRE1是一種Ⅰ型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白質(zhì)，是ERS的關(guān)鍵性傳感器，分為IRE1α和 IRE1β兩種亞型。IRE1活化后形成IRE1-TRAF2-ASK1復(fù)合物，可激活JNK信號(hào)通路，通過(guò)磷酸化抑制Bcl-2基因或去磷酸化活化Bim基因來(lái)激活線粒體依賴的細(xì)胞凋亡[8-9]。IRE1也可以啟動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)凋亡途徑來(lái)誘導(dǎo)凋亡，導(dǎo)致心肌細(xì)胞的損傷。活化的JNK1也可以通過(guò)IRS-1絲氨酸的磷酸化來(lái)抑制IRS-1酪氨酸和Akt的磷酸化，從而抑制胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終導(dǎo)致胰島素抵抗（insulin resistance，IR）[10-11]。而IR作為DCM發(fā)病過(guò)程中重要的一環(huán)，誘發(fā)心肌能量代謝紊亂，損害心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。

2.3 沉默信息調(diào)節(jié)因子1（silent information regulator 1，SIRT1） SIRT1是JNK的下游因子，是Sirtuins家族中重要成員，是一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）依賴性脫乙?；福哂懈叨缺Ｊ氐腘AD+結(jié)合催化結(jié)構(gòu)域[12]。Sirtuins具有染色質(zhì)修飾活性，參與轉(zhuǎn)錄后修飾，與能量代謝、細(xì)胞衰老及抵抗氧化應(yīng)激密切相關(guān)。SIRT1可通過(guò)以下幾個(gè)方面起到對(duì)心血管的保護(hù)作用：通過(guò)去乙?；挚寡趸瘧?yīng)激[13]；通過(guò)活化修復(fù)蛋白（NBS-1）延緩動(dòng)脈粥樣硬化[14]；通過(guò)下調(diào)凋亡蛋白BAX及p53減少心肌細(xì)胞凋亡[15]；通過(guò)上調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelialnitric oxide synthase，eNOS）表達(dá)協(xié)調(diào)血管舒縮功能[16]。SIRT1可通過(guò)以上幾個(gè)方面增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化應(yīng)激能力、減輕炎癥反應(yīng)、減少細(xì)胞凋亡、協(xié)調(diào)血管舒縮功能，從而在心血管疾病中發(fā)揮重要作用。此外，Gao等[17]研究發(fā)現(xiàn)，JNK1對(duì)SIRT1的調(diào)節(jié)具有雙重作用，適當(dāng)?shù)腏NK1磷酸化SIRT1，使其短暫活化，隨即被蛋白酶體和泛素化降解，這使SIRT1更好地發(fā)揮作用，但當(dāng)JNK1持續(xù)激活SIRT1時(shí)，SIRT1將被明顯降解，從而抑制其功能。

2.4 脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk） Syk為JNK上游正性調(diào)控因子。Syk是一種非受體型蛋白酪氨酸激酶，在多種細(xì)胞中表達(dá)，主要是血液細(xì)胞、血小板，其他如血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、干細(xì)胞等。近期發(fā)現(xiàn)Syk在炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)，內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移，心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有關(guān)鍵作用[18-19]。Hara等[20]發(fā)現(xiàn)，在巨噬細(xì)胞中，Syk或JNK抑制劑可降低核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白（nucleotide binding oligomerizatiion domain-like receptor protein 3，NLRP3）的活性。梁珂等[21]研究發(fā)現(xiàn)抑制Syk可以抑制炎癥因子的表達(dá)，從而進(jìn)一步抑制巨噬細(xì)胞的增殖、遷移，促進(jìn)巨噬細(xì)胞的凋亡。此外，人腎小管上皮細(xì)胞經(jīng)過(guò)高糖處理后，p-Syk的表達(dá)水平上調(diào)可增加TGF-β轉(zhuǎn)錄，從而損傷腎小管[22]。在DCM研究中，已發(fā)現(xiàn)Syk抑制劑或Syk-siRNA顯著抑制高糖誘導(dǎo)的JNK磷酸化，因此可以推測(cè)Syk可誘導(dǎo)JNK磷酸化，隨之引起NLRP3活化這一信號(hào)通路參與DCM的發(fā)生、發(fā)展[23]。

2.5 NLRP3 NLRP3炎癥小體由NLRP3募集凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing CARD，ASC）、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶前體（pro-cysteinyl aspartate specific proteinase-1，pro-caspase-1）組裝而成，是固有免疫的重要組成部分。在心血管疾病中，炎癥小體也起著關(guān)鍵作用，例如動(dòng)脈瘤、動(dòng)脈炎以及粥樣硬化導(dǎo)致的血管損傷、缺血性心臟病以及其他非缺血性心臟病，例如DCM、慢性心力衰竭以及高血壓或病毒引起的心臟功能障礙[24]。Luo等[25]將NLRP基因沉默后，糖尿病大鼠心臟炎癥、纖維化、細(xì)胞凋亡及心功能障礙有所減輕。此外，高糖可激活心肌巨噬細(xì)胞內(nèi)NLRP3，從而上調(diào)IL-1β，延長(zhǎng)心肌動(dòng)作電位時(shí)長(zhǎng)，最終引起心律失常。陳玉鳳等[23]研究發(fā)現(xiàn)，JNK抑制劑S600125預(yù)處理大鼠心肌細(xì)胞H9C2細(xì)胞株后顯著阻礙了高糖引起的NLRP3蛋白表達(dá)，這提示NLRP3是JNK信號(hào)通路的下游分子，通過(guò)誘導(dǎo)炎癥，在DCM發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2.6 其他JNK信號(hào)通路相關(guān)因子 除上述了NK信號(hào)通路上下游相關(guān)因子以外，還有TNF-α、NF-κB蛋白、激活蛋白 1（activator protein-1，AP-1）、細(xì)胞色素 C、βcatenin等。Pan等[26]研究發(fā)現(xiàn)，caspase-3的剪切在TNF-α孵育24h后增加，但在dn-JNK轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中減少，進(jìn)一步說(shuō)明JNK的活化直接參與TNF-α誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡的過(guò)程。已有研究發(fā)現(xiàn)，JNK在調(diào)節(jié)NF-κB在各種類型細(xì)胞系中的活性方面也具有重要作用[27]。在心肌成纖維細(xì)胞中，利拉魯肽可以通過(guò)CD36-JNKAP1途徑抑制高糖誘導(dǎo)的脯氨酰4-羥化酶亞基α-1（prolyl 4-hydroxylase subunit alpha 1，P4HA1），從而抑制高糖介導(dǎo)的細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，進(jìn)而抑制心臟纖維化和心臟重塑[28]。此外，也有研究表明活化的JNK信號(hào)可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞色素C的釋放，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[29]和心肌肥厚[30]。

3 DCM發(fā)病過(guò)程中JNK信號(hào)通路的的作用

3.1 誘導(dǎo)炎癥 炎癥在DCM發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。在長(zhǎng)期高糖環(huán)境下，巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生多種促炎細(xì)胞因子損傷內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞，增強(qiáng)氧化應(yīng)激，從而誘導(dǎo)凋亡、纖維化，如 TNF-α，IL-6、8，單核細(xì)胞趨化蛋白1，NF-κB等[31]。JNK是炎性細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，JNK特異性抑制劑可顯著降低高糖誘導(dǎo)的H9C2細(xì)胞株和原代心肌細(xì)胞炎性細(xì)胞因子表達(dá)[26]。此外，由JNK上調(diào)表達(dá)的NLRP3在DCM的炎癥誘導(dǎo)中具有重要作用[32]，其可誘導(dǎo)caspase-1蛋白酶，進(jìn)而促進(jìn)IL-1β和IL-18的成熟與分泌，誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生。而JNK抑制劑處理后可下調(diào)NLRP3、caspase-1和IL-1β的mRNA水平和NLRP3蛋白的表達(dá)量[23]。通過(guò)上述研究，我們不難推測(cè)JNK可通過(guò)調(diào)節(jié)NLRP3調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，從而促進(jìn)DCM的發(fā)生、發(fā)展。

3.1.1 傳遞ERS信號(hào) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是維持多種細(xì)胞功能的重要細(xì)胞器，是細(xì)胞將代謝應(yīng)激轉(zhuǎn)化為炎癥反應(yīng)的場(chǎng)所，尤其是JNK和其他炎癥介質(zhì)的激活[33]。糖尿病患者心肌細(xì)胞在高血糖環(huán)境下出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)和功能的改變，即ERS，被認(rèn)為是導(dǎo)致糖尿病心肌細(xì)胞凋亡的主要原因，最終導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)和功能損傷。適度的ERS有利于維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，但過(guò)強(qiáng)或長(zhǎng)時(shí)間的ERS，將通過(guò)3 條途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[34]：（1）CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白（CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein，CHOP）的轉(zhuǎn)錄激活；（2）JNK信號(hào)通路的活化；（3）caspase12的活化。研究發(fā)現(xiàn)，ERS還可以通過(guò)依賴肌醇依賴內(nèi)質(zhì)網(wǎng)至細(xì)胞核信號(hào)激酶1（inositol-requiring ER-to-nucleus signal kinase1，IRE1）激活的 JNK 來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞IR，且阻斷IRE-1和JNK的活性后，IR可被逆轉(zhuǎn)[35]。由此可見(jiàn)，JNK抑制劑可通過(guò)阻滯ERS信號(hào)下游傳遞從而延緩DCM的進(jìn)程。

3.1.2 促進(jìn)心肌肥大 心肌在多種因素的刺激下，如機(jī)械刺激、瘢痕、炎癥和神經(jīng)刺激，會(huì)產(chǎn)生與纖維化、炎癥、氧化應(yīng)激和ERS相關(guān)的肥大，導(dǎo)致心力衰竭、心律失常和猝死[36]。而JNK通過(guò)多種途徑誘導(dǎo)心肌肥大。一方面，JNK參與了基因表達(dá)的重新編程，在一定程度上通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子（如 nfat、stats、creb、c-jun、C-FOS 和 Gata 4）來(lái)促進(jìn)肥大基因的表達(dá)[37]。此外，有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，JNK抑制劑可以直接抑制增殖細(xì)胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）的表達(dá)和心肌成纖維細(xì)胞增殖[38]。在多種情況下，JNK可誘導(dǎo)慢性炎癥，從而促進(jìn)和加重病理性心肌肥大[39]。例如，JNK誘導(dǎo)的NLRP3過(guò)表達(dá)加劇心肌炎癥，引起心肌纖維化，而NLRP3基因沉默可顯著改善心肌的纖維化及心臟舒縮功能[25，40]。因此，JNK抑制劑在延緩心肌肥大的過(guò)程中有巨大潛力。

3.1.3 胰島素分泌不足與IR 正常情況下，心臟可以利用各種基質(zhì)產(chǎn)生腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP），這種現(xiàn)象稱為“代謝底物靈活性”。但在高血糖和IR環(huán)境下，這種靈活性顯著減弱，從而導(dǎo)致心臟能量代謝異常以及由于大量脂肪酸堆積導(dǎo)致的凋亡增加。JNK在IR的發(fā)生、發(fā)展中具有重要地位，在2型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展中扮演了重要角色[41]。JNK以多種方式調(diào)節(jié)胰島細(xì)胞功能和凋亡[35]：通過(guò)細(xì)胞因子介導(dǎo)的胰島細(xì)胞炎癥和凋亡；誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞功能障礙和胰島素分泌不足；此外，在db/db小鼠模型中，JNK抑制劑可以改善葡萄糖刺激的胰島素生成。除誘導(dǎo)胰島細(xì)胞凋亡，減少胰島素分泌以外，在高血糖環(huán)境下，JNK受到TNF-α等炎癥因子及脂肪酸的激活，磷酸化IRS-1蛋白，進(jìn)而通過(guò)PI3K途徑誘導(dǎo)IR，最終導(dǎo)致外周糖代謝障礙[42]。

3.1.4 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 心肌細(xì)胞發(fā)生不可逆的凋亡是DCM患者晚期發(fā)生心功能障礙的主要原因。誘導(dǎo)凋亡的信號(hào)通路大致可分為兩類[43]：（1）死亡受體啟動(dòng)的外源性途徑，如TNF-α、研究腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）、凋亡相關(guān)因子配體（factor associated suicide ligand，F(xiàn)as-L）；（2）線粒體途徑：多種凋亡信號(hào)，如DNA損傷、氧化應(yīng)激等，這些信號(hào)最終都指向促進(jìn)凋亡蛋白的表達(dá)以及上調(diào)靶蛋白（如Bim、Bcl-2等）的活性，從而介導(dǎo)線粒體途徑的細(xì)胞凋亡。而JNK信號(hào)通路同時(shí)參與了死亡受體啟動(dòng)的外源性凋亡通路和線粒體依賴的內(nèi)源性途徑，并在這兩種途徑中起著核心作用。ERS還可以通過(guò)IRE1α/JNK通路誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。IRE1α活化腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子 2（TNF receptor associated factor 2，TRAF2）調(diào)節(jié)p38 MAPK和外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK），隨后通過(guò)JNK的磷酸化促進(jìn)線粒體依賴的細(xì)胞凋亡[44]。Natoli等[45]研究發(fā)現(xiàn)，JNK不但可以通過(guò)上調(diào)NF-κB和caspase-3水平進(jìn)而上調(diào)炎癥水平誘導(dǎo)凋亡，還可以通過(guò)死亡受體（包括TNF受體）激動(dòng)外部凋亡通路。

4 展望

在DCM中，JNK信號(hào)通路可被細(xì)胞因子、應(yīng)激等多種因素激活，進(jìn)而在細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞凋亡等多種細(xì)胞調(diào)控方面起著至關(guān)重要的作用，是DCM及其后續(xù)反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子。一方面JNK可以集成、轉(zhuǎn)導(dǎo)上游多種刺激，另一方面又通過(guò)調(diào)節(jié)下游多種底物，從而通過(guò)誘導(dǎo)炎癥、加速細(xì)胞凋亡、促進(jìn)心肌肥大、參與胰島素分泌不足與IR進(jìn)程，最終導(dǎo)致DCM的發(fā)生、發(fā)展。反之，抑制JNK信號(hào)通路可通過(guò)抑制上述途徑來(lái)預(yù)防、延緩、治療DCM。因此，JNK可以作為預(yù)防和治療DCM的特異靶點(diǎn)，研發(fā)高特異性的JNK靶向治療藥物具有至關(guān)重要的臨床意義。但仍有許多問(wèn)題有待研究，如在直接調(diào)節(jié)JNK自身表達(dá)及活性和間接調(diào)節(jié)JNK信號(hào)通路上下游因子中，哪種才能更有效地利用JNK信號(hào)通路治療DCM；此外，除調(diào)節(jié)JNK以外，JNK上游激活蛋白還會(huì)通過(guò)激酶依賴及非依賴機(jī)制調(diào)節(jié)其他底物，但JNK上游激活蛋白的JNK依賴性以及與JNK無(wú)關(guān)的心血管作用有待進(jìn)一步研究。