李祥柱綜述，楊榮書，焦震華，張 珍，彭代雄審校

（1.重慶市璧山區(qū)人民醫(yī)院輸血科402760；2.重慶市璧山區(qū)中心血庫402760）

IRE1α與乙型病毒性肝炎相關性研究進展

李祥柱1，2綜述，楊榮書1，2，焦震華1，2，張 珍1，2，彭代雄1，2審校

（1.重慶市璧山區(qū)人民醫(yī)院輸血科402760；2.重慶市璧山區(qū)中心血庫402760）

內質網(wǎng)； 肝炎，乙型，慢性； 肝炎病毒，乙型； 信號傳導； 綜述

內質網(wǎng)為細胞中重要的細胞器，肩負著多種功能，包括膜蛋白和分泌性蛋白的合成、翻譯后修飾、折疊組裝，類固醇生成，脂質合成，糖原的儲存和合成，以及維持鈣穩(wěn)態(tài)[1]。只有蛋白從粗質網(wǎng)到運輸高爾基體才算正確折疊。許多病理生理因素包括缺氧、營養(yǎng)物質（葡萄糖）缺乏、氧化還原平衡的改變、鈣穩(wěn)態(tài)的變化、病毒感染、錯誤折疊蛋白質的過表達及采用還原劑進行細胞治療，均會導致細胞內質網(wǎng)應激（endoplasmic reticulum stress，ERS），觸發(fā)未折疊蛋白應答（UPR）。在過去20年間，ERS已被證實在各種肝臟疾病的發(fā)病機制中起著重要作用。例如，非酒精性脂肪性肝病、酒精性肝病、病毒性肝炎、局部缺血/再灌注損傷及膽汁淤積型肝病。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，ERS在病毒性肝炎的發(fā)病機制中也可能起重要作用。肌醇激酶1（inositol-requiring enzyme 1α， IRE1α）是目前研究最多的一條通路，在體內廣泛存在，也是內質網(wǎng)最基本的應激感受因子。而我國的乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染率為60%～70%，因此，闡明ERS相關信號通路IRE1α的基礎理論和機制與乙型肝炎的關系，對乙型肝炎的治療及相關肝病的發(fā)生、發(fā)展具有指導意義。

1 ERS/UPR

ERS即細胞處于一種亞細胞病理狀態(tài)，當細胞內質網(wǎng)功能紊亂時，細胞就會啟動一組細胞內信號傳導通路，統(tǒng)稱為UPR。UPR的主要影響是在未折疊蛋白高負荷情況下維持蛋白質穩(wěn)態(tài)。迄今為止，已確定ERS涉及3個內質網(wǎng)跨膜蛋白：PKR樣內質網(wǎng)激酶（PKR-like endoplasmic reticulum kinase，PERK）、活化轉錄因子（activating transcription factor 6，ATF6）、IRE1。這3種UPR的分支通路控制特定轉錄因子的表達和信號事件以調節(jié)多種UPR的下游反應，適應ERS，如果這些目標在一定時間內未實現(xiàn)或中斷，UPR就會誘導細胞凋亡[2]。在正常情況下，這3個蛋白通過與一種分子伴侶——結合免疫球蛋白蛋白質（BiP/GRP78）相結合并在內質網(wǎng)內處于無活性狀態(tài)。然而，當細胞處于ERS狀態(tài)時，BiP就會與這些內質網(wǎng)跨膜蛋白分離，轉而與累積的未折疊蛋白或錯誤折疊蛋白相互作用并激活 UPR[3]。PERK與BiP分離后胞質區(qū)域被活化并介導轉磷酸作用，磷酸化翻譯起始因子2α（eIF2α），抑制翻譯，并導致細胞周期停滯[4]?；罨腁TF6易位到高爾基體，隨后被高爾基體固有的2個蛋白酶——位點1蛋白酶（site-1protease，S1P）和位點2蛋白酶S2P[5]裂解，產生一個相對分子質量為50 000的bZIP類轉錄因子（ATF6p50），其進入細胞核與內質網(wǎng)應激反應元件（ERSE）啟動子相結合參與UPR的調節(jié)，以誘導ER伴侶的轉錄。IRE1的胞質區(qū)域被活化后特異的剪切一種重要的轉錄因子X-盒結白蛋白1（X-box binding protein 1，XBP1）[6]mRNA，產生蛋白活性更強的XBP1（s），上調內質網(wǎng)分子伴侶蛋白的表達，誘導UPR，從而形成功能性的轉錄因子，剪接型XBP1（XBP1s），其激活能促進含ERSE的UPR靶分子的基因轉錄，涉及錯折疊蛋白輸出和降解[7]。

長期或大量的ERS會導致細胞凋亡。UPR通過PERK、ATF6和IRE1的幾個下游通路，包括c-Jun N端激酶（JNK）和C/EBP同源蛋白質（CHOP），這將導致抗細胞凋亡的線粒體蛋白Bcl-2的表達下調[8]。此時這種蛋白質會反過來激活促凋亡因子，并導致細胞死亡。

2 IRE1 α-XBP1 信號通路與炎性反應

IRE1有IRE1α和IRE1β 2個同源體，IRE1α是目前研究最多的一條通路，在體內廣泛存在，也是內質網(wǎng)最基本的應激感受因子，是處理XBP1轉錄因子mRNA的內切核糖核酸酶。IRE1α是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶和核糖核酸內切酶，包含N端的可以感受內質網(wǎng)腔異常蛋白刺激的跨膜結構域（NLD）、C端具有激酶活性的Kinase結構域及核酸內切酶活性的RNase結構域[7]。當細胞處于ERS下，BiP被釋放并結合未折疊的蛋白質，同時IRE1α內質網(wǎng)腔的結構域發(fā)生二聚化，激活胞質的蛋白激酶域，進而發(fā)生自身磷酸化作用，進一步激活特定位點羧基末端具有核糖核酸內切酶活性的RNase結構域，從而特異的剪切一種重要的轉錄因子XBP1 mRNA。在哺乳動物細胞中，未剪接XBP1蛋白（XBP1u）有表達，但是非常不穩(wěn)定易被蛋白酶體降解，因此，其在正常細胞中一般檢測不到[9]；IRE1α剪接XBP1 mRNA的26位核苷酸內含子，導致mRNA的密碼子讀碼框移位并在羧基末端生成一種新的蛋白活性更強的XBP1（s），能促進含ERSE的UPR靶分子的基因轉錄，上調內質網(wǎng)相關蛋白降解（ER-associated degradation，ERAD）[10]和減輕內質網(wǎng)的蛋白負荷有利于內質網(wǎng)重新建立動態(tài)平衡[11]。

越來越多的研究表明，ERS可誘導多種炎癥因子的表達，導致炎性反應和炎癥相關疾病的發(fā)展[12]，包括NFκB、JNK活性氧、白介素6（IL-6）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）。IRE1α可介導促凋亡信號，如TNF受體相關因子2（TRAF2）和凋亡信號調節(jié)激酶1（ASK1）/JNK等引起凋亡信號的募集，導致自吞噬，胰島素抗性和細胞凋亡。TRAF2可招募IκB激酶（IκB kinase，IKK），促進核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）介導炎癥[13]。IRE1α激活的NFκB和JNK 2個途徑可影響游離膽固醇誘導的活化和TNF-α及IL-6的產生[14]。而內皮細胞中氧化脂激活UPR和炎癥基因的表達依賴于ATF4和XBP1[15]。促凋亡蛋白Bcl-2的激活可導致鈣釋放，蛋白酶活化引起線粒體去極化和活性氧基團（ROS）的生成增加[16]，以及caspase 4的激活并伴隨JNK調節(jié)凋亡。有研究證實，Bcl-2蛋白這種通過調節(jié)鈣平衡誘導細胞凋亡的機制也與ERS有關，特別是IRE1α信號通路；此外，IRE1/ XBP1上調TLR基因的表達誘導炎性反應，還可能通過調節(jié)炎性反應的強度和持續(xù)時間促進炎癥過程[17]。

4 IRE1α-XBP1信號通路與乙型病毒性肝炎

HBV感染是一個嚴重的世界性健康問題，其可能引起急慢性肝炎、肝硬化和肝細胞癌（HCC）。大量研究表明，HBV相關蛋白及病程中產生的炎癥和氧化應激均可觸發(fā)ERS[18-20]。HBV還可激活內質網(wǎng)相關蛋白降解（ERAD）通路，反過來降低包膜蛋白的數(shù)量，為緩解ERS起著重要的作用[21]。HBV基因組含有4個重疊編碼DNA聚合酶的開放閱讀框（ORF），主要編碼乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）、乙型肝炎病毒核心抗原（HBcAg）、X蛋白（HBx）及S蛋白（HBs）。HBx在HBV復制過程中起著重要作用，是一種多功能調控蛋白，可以直接或間接對病毒的復制與增殖、宿主細胞的基因表達與調控、細胞的凋亡與癌變等過程產生廣泛影響[22]。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)，HBV能夠通過HBx的表達引起ERS，激活UPR的ATF6和IRE1-XBP1兩條通路，可能會促進HBV的復制和在肝細胞中的表達，并有助于肝病的發(fā)生，甚至HCC的發(fā)展[24]。另一方面，HBx與堿性亮氨酸拉鏈（bZIP）結構類轉錄因子如ATF2、ATF6和CREB相互作用。XBP1屬于bZIP類家族，所以也有可能HBx結合XBP1從而激活或共同激活它們以提高轉錄活力。XBP1敲除小鼠實驗表明，XBP1為肝細胞生長和分化所必需的[25]。在肝癌組織和肝癌細胞株HepG2和Huh7中也觀察到XBP-1剪接活動[26]。所以HBx蛋白可能參與HBV在肝細胞中的復制和持續(xù)表達[27]。HBx蛋白激活XBP1通路可能是HBV相關疾病發(fā)病包括肝癌發(fā)展的新機制。

HBsAg主要包括大、中、小3種蛋白，由前S1、前S2和S基因轉錄合成。HBsAg在肝細胞內的聚集會誘發(fā)ERS[28]。HBV表面大蛋白（hepatitisB virus large surface protein，LHBs）與ERS的關系最為密切，是病毒形成完整外膜的重要標志，與病毒復制密切相關，LHBs的過度表達在肝細胞內質網(wǎng)積聚是導致ERS的關鍵因素，并與肝細胞毒性甚至肝癌相關[29]。

此外，大量研究表明，前S1、前S2基因突變病毒可引起LHBs在內質網(wǎng)聚集和HBV顆粒組裝障礙，誘導GRP78表達增加[29]，而增加Hep G2細胞中GRP78的表達抑制HBV的復制，GRP78被證實為HCC癌變相關基因[30]。S蛋白是HBV的包膜蛋白，與病毒進入細胞有關，preS蛋白在細胞中的表達也可以引起ERS，有關研究顯示，IRE1-α和XBP1的過度表達均會激活HBV S啟動子[31]，從而恢復細胞內HBsAg 3種蛋白的比例平衡，維持HBV顆粒的組裝[31]。Lazar等[21]發(fā)現(xiàn)，HBV可以激活ERAD通路，調節(jié)病毒及亞病毒顆粒的形成，反而降低了包膜蛋白的數(shù)量，這給緩解ERS起著重要作用。因此，HBV具有利用ERS相關的UPR通路來調節(jié)自身病毒復制和表達的能力。

4 小 結

相對于健康人，HBV的慢性感染者患肝癌及肝壞死的風險更大。肝細胞富含內質網(wǎng)，具有很強的蛋白質合成能力，因此，UPR/ERSR在預防或介導HBV的病理學改變方面具有重要作用。盡管可對HBV ERS相關信號因子的調控情況進行實驗鑒定，HBV與ERS的相關研究也在迅速增多，但IRE1α-XBP1信號通路在HBV及其相關肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展中的作用仍有待全面認識。人類對于疾病的認識最終目的在于預防和治療疾病，目前乙型肝炎最主要的治療機制就是干擾或阻斷HBV在宿主肝細胞內復制，闡明ERS的主要信號通路IRE1α-XBP1對HBV病毒顆粒復制水平的影響，對研發(fā)新的HBV靶向細胞藥物及確定慢性感染具有重要意義，通過IRE1α-XBP1信號通路調控ERS及其隨之帶來的細胞損傷可能是新的治療方針。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.23.020

A

1009-5519（2015）23-3582-04

2015-09-15）

李祥柱（1986-），女，重慶九龍坡人，碩士研究生，主要從事血液免疫相關研究；E-mail：xiangzhu.li@qq.com。

彭代雄（E-mail：ivan7778@sina.com）。