综述:结核病中JNK信号通路的失调:机制与治疗策略

【字体: 时间:2025年11月27日 来源:Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 4.8

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  结核分枝杆菌通过调控JNK信号通路影响宿主免疫、代谢及细胞死亡机制,并利用效应蛋白抑制JNK活性实现免疫逃逸。该通路在炎症反应、自噬及铁依赖性细胞死亡中起关键作用,靶向JNK的抑制剂(如SP600125)可协同抗菌治疗,但需平衡抗炎与免疫保护。未来需探索JNK亚型特异性调控及多组学整合研究,优化临床治疗策略。

  
结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)感染引发的结核病(tuberculosis, TB)仍是全球公共卫生领域的重要挑战。近年来,关于JNK信号通路在结核病病理机制中的研究取得了显著进展。JNK作为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的关键成员,通过调控炎症反应、细胞凋亡、自噬及代谢重编程等途径参与宿主抗感染免疫。然而,Mtb通过分泌效应蛋白(如PtpA、LprG)或改变宿主代谢微环境,可抑制或过度激活JNK通路,从而逃避免疫清除并促进疾病进展。本文系统综述了JNK信号通路在结核病中的核心作用及潜在治疗靶点。

### 一、JNK信号通路的生理功能与病理意义
JNK通路通过三级激酶级联反应(MAP3K→MAP2K→JNK)将胞外刺激信号(如病原体相关分子模式PAMPs)传递至细胞核内,调控c-Jun、ATF2等转录因子活性,进而影响基因表达谱。在生理状态下,JNK介导的促炎反应可清除病原体,但持续激活会导致组织损伤和免疫抑制。这种双重性在结核病中尤为显著:适度激活的JNK通路促进Mtb清除,而过度激活或抑制均会破坏宿主-病原体平衡。

### 二、Mtb对JNK通路的调控机制
1. **效应蛋白介导的JNK抑制**
Mtb分泌的PtpA(磷酸酶)通过直接结合JNK抑制其活性,而LprG等膜蛋白则通过干扰TLR2受体-TRAF6信号轴间接抑制JNK。这些机制导致宿主巨噬细胞中iNOS、TNF-α等促炎因子表达下调,削弱抗菌能力。值得注意的是,PtpA还能与TRIM27竞争结合,阻断其介导的JNK激活,从而抑制Mtb诱导的巨噬细胞凋亡。

2. **代谢重编程与JNK的协同作用**
Mtb感染促使宿主巨噬细胞从氧化磷酸化转向糖酵解,这一过程依赖JNK1磷酸化PFK-1(磷酸果糖激酶-1),激活糖代谢关键酶。然而,持续的高JNK活性会导致胰岛素抵抗和酮症酸中毒(DKA),形成结核病与代谢紊乱的恶性循环。临床数据显示,DKA患者结核病发病率显著升高,提示JNK通路可能通过调控铁代谢(如TfR1表达)和抗氧化防御(如Nrf2抑制)影响疾病进展。

### 三、JNK通路在结核病病理过程中的多维作用
1. **免疫应答的双向调节**
JNK通过影响T细胞分化(如抑制Th2型免疫应答)和巨噬细胞极化(M1型促炎向M2型抗炎转变),在结核病早期阶段协助清除病原体,但在慢性感染中过度激活会引发持续性炎症反应。研究显示,结核病患者血清IL-4水平升高与JNK通路抑制相关,这可能与Mtb分泌效应蛋白诱导的免疫耐受有关。

2. **细胞死亡途径的复杂调控**
JNK通过两种途径介导巨噬细胞死亡:一方面,磷酸化Bax和Bcl-2促进线粒体凋亡;另一方面,激活c-Myc增强自噬。Mtb通过Eis蛋白抑制自噬,同时诱导JNK依赖的ROS爆发,导致两种细胞死亡途径的异常激活。例如,H37Ra毒力株通过JNK介导的ROS积累促进巨噬细胞凋亡,而H37Rv则通过抑制JNK诱导M2型极化实现免疫逃逸。

3. **铁代谢与铁依赖性细胞死亡的关联**
JNK通过上调转铁蛋白受体1(TfR1)促进铁吸收,增强脂质过氧化(ferroptosis)。研究发现,结核病患者肺组织铁含量与炎症程度正相关,而JNK抑制剂可显著降低TfR1表达和脂质过氧化水平。值得注意的是,Mtb利用宿主铁代谢系统维持自身生存,如通过铁依赖的羟基丁酸代谢支持在低氧环境中的增殖。

### 四、靶向JNK通路的潜在治疗策略
1. **JNK抑制剂的应用与挑战**
现有JNK抑制剂(如SP600125)在体外实验中可有效抑制Mtb复制,但体内应用面临选择性不足和毒性问题。例如,CC-930因肝毒性被终止临床试验,而SP600125纳米制剂在脑肿瘤模型中表现出靶向递送优势,提示载体优化可能提升其在结核病治疗中的效果。研究还发现,JNK抑制剂与抗生素联用可产生协同效应,如SP600125与RocA(翻译抑制剂)联用显著增强巨噬细胞清除Mtb能力。

2. **多靶点联合治疗的可能性**
由于Mtb通过调控JNK上下游通路(如NF-κB、p38)实现免疫逃逸,联合靶向多个MAPK通路可能更有效。例如,SQ109(抗结核药)激活p38和JNK通路促进M1型巨噬细胞分化,而JNK抑制剂可缓解其过度炎症反应。AI辅助的药物重定位策略(如Halicin)也展现出潜力,未来可通过计算模型筛选对JNK亚型(如JNK1/2)具有选择性且低毒性的化合物。

3. **时序精准给药模式**
临床前研究显示,结核病治疗的不同阶段需调整JNK通路干预策略:早期激活JNK可增强免疫应答,而晚期则需抑制过度炎症。基于生物标志物(如ATF2磷酸化水平)的精准分阶段治疗可能减少组织损伤。此外,针对Mtb分泌蛋白(如PtpA)的JNK激活剂开发,可能通过逆向信号通路增强宿主免疫。

### 五、现存问题与未来研究方向
1. **分子机制不明**
尽管已证实JNK与自噬、铁代谢的关联,但其具体调控网络(如JNK isoform特异性作用)仍不清晰。单细胞测序和空间转录组学技术有望解析不同免疫细胞亚群中JNK通路的动态变化。

2. **治疗窗口与毒性平衡**
JNK抑制剂需在“过度炎症”与“免疫抑制”之间找到平衡点。动物模型显示,短期JNK抑制可减轻肺纤维化,但长期使用可能削弱记忆T细胞功能。开发可调控剂量的缓释系统或组合疗法(如JNK抑制剂与免疫检查点激活剂联用)或可解决此问题。

3. **临床转化瓶颈**
目前仅少数JNK抑制剂进入临床前阶段,其生物利用度、细胞穿透能力及与现有抗结核药物(如利福平、异烟肼)的相互作用尚未明确。纳米载体技术(如脂质体包裹JNK抑制剂)和人工智能辅助的化合物优化(如基于JNK2结构域的靶向设计)是突破方向。

### 六、总结与展望
JNK信号通路在结核病中呈现“双刃剑”效应:适度激活促进Mtb清除,但持续过度激活或抑制均会导致免疫失衡。未来研究需重点关注:① JNK亚型(JNK1/2/3)在巨噬细胞分化中的特异性作用;② Mtb效应蛋白与宿主JNK抑制蛋白(如PPM1A)的相互作用机制;③ 结合代谢组学和空间多组学解析JNK通路与宿主铁代谢、线粒体自噬的协同调控网络。通过整合精准医学技术(如JNK活性动态监测)和新型递送系统,有望开发出针对结核病慢性炎症、免疫耗竭和耐药性的创新疗法,为“终结结核病”战略提供关键技术支撑。
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