張淑華， 遲宏罡， 鄭學寶

廣東醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣東 東莞 523808

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種病因不明的腸道慢性非特異性炎癥疾病，主要包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)兩種類型[1]，通常累及回腸、直腸、結腸。臨床表現(xiàn)為腹瀉、腹痛，甚至可有血便。UC是大腸黏膜層和黏膜下層的連續(xù)性炎癥，通常先累及直腸，逐漸向全結腸蔓延。CD可累及全消化道，為非連續(xù)性腸壁全層炎癥，最常累及部位為末端回腸及鄰近右側結腸。流行病學研究[2]表示，盡管IBD在全世界發(fā)病的地域性很大，但其發(fā)病率不斷攀升[3]，一直受到人們的關注和重視。雖然IBD的病因和發(fā)病機制仍不清楚，但許多研究表明，其與遺傳易感性、環(huán)境、腸道微生物菌群、免疫系統(tǒng)有關[4-5]。IBD常被一些細胞因子如白細胞介素(IL)、干擾素調控，而這些炎癥因子通過JAK/STAT信號通路發(fā)揮作用。本文就JAK/STAT信號通路在IBD發(fā)病中的作用作一概述。

1 JAK/STAT信號通路的結構和傳導

JAK/STAT途徑是參與IBD的許多關鍵細胞因子信號傳導的主要傳導途徑。細胞因子與相應受體的結合可以激活相關的JAK激酶，其選擇性地磷酸化STAT，活化的STAT轉移到細胞核并在靶基因的轉錄中起關鍵作用[6]。

1.1 JAKJAK是一種非受體型酪氨酸蛋白激酶(PTK)，家族成員包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2[7]。它們的長度>1 000個氨基酸，分子量為120～140 kDa。家族的三個成員(JAK1、JAK2和TYK2)普遍表達，而JAK3主要在造血細胞中表達[8]。該族成員有7個同源區(qū)(JH1～7)，其中JH1區(qū)為激酶區(qū)，JH2區(qū)為偽激酶區(qū)。與其他PTK不同，JAK內無Src同源區(qū)2(SH2)結構，因其既能催化與之相連的細胞因子受體發(fā)生酪氨酸磷酸化，又能磷酸化多種含特定SH2區(qū)的信號分子從而使其激活，故稱之為Janus。Janus激酶家族JAK1、JAK2、JAK3和TYK2受許多細胞因子的調節(jié)，包括IL、干擾素和激素如促紅細胞生成素、血小板生成素和生長激素[9]。它們與不同的細胞因子受體結合并激活信號傳導和STAT家族的特定成員作為下游效應子，因此關鍵地參與許多基本過程，包括免疫細胞發(fā)育和信號傳導、細胞生長、細胞凋亡、干細胞維持和造血。JAK1/3信號傳導參與炎癥性疾病的發(fā)病機制，而JAK1/2信號傳導參與幾種惡性腫瘤的發(fā)展，包括白血病、淋巴瘤及骨髓增生性腫瘤[10]。

1.2 STATSTAT家族由7個成員組成，包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6，其大小為750～850個氨基酸[11]。STAT含有SH2和SH3結構域，可與特定的含磷酸化酪氨酸的肽段結合。SH2結構域是STAT活化和功能的基本特征，將蛋白質與酪氨酸磷酸化受體亞基對接。當STAT被磷酸化后，發(fā)生聚合成為活化的轉錄激活因子形式，進入胞核內與靶基因結合，促進其轉錄。但結構不包括分子的氨基和羧基末端部分。另外，STAT2和STAT1在配體結合之前與未活化的非磷酸化IFNAR結合，然后與受體結合的STATs由JAKs在保守的酪氨酸殘基上磷酸化，且SH2結構域通過相互的磷酸酪氨酸/SH2相互作用介導二聚化，因此，STAT-SH2域對于與激活JAK的關聯(lián)也很重要。

1.3 JAK/STAT信號通路的傳導JAK/STAT通路在配體與細胞因子(如IL)受體結合后，該受體建立構象變化，使JAK進入受體的近端結合位點，JAK磷酸化細胞因子受體細胞質結構域上的酪氨酸殘基，從而轉為信號分子激活信號傳導及轉錄激活蛋白STAT使其磷酸化直接導致基因的表達。具有SCR同源性的STAT能夠將這些磷酸酪氨酸殘基的2個結構域募集到受體中。在STAT磷酸化和活化后，STATs形成同源或異源二聚體，可以轉移到細胞核并激活靶基因的轉錄[12]。STAT的SH2結構域(信號傳導和轉錄激活因子)與受體磷酸酪氨酸結合，從而促進Janus激酶的STAT磷酸化并隨后激活。STAT二聚體易位至細胞核，參與數(shù)千種蛋白質表達的調節(jié)以啟動參與細胞周期調節(jié)、細胞凋亡和蛋白酶體降解的效應基因的轉錄[13]。在JAK2的情況下，募集STAT3和STAT5并直接磷酸化，而TYK2主要通過STAT4和STAT1磷酸化起作用[14]。

2 JAK/STAT與IBD

2.1 JAK/STAT與UCJAK/STAT信號通路在IBD發(fā)病機制中起重要作用，如控制維持黏膜免疫系統(tǒng)和Th細胞的發(fā)育和分化[15]。在UC中，固有層T細胞向Th2細胞的分化由IL-4介導，它產(chǎn)生Th2型細胞因子IL-4、IL-5和IL-13，幼稚T細胞是通過JAK1-JAK3發(fā)出信號并激活STAT6。IL-5是嗜酸性粒細胞活化的關鍵介質，它通過JAK2和激活STAT3-STAT5-STAT6的信號傳導并促進B細胞生長。IL-13促進纖維化并誘導腸上皮細胞中的細胞凋亡和緊密連接的降解，即IL-5、IL-13均不直接通過JAK/STAT信號通路參與UC的發(fā)病[16]。Barrett等[17]研究發(fā)現(xiàn)，與UC相關的rs10758669風險位點位于JAK2區(qū)域。在模式識別受體(pattern-recognition receptor，PRR)誘導UC的模式中，其抗炎細胞因子隨著JAK2表達的降低而逐漸降低。PRR誘導的炎癥因子如IL-10、IL-4、IL-22分泌的減少依賴JAK調節(jié)炎[18]，從而改善UC。JAK3缺陷小鼠的結腸炎被認為是腸屏障缺陷導致的。JAK3敲除(KO)小鼠模型，表現(xiàn)出IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-15的傳導缺陷，IL-6和IL-17A水平升高及嚴重的免疫缺陷，屏障功能缺陷導致UC[19-20]。在UC患者中發(fā)現(xiàn)STAT1的表達增加，尚未發(fā)現(xiàn)STAT2在腸道炎癥中的重要參與[21]。Suzuki等[22]給葡聚糖硫酸鈉鹽(DSS)誘導的小鼠敲除IL-6基因后，結腸炎嚴重程度和活化的STAT3水平均明顯降低，且IL-22激活STAT3以促進腸上皮細胞(IEC)穩(wěn)態(tài)和組織愈合，這說明STAT3的活化是結腸炎癥持續(xù)存在的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，UC患者的腸炎樣本中IL-9 mRNA表達顯著增加，IL-9R在腸上皮細胞上過表達，并且誘導STAT5活化，其研究結果提示IL-9通過JAK/STAT通路參與UC的發(fā)病[23]。

2.2 JAK/STAT與CDKaur等[24]通過臨床、血清學和遺傳變量調查發(fā)現(xiàn)，JAK-STAT途徑與CD遺傳變異有關。CD患者結腸黏膜T細胞中可發(fā)現(xiàn)活化的STAT3[25]，其基因組危險的因子除STAT3外還有JAK2區(qū)域[26-27]。當用組織特異性STAT3血細胞生成期間缺失的小鼠進行實驗時，發(fā)現(xiàn)小鼠在出生后4～6周內死亡，它們的小腸和大腸中均有CD樣炎癥表現(xiàn)[28]。病理生理學家認為，CD與Th1細胞介導的過量細胞因子活性有關[29]。IL-12是啟動Th1介導的炎癥反應的關鍵細胞因子[30]。這與Bevivino等[31]研究結果一致：IL-23和IL-12是CD中靶向的致病細胞因子，可誘導或促進促炎性Th1和Th17細胞的產(chǎn)生，且通過JAK/STAT信號通路發(fā)揮作用，在該通路中JAK2和JAK1或TYK2介導IL-12細胞因子受體家族相關STAT的磷酸化[32]，進而導致炎癥的進展。這與STAT4和IL-23-Th17途徑參與炎癥疾病的發(fā)展相符合[33]。STAT1可以被JAK1和JAK2或JAK1和TYK2磷酸化，通過IFN-γ受體和相關受體家族的信號傳導[34]，這對CD發(fā)生、發(fā)展具有特殊意義，因為與作為啟動因子IL-12不同的是，IFN-γ是Th1細胞的重要效應細胞因子[35]。即這些異?；顒拥募毎蜃釉谕ㄟ^JAK/STAT通路啟動和效應Th1從而參與CD的發(fā)生。

3 JAK抑制劑與IBD

JAK參與許多必需的細胞因子信號傳導使JAK抑制劑成為炎癥性疾病的潛在治療藥物。JAK的抑制劑激活改變T細胞、自然殺傷細胞和樹突狀細胞，降低了免疫反應，阻斷了與炎癥激活有關的多種細胞因子的信號傳導[36]，且激酶抑制劑是口服給藥的小分子，使得其在治療UC上備受關注。目前正在臨床試驗中評估多種JAK抑制劑，并開發(fā)了幾種化合物[37]。如第一代抑制劑Tofacitinib，是一種JAK1/3抑制劑，經(jīng)FDA批準用于治療類風濕性關節(jié)炎，經(jīng)過臨床試驗現(xiàn)已被批準用于中-重度活動性UC[38-39]。在中-重度活動性UC患者中，Tofacitinib作為誘導和維持治療比安慰劑更有效，只要使用數(shù)周就能改善并維持患者的生活質量[40-41]。Filgotinib是JAK1的特異性抑制劑，屬于第二代JAK抑制[42]。在臨床試驗中，F(xiàn)ilgotinib在活動性CD患者中誘導臨床緩解治療較安慰劑更優(yōu)異，且其安全性在可以接受的范圍內[43]，但該抑制劑的長期應用及其安全性、穩(wěn)定性目前尚處于臨床研究階段。

綜上所述，JAK/STAT信號通路通過參與許多細胞因子和生長因子的信號傳導參與IBD的發(fā)生、發(fā)展，并在治療IBD中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前IBD治療較為傳統(tǒng)保守，以氨基水楊酸抑制劑、糖皮質激素及免疫抑制劑為主。JAK抑制劑可以有效地阻斷或抑制IBD的發(fā)生及進展，將會成為IBD新的治療方法。我們應對JAK/STAT信號通路進行深入的研究，明確其在IBD中的作用機制，這有助于提高我們對IBD的認識，并為未來IBD療法的新機制提供理論依據(jù)及新思路。