方 翔 王 民 陳 濤 姚 靜

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 山東濟(jì)寧 272067）

炎癥是機(jī)體對(duì)抗損傷性因子而發(fā)生的一系列防御反應(yīng)，是損傷和抗損傷的統(tǒng)一過(guò)程。近年來(lái)，炎癥性疾病發(fā)病率逐年提高，例如，自身免疫性甲狀腺炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。某些炎癥還會(huì)發(fā)展為癌癥，例如，炎癥性腸病誘發(fā)結(jié)直腸癌、肥胖相關(guān)炎癥誘發(fā)乳腺癌等。在這些炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程中，S1P-STAT3 信號(hào)通路發(fā)揮了重要作用。本文系統(tǒng)闡述了S1P-STAT3 通路在多種炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展中的作用，并深入研究了S1P 與STAT3 的相互關(guān)系，為臨床抗炎新藥的研發(fā)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)與用藥指導(dǎo)。

1 S1P-STAT3 信號(hào)通路

1- 磷酸鞘氨醇（sphingosine -1-phosphate，S1P）是一種脂質(zhì)信號(hào)，由鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，SphK1）和鞘氨醇激酶2（sphingosine kinase 2，SphK2）合成，2 種酶分別被17 號(hào)和19 號(hào)染色體編碼，在心血管生理學(xué)和病理學(xué)、炎癥和腫瘤等方面發(fā)揮作用。鞘氨醇可調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、血管張力、內(nèi)皮功能和完整性，以及淋巴細(xì)胞的遷移，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的失衡與高血壓、內(nèi)皮功能障礙、心血管疾病、炎癥及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1]。S1P 在血液和淋巴液中的含量比較豐富，但在組織液中的含量很低，這就形成了組織液和血液、淋巴液之間的S1P 濃度梯度。這種濃度梯度導(dǎo)致了T 淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等的遷移[2]。S1P 受體（S1P receptor，S1PR）耦聯(lián)G 蛋白亞基，有5 個(gè)亞型，分別為S1PR1～S1PR5[3]。S1PR1～S1PR3 主要表達(dá)于心血管系統(tǒng)，S1PR4 表達(dá)于淋巴系統(tǒng)，S1PR5 在免疫和神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)。S1P 濃度還受SphK 和S1P 裂解酶的調(diào)控，通過(guò)增加或減弱相應(yīng)酶的活性，調(diào)節(jié)血液中S1P的濃度，從而達(dá)到研究和治療疾病的目的[4]。有研究表明，S1P 還可通過(guò)與細(xì)胞表面的S1PR 結(jié)合，使受體內(nèi)陷，誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞的分化、募集和歸巢，從而達(dá)到免疫調(diào)控的目的[2]。S1P 信號(hào)通路還參與多種自身免疫病的發(fā)生、發(fā)展，例如，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和自身免疫性甲狀腺炎等。

許多鞘脂調(diào)節(jié)子（主要包括神經(jīng)酰胺和S1P）的功能具有十分重要的意義，與癌癥的發(fā)生和發(fā)展都有密切的聯(lián)系[5]。S1P 主要是通過(guò)細(xì)胞表面的S1PR 參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展、細(xì)胞的生長(zhǎng)分化和血管的生成。其中，S1PR1 通過(guò)下游分子STAT3 介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生，尤其是炎癥相關(guān)腫瘤[6]。S1P 和SphK1 在結(jié)腸癌、黑色素瘤、膀胱癌、淋巴瘤、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤中轉(zhuǎn)錄和蛋白的表達(dá)均呈高水平狀態(tài)[7-12]。SphK1也被報(bào)道可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[13-15]。在一些腫瘤中還發(fā)現(xiàn)SphK1 的表達(dá)水平與腫瘤惡性程度、預(yù)后等臨床病理特征[16]及腫瘤分級(jí)有關(guān)。SphK1 的mRNA 在結(jié)腸癌中表達(dá)水平較癌旁結(jié)腸粘膜明顯升高，這些結(jié)果表明，SphK1 可能參與結(jié)腸癌發(fā)生，并可作為腫瘤惡性程度分級(jí)的指標(biāo)[17]。

轉(zhuǎn)錄激活蛋白（signal transducer and activator of transcription ，STAT）是一種能與DNA 結(jié)合的獨(dú)特蛋白質(zhì)家族。STAT 屬于核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，但在靜息細(xì)胞中，STAT 只存在于細(xì)胞質(zhì)中。近年來(lái)受到研究者廣泛重視的STAT3，在細(xì)胞因子和受體的相互作用中充當(dāng)載體，保持信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)的傳遞。它可被多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子［包括干擾素、白介素（interleukin，IL）-5、IL-6、表皮生長(zhǎng)因子和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子等］刺激而介導(dǎo)多種基因的表達(dá)，在促進(jìn)炎癥發(fā)生、細(xì)胞生長(zhǎng)及腫瘤發(fā)生方面具有重要作用。編碼STAT3 的基因位于17 號(hào)染色體，其存在許多特殊序列——DNA 連接區(qū)、酪氨酸同源體（src homology2，SH2）結(jié)構(gòu)區(qū)、羧基末端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域等，這些序列均與其功能密切相關(guān)。細(xì)胞因子與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，通過(guò)一系列反應(yīng)導(dǎo)致STAT3 磷酸化，與SH2 結(jié)構(gòu)區(qū)形成二聚體進(jìn)入細(xì)胞核，誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄，也可調(diào)控生長(zhǎng)因子的活化。此外，STAT3 被激活后可產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔?，抑制STAT3 的過(guò)度表達(dá)，阻斷腫瘤細(xì)胞的過(guò)度增殖，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫能力。

近年來(lái)，大量文獻(xiàn)報(bào)道S1P-STAT 信號(hào)通路在各種疾病中的作用。S1P-STAT1 通路可通過(guò)促進(jìn)干擾素的產(chǎn)生，增強(qiáng)免疫反應(yīng)并參與巨噬細(xì)胞的活化[18-19]。S1P-STAT5 參與白血病的發(fā)生、發(fā)展[20]，S1P-STAT6 參與巨噬細(xì)胞的抗凋亡作用[21]。其中，研究最系統(tǒng)全面地是S1P-STAT3 通路在各領(lǐng)域的作用，涉及到心血管疾病、各種類型的炎癥和癌癥。本文通過(guò)分析和研究S1P-STAT3 信號(hào)通路在炎癥中的相互作用，深入闡述炎癥發(fā)生的機(jī)制，為炎癥的治療帶來(lái)新的突破點(diǎn)，并為臨床用藥及抗炎新型藥物的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，從而使藥物達(dá)到更好的抗炎作用。

2 S1P-STAT3 信號(hào)通路與炎癥

2.1 炎癥性腸病相關(guān)癌癥（colitis-associated cancer，CAC） 炎癥性腸病是結(jié)直腸癌的重要危險(xiǎn)因素。CAC 患者的STAT3 水平高于普通的結(jié)直腸癌患者，可能是由于STAT3 的表達(dá)與炎癥密切相關(guān)[7]。S1P 通過(guò)一個(gè)自分泌信號(hào)環(huán)活化STAT3。SphK1 上調(diào)S1P，作用于突變的腸上皮細(xì)胞，誘導(dǎo)核因子kappa B（nuclear factor-kappa B，NF-κB）和STAT3 的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。最新文獻(xiàn)報(bào)道，S1P 與S1PR1 結(jié)合可上調(diào)腫瘤轉(zhuǎn)移靶部位細(xì)胞的STAT3 水平，在機(jī)體遠(yuǎn)處組織造成易于接受轉(zhuǎn)移腫瘤的環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[22]。S1P-S1PR1-STAT3 信號(hào)通路在腫瘤細(xì)胞和炎癥細(xì)胞之間處于一個(gè)相互作用的惡性循環(huán)，對(duì)于腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移具有非常重要的作用。

此外，SphK1 和S1P 也參與腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 激活NF-κB 的過(guò)程。NF-κB 增強(qiáng)趨化因子的表達(dá)，招募骨髓來(lái)源的免疫細(xì)胞，免疫細(xì)胞分泌IL-6、TNF-α 等炎癥因子，維持腫瘤細(xì)胞的炎癥環(huán)境，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移[23]。 IL-6 激活炎癥腸上皮細(xì)胞STAT3，STAT3 調(diào)節(jié)與炎癥發(fā)生和細(xì)胞增殖有關(guān)的基因，上調(diào)S1PR1 的表達(dá)，促進(jìn)S1P 通路的表達(dá)[24-27]。

目前研究發(fā)現(xiàn)，免疫抑制藥物芬戈莫德（FTY720）作為S1P 的抑制劑，可干擾SphK1-S1PS1PR1 信號(hào)軸以消除NF-κB /IL-6/STAT3 的級(jí)聯(lián)反應(yīng)從而抑制結(jié)、直腸癌的發(fā)展[28]。因此，靶向S1P 信號(hào)和代謝可能是治療炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）的一種新策略，通過(guò)阻斷從炎癥到癌變的進(jìn)展以降低結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)。另有研究表明，哺乳動(dòng)物來(lái)源的食品，也可由正常人體細(xì)胞產(chǎn)生S1P 鞘脂代謝物，可能會(huì)導(dǎo)致IBD和CAC，而從食物中提取的膳食鞘脂類，例如，大豆和植物型鞘脂（sphingadienes）可預(yù)防這些疾病。即飲食中的鞘脂促進(jìn)或抑制CAC 取決于其轉(zhuǎn)化為S1P 的能力，在炎癥性腸病的治療中引入新的靶點(diǎn)，有望成為抑制CAC 的新手段[29]。

2.2 自身免疫性甲狀腺炎（autoimmune thyroiditis，AIT） 研究表明，自身免疫性橋本甲狀腺炎患者和自發(fā)性自身免疫性甲狀腺炎（spontaneous autoimmune thyroiditis，SAT）小鼠模型中，SphK1/S1P/S1PR1 通路表達(dá)異常[30]。S1P 能通過(guò)S1PR1 及其下游信號(hào)通路激活小鼠CD4+T 細(xì)胞中的STAT3。FTY 720 阻斷S1PR1 可降低SAT 小鼠甲狀腺炎和甲狀腺腫瘤的發(fā)生率和嚴(yán)重程度，且呈時(shí)間依賴性。SAT 小鼠體內(nèi)STAT3 相關(guān)和炎癥相關(guān)的細(xì)胞（Th1、Th17 和卵泡T 輔助細(xì)胞等）數(shù)量升高，F(xiàn)TY720 給藥后，相應(yīng)細(xì)胞數(shù)量減少，STAT3 相應(yīng)下調(diào)，STAT3 下游炎癥細(xì)胞因子也相應(yīng)降低。綜上所述，阻斷SphK1-S1P-S1PR1 信號(hào)通路可減輕AIT 的嚴(yán)重程度，這也為AIT 的治療提供了新的治療靶點(diǎn)。

2.3 肥胖相關(guān)炎癥 肥胖患者的特點(diǎn)是胰島素分泌增加和促炎細(xì)胞因子的分泌增加。肥胖后期的脂肪巨噬細(xì)胞甚至可通過(guò)原位增殖，維持脂肪組織內(nèi)的炎癥水平，并持續(xù)釋放多種炎癥因子。由此可見，肥胖是一種全身系統(tǒng)性的慢性代謝炎癥狀態(tài)。研究表明，肥胖乳腺癌患者血清S1P 水平明顯高于非肥胖患者。高脂飲食可上調(diào)SphK1 水平，從而提高血漿S1P 水平，還可提高原發(fā)腫瘤和腫瘤間質(zhì)本身的S1P 水平，為腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供了生存環(huán)境[31]。這些發(fā)現(xiàn)證明鞘脂傳遞信號(hào)可能是預(yù)防肥胖相關(guān)乳腺癌轉(zhuǎn)移的有效靶點(diǎn)。SphK1/S1P/S1PR1 軸與肥胖、慢性炎癥、乳腺癌發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

2.4 自身免疫性腦脊髓炎（experimental allergic encephalomyelitis，EAE） 經(jīng)外周轉(zhuǎn)染LV-S1PR1可改善實(shí)驗(yàn)性EAE 的發(fā)生幾率和嚴(yán)重程度，其防治作用機(jī)制可能與上調(diào)外周S1PR1 的表達(dá)，降低外周S1P 水平，使T 細(xì)胞遷移受阻有關(guān)。另有文獻(xiàn)報(bào)道，磷酸化缺陷型S1PR1［S1PR1（S5A）］的小鼠最終發(fā)展為嚴(yán)重的、以Th17 細(xì)胞分化為主的自身免疫性腦脊髓炎。髓系細(xì)胞S1PR1 水平直接影響神經(jīng)炎癥的嚴(yán)重程度，髓系-S1PR1 信號(hào)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫過(guò)程中具有重要作用[32]。S1PR1 介導(dǎo)的Th17 極化不是T 細(xì)胞固有的效應(yīng)，而是依賴于骨髓細(xì)胞中持續(xù)的S1PR1 信號(hào)。利用S1PR1（S5A）小鼠建立的EAE 模型中活化的S1PR1 可增強(qiáng)骨髓細(xì)胞的抗原遞呈功能。樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞中STAT3相繼發(fā)生磷酸化。促炎單核細(xì)胞通過(guò)調(diào)節(jié)IL-6的表達(dá)促進(jìn)Th17 細(xì)胞的分化和神經(jīng)炎癥的發(fā)生、發(fā)展。髓系細(xì)胞S1PR1 和STAT3 水平在神經(jīng)-免疫系統(tǒng)中共同作用，影響神經(jīng)炎癥的嚴(yán)重程度，也為神經(jīng)炎癥的治療提供了新的靶點(diǎn)。

2.5 腸肌層的局部炎癥反應(yīng) 在大鼠腸道平滑肌（rat intestinal smooth muscle，RISM）細(xì)胞中，S1P促進(jìn)腸肌層的局部炎癥反應(yīng)，這也是術(shù)后腸梗阻形成的重要因素［33］。以往研究報(bào)道，S1P 在TNF-α和NF-κB 的激活中起關(guān)鍵作用，而外源性S1P 誘導(dǎo)早期生長(zhǎng)反應(yīng)-1（early growth response-1,Egr-1）的產(chǎn)生，而Egr-1 主要參與S1P 誘導(dǎo)的IL-1 和環(huán)氧化酶2 的表達(dá)，在術(shù)后腸梗阻中發(fā)揮促炎作用；S1P 也通過(guò)激活STAT3 介導(dǎo)IL-6 的表達(dá)[33]。綜上所述，Egr-1 和STAT 3 協(xié)同介導(dǎo)RISM 細(xì)胞中S1P誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，為術(shù)后腸梗阻的治療提供了新的靶點(diǎn)。

2.6 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA） RA是一種自身免疫炎癥疾病，主要表現(xiàn)為免疫系統(tǒng)攻擊滑膜關(guān)節(jié)組織。在成骨細(xì)胞中，S1P 通過(guò)S1PR1 和JAK/STAT3 信號(hào)通路促進(jìn)IL-1β 的表達(dá)[34]。IL-1β 是RA 發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵炎癥因子。在成骨細(xì)胞中，高表達(dá)的S1P 促進(jìn)IL-1β 的表達(dá)，這種促進(jìn)作用可被小干擾RNA（miRNA）通過(guò)拮抗S1PR1 所降低。此外，S1P 也可增強(qiáng)JAK 和STAT3 的分子級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而促進(jìn)IL-1β 的表達(dá)。2.7 心臟炎癥、肥厚和心肌重構(gòu) S1P 介導(dǎo)心血管系統(tǒng)的多種病理生理反應(yīng)。心臟SphK1/S1P/S1PR1 信號(hào)通路在心肌細(xì)胞促炎癥反應(yīng)調(diào)控中起重要作用，而SphK2 是病理性S1P 信號(hào)的內(nèi)源性抑制因子。通過(guò)抑制SphK1 活性或增強(qiáng)SphK2 活性靶向SphK1/S1P/S1PR1 軸可能是治療缺血性心力衰竭的潛在策略。心肌梗死模型小鼠體內(nèi)，S1P 顯著升高，并伴有SphK1 和S1PR1 表達(dá)顯著上調(diào)，如果抑制S1P 的產(chǎn)生或使用S1PR1 功能性拮抗劑會(huì)改善慢性心臟炎癥，進(jìn)而改善心肌梗死后的心臟重構(gòu)和功能障礙，相反，干擾S1P 的降解，會(huì)加重疾病的進(jìn)展[35]。SphK1/S1P/S1PR1 信號(hào)軸與持續(xù)的NF-κB/STAT3 激活、慢性心臟炎癥和心肌梗死后心力衰竭進(jìn)展有關(guān)[36]。S1PR1 在心臟成纖維細(xì)胞中促進(jìn)心臟重構(gòu)，血管緊張素II、血管緊張素Ⅰ型受體和IL-6/STAT3 信號(hào)通路參與此過(guò)程：在過(guò)表達(dá)S1PR1 的轉(zhuǎn)基因小鼠12 周齡時(shí)出現(xiàn)雙心室肥大，24 周齡時(shí)出現(xiàn)彌漫性間質(zhì)纖維化；轉(zhuǎn)基因小鼠中分離出的成纖維細(xì)胞顯示血管緊張素II 的生成增強(qiáng)，反之刺激了IL-6 的釋放，而使用IL-6 抗體后會(huì)抑制心臟中的STAT3 磷酸化，防止心肌肥厚的發(fā)生[37-38]。在心肌缺血再灌注損傷中STAT3 仍發(fā)揮一定作用，S1P 通過(guò)STAT3 通路減輕線粒體功能障礙，從而保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺血再灌注損傷[39-40]。

3 總結(jié)與展望

本文以結(jié)腸炎、神經(jīng)炎、自身免疫性甲狀腺炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等為例，闡述了S1P-STAT3通路對(duì)于炎癥發(fā)生、發(fā)展的重要性，它們相互促進(jìn)與激活，共同作用于炎癥反應(yīng)的各個(gè)方面，已成為治療各類炎癥的新靶點(diǎn)。S1P-STAT3 通路在不同的炎癥中有各自不同的機(jī)制（表1），但仍具有相似之處，如圖1 所示：SphK1-S1P-S1PR1 信號(hào)通路在炎癥反應(yīng)中能引起TNF-α 和IL-6 的分泌增加，進(jìn)而引起NF-κB 和STAT3 的水平增加，STAT3 作為重要的炎癥因子，促進(jìn)了炎癥的發(fā)生。反之，STAT3 也可促進(jìn)S1PR1 表達(dá)增加，NF-κB 又可促進(jìn)炎癥因子分泌，從而加重炎癥的嚴(yán)重程度，形成環(huán)狀信號(hào)通路。盡管如此，對(duì)于S1PSTAT3 的研究探索還未止步，S1P 和STAT3 信號(hào)通路對(duì)于人體各類炎癥的作用還需要深入研究。其中，對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫和神經(jīng)炎癥研究較少，還需大量研究以強(qiáng)化證明S1P-STAT3 信號(hào)通路在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的雙重作用。

圖1 S1P-STAT3 信號(hào)通路在炎癥與腫瘤中的作用

表1 S1P-STAT3 信號(hào)通路與炎癥

S1P-STAT3 信號(hào)通路在炎癥發(fā)生和發(fā)展、腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移、心肌肥厚等方面的作用和機(jī)制已逐漸被發(fā)現(xiàn)。如何真正以該通路為靶點(diǎn)治療應(yīng)用于臨床，使患者受益，是當(dāng)今最重要的問題。在炎癥治療方面，期望開發(fā)出更多的靶向S1PSTAT3 信號(hào)通路的特異性抗炎藥物，減少S1P 的產(chǎn)生，減少因STAT3 造成的炎癥反應(yīng)和腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到更準(zhǔn)確更有效地治療病人的目的。此外，以該通路作為腫瘤治療的靶點(diǎn)，可阻止炎癥向癌癥的惡性轉(zhuǎn)化，減少并發(fā)癥的發(fā)生，從而治愈更多病人。