林 婷 林 青（福建中醫(yī)藥大學附屬人民醫(yī)院，福州 350004）

系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）是一種以多器官、多組織損害為主要特征的慢性自身免疫性疾病。狼瘡腎炎（lupus nephritis，LN）是SLE最常見且最嚴重的并發(fā)癥，可顯著降低SLE患者的生存率［1-2］。LN的主要病理表現(xiàn)是大量免疫復合物（包括IgG、IgM、補體C3等）沉積在腎小球及其系膜區(qū)，并誘發(fā)炎癥細胞的活化與浸潤［3］。目前研究顯示LN與多種細胞因子及其免疫信號通路異常相關。Janus激酶（Janus kinase，JAK）/信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）信號通路（簡稱JAK/STAT信號通路）參與調(diào)節(jié)多種細胞因子的生物學功能，可能與LN存在聯(lián)系。本文回顧JAK/STAT信號通路結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)導過程，闡述其在LN發(fā)生發(fā)展中的作用以及通過阻斷該信號通路治療LN的研究進展，以期對LN發(fā)病機制研究及治療有所幫助。

1 JAK/STAT信號通路結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)導過程

1.1 JAK家族成員及結(jié)構(gòu)JAK家族是一類存在于細胞內(nèi)的非受體型酪氨酸蛋白激酶，含有1 100多個氨基酸，分子量約120～140 kD［4］。在哺乳動物體內(nèi)JAK家族包含4個成員：JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。所有的JAK都包含7個同源區(qū)（JH1-7），并由同源區(qū)組成4個結(jié)構(gòu)域：C端的JH1、JH2、SH2和N端的FERM。JH1是激酶結(jié)構(gòu)域，具有磷酸轉(zhuǎn)移酶的活性；JH2是假激酶結(jié)構(gòu)域，不具有催化功能，主要在受體誘導JAK活化的過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用［5］；SH2主要負責穩(wěn)定酶的結(jié)構(gòu)；FERM介導激酶與細胞因子受體的結(jié)合，可正向調(diào)節(jié)激酶的催化活性［4］。JAK存在于細胞質(zhì)中，可選擇性與不同細胞膜上受體相結(jié)合，通過磷酸化自身或鄰近的酪氨酸殘基來傳遞信號，包括STAT［6］。

1.2 STAT家族成員及結(jié)構(gòu)STAT是一類可以與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)，由750～850個氨基酸組成，分子量約84～113 kD。STAT家族包含7種蛋白：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6［7］。它們的結(jié)構(gòu)和功能域高度保守，主要包括：N端結(jié)構(gòu)域、螺旋結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、連接區(qū)、SH2結(jié)構(gòu)域和C端激活結(jié)構(gòu)域［8］。N端結(jié)構(gòu)域介導STAT多聚體的形成，增加轉(zhuǎn)錄活性；螺旋結(jié)構(gòu)域可影響蛋白的相互作用及核轉(zhuǎn)錄；DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域決定每個STAT的DNA結(jié)合特異性；SH2結(jié)構(gòu)域可介導STAT與特定受體的酪氨酸殘基結(jié)合；C端激活結(jié)構(gòu)域可調(diào)控轉(zhuǎn)錄的激活，其反式激活域內(nèi)的絲氨酸磷酸化可增強轉(zhuǎn)錄活性［8-9］。STAT磷酸化后，發(fā)生二聚體化并從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核，在核內(nèi)與DNA結(jié)合從而影響基因的轉(zhuǎn)錄和表達。

1.3 JAK/STAT信號通路的轉(zhuǎn)導過程和調(diào)節(jié) 隨著對JAK/STAT信號通路研究的深入，其信號傳遞過程已逐漸明了：細胞膜上的Ⅰ型或Ⅱ型受體與細胞因子結(jié)合后發(fā)生二聚體化，同時與受體偶聯(lián)的JAK激酶發(fā)生磷酸化并激活?；罨腏AK激酶將磷酸基團轉(zhuǎn)移至受體亞基中的酪氨酸殘基上形成STAT蛋白的識別位點［10］。STAT結(jié)合該位點后在JAK激酶的作用下發(fā)生磷酸化，有活性的STAT從受體上脫落進入細胞質(zhì)發(fā)生二聚體化，最后STAT二聚體進入細胞核內(nèi)與DNA特定區(qū)域結(jié)合調(diào)節(jié)目的基因的表達［11］。

JAK/STAT信號通路可被多種細胞因子激活，包括干擾素（interferon，IFN）、白介素（interleukin，IL）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等，同時也調(diào)控多種細胞因子的表達，包括IL-10、IL-17、γ-干擾素誘導蛋白10（interferon-γ-inducible protein 10，IP-10）和單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等［12-13］。JAK/STAT信號通路主要受3種負性因子調(diào)節(jié)，包括細胞因子信號抑制因子（suppressor of cytokine signaling，SOCS）、活化STAT的蛋白抑制劑和蛋白酪氨酸磷酸酶［14］。其中，SOCS被認為是經(jīng)典的JAK/STAT信號通路負性調(diào)節(jié)因子，主要包含8種蛋白：SOCS1-SOCS7和CIS（cytokine-inducible SH2 domain-containing protein）。

2 JAK/STAT信號通路在LN中的作用

LN是一種自身免疫性疾病，可表現(xiàn)為免疫復合物沉積于腎小球、免疫細胞功能紊亂以及腎臟細胞的增殖和炎癥反應［15］。LN的免疫異常與多種細胞因子的表達水平異常相關，如IFN-γ、IL-6、IL-12、IL-15、IL-21和IP-10等［16-17］。相關研究發(fā)現(xiàn)，這些細胞因子可能通過JAK/STAT信號通路發(fā)揮生物學效應，其中研究較多的信號通路是JAK/STAT1和JAK/STAT3。

2.1 JAK/STAT1與LN相關研究發(fā)現(xiàn)，JAK/STAT1信號通路在LN的多種細胞中存在高表達，或許與LN的發(fā)生發(fā)展有關。臨床研究發(fā)現(xiàn)，LN患者T細胞的STAT1表達水平是SLE患者的2.04倍（P=0.038）［18］，腎小管上皮細胞STAT1表達水平與SLE疾病活動指數(shù)（SLE disease activity index，SLEDAI）呈正相關，腎小球中STAT1表達增多的LN患者血清肌酐含量較高，預后較差［19］。在MRL/lpr小鼠的腎小球系膜細胞、內(nèi)皮細胞和部分腎小管上皮細胞中均表達p-STAT1，并且較健康對照組小鼠明顯升高［20］。在患有活動性LN的MRL/lpr小鼠腎小球（主要是系膜細胞和內(nèi)皮細胞）中STAT1和p-STAT1的表達量顯著高于沒有LN的MRL/MP-lpr+/+小鼠，將這兩種小鼠的腎小球系膜細胞在體外培養(yǎng)后，MRL/lpr小鼠的STAT1蛋白表達仍然高于MRL/MP-lpr+/+小鼠［21］。ZHANG等［22］用LN患者血清刺激人腎小球系膜細胞模擬LN體內(nèi)環(huán)境后，系膜細胞中STAT1的表達明顯提高。同樣DIMOU等［23］利用LN患者血清刺激人腎小球內(nèi)皮細胞后，IL-10和TNF-α表達增高；利用IFN-γ刺激人腎小球內(nèi)皮細胞后STAT1通路 被 活 化，IL-10和TNF-α表 達 同 樣 增 多，提 示STAT1通路與LN腎小球內(nèi)皮細胞釋放促炎癥因子的過程相關。WANG等［24］發(fā)現(xiàn)，LN患者和MRL/lpr小鼠的腎小球中抗dsDNA抗體表達增高，在體外實驗中應用抗dsDNA抗體刺激小鼠腎小球內(nèi)皮細胞、系膜細胞和近端腎小管上皮細胞后，JAK2/STAT1信號通路被激活，p-STAT1表達增加，猜測STAT1參與抗dsDNA抗體促進LN腎臟病變的過程。以上研究結(jié)果提示，JAK/STAT1信號通路在LN相關的多種細胞中發(fā)揮作用，共同參與腎臟病變。

為研究STAT1在LN中發(fā)揮的具體作用，WANG等［25］抑制MRL/lpr小鼠腎小球、腎間質(zhì)和腎小管上皮細胞中的STAT1磷酸化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MCP-1、IFN-γ等炎癥因子表達降低，腎小球、腎間質(zhì)和血管周圍的T細胞與巨噬細胞浸潤減少，IgG和C3沉積減少，蛋白尿水平降低，小鼠腎功能改善，提示JAK/STAT1通路與MRL/lpr小鼠腎臟炎癥的進展有關，抑制該通路的表達可能對LN的治療有益。不過值得注意的是，YIU等［26］研究發(fā)現(xiàn)，雖然敲除STAT1基因的MRL/lpr小鼠IgG和IgM在腎小球的沉積減少，腎小球炎癥情況改善，但同時T細胞、巨噬細胞和嗜酸性粒細胞在間質(zhì)的浸潤增加，尿素氮和血清肌酐水平明顯提高，出現(xiàn)明顯的間質(zhì)炎癥。這與SHAO等［27］的研究結(jié)果類似，他們發(fā)現(xiàn)STAT1敲除的小鼠蛋白尿增多，小鼠死亡率增高，但腎小球中STAT3的表達水平增高，IFN-γ和IL-6釋放增多，巨噬細胞浸潤增加，提示或許在LN中STAT1和STAT3的動態(tài)平衡可以影響狼瘡樣病變的發(fā)展。

2.2 JAK/STAT3與LN相關研究發(fā)現(xiàn)JAK/STAT3在LN中表達增加，或許與LN的發(fā)生發(fā)展也存在聯(lián)系。在LN患者腎組織活檢中發(fā)現(xiàn)，系膜細胞中p-STAT3表達增加，腎小球與腎間質(zhì)的p-STAT3陽性細胞數(shù)與血清肌酐濃度呈正比，與肌酐清除率呈反比，p-STAT3陽性的間質(zhì)細胞數(shù)量與間質(zhì)炎癥浸潤程度和間質(zhì)纖維化、小管萎縮程度相關，提示STAT3在不同腎臟細胞中表達增加，并與腎臟炎癥和纖維化存在聯(lián)系［28］。除了腎臟細胞外，STAT3還與LN患者外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMC）的異常增生相關，利用IL-12刺激活動期LN患者的PBMC后，PBMC增殖明顯并伴隨STAT3激活，提示STAT3參與LN患者PBMC的增殖過程［16］。同樣CHEN等［12］在LN患者的單個核細胞中也檢測到STAT3和p-STAT3的高表達以及下游的IL-17表達增加，并推測STAT3通過調(diào)控IL-17在單個核細胞中的表達參與LN的疾病進展。

除了IL-17之外，還有多種細胞因子參與LN的發(fā)生發(fā)展，并與STAT3存在聯(lián)系。RAMALINGAM等［17］對常用的LN模型小鼠（NZB/WF1、NZW/BXSB和NZM2410）進行檢測，發(fā)現(xiàn)在這三種小鼠腎臟共同表達的263個基因中有60個基因的啟動子上含有STAT3的結(jié)合位點，包括IP-10、SOCS3和C3；通過STAT3通路調(diào)控的IL-6和IL-10在這3種小鼠腎臟中的表達顯著上調(diào)，可見STAT3與LN小鼠的疾病發(fā)展存在聯(lián)系。研究者同時在SLE患者腎臟中發(fā)現(xiàn)，這60個基因中有30個在腎小球表達，25個在腎小管間質(zhì)中表達，提示STAT3參與調(diào)控SLE患者腎臟中多種基因的異常表達，與LN的發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系。此外，LIU等［29］在實驗中發(fā)現(xiàn)，IL-6家族的抑瘤素M（oncostatin M，OSM）在MRL/lpr小鼠腎皮質(zhì)中的表達量是未發(fā)病小鼠MRL/MpJ的10.23倍（P＜0.05），p-STAT3和p-STAT1的表達較MRL/MpJ小鼠明顯增高，利用抗-OSM抗體干預后p-STAT3表達下降41.21%（P＜0.05），腎臟炎癥及腎小管間質(zhì)纖維化情況明顯改善，推測OSM參與LN腎小管間質(zhì)損害的過程與STAT3的激活和過表達相關。

反之，抑制STAT3活化或者敲除STAT3基因是否有助于減緩腎臟病變？DU等［30］應用STAT3抑制劑S3I-201抑制MRL/lpr小鼠腎臟STAT3激活后，MCP-1和細胞間黏附分子-1表達水平降低，細胞外基質(zhì)沉積減少，炎癥浸潤和腎小管間質(zhì)纖維化情況改善，尿蛋白水平降低，證明STAT3的激活介導了LN小鼠腎小管間質(zhì)病變，抑制STAT3的活化對減緩MRL/lpr小鼠腎小管間質(zhì)病變產(chǎn)生有利影響。YOSHIDA等［31］還發(fā)現(xiàn)，敲除T細胞特異性STAT3的狼瘡小鼠血液中抗dsDNA抗體明顯減少，蛋白尿水平降低，IgG與炎癥細胞在腎臟的浸潤明顯減少，提示STAT3可能還通過參與B細胞活化、自身抗體的產(chǎn)生以及炎癥細胞浸潤等過程影響狼瘡小鼠的腎臟病變。

3 JAK/STAT信號通路與LN治療

目前臨床上常用大劑量激素聯(lián)合免疫抑制劑治療LN，然而部分患者治療效果不佳甚至無效，且長時間治療易導致感染、免疫功能紊亂等繼發(fā)性疾病，因此尋求新的治療藥物也顯得格外重要。動物實驗和臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)，對JAK/STAT信號通路的各個環(huán)節(jié)實行靶向治療，如降低JAK激酶活性、降低STAT的磷酸化水平，提高相關負性調(diào)節(jié)因子的表達等，從而阻斷該信號通路的正常傳導，或許可以預防或延緩LN的腎臟病變，改善腎功能（表1）。

表1 JAK/STAT信號通路與LN治療靶點Tab.1 JAK/STAT signaling pathway and LN therapeutic target

3.1 JAK抑制劑JAK抑制劑研究在過去的十年里發(fā)展迅速，已研發(fā)出兩代共超過20種藥物，第一代非選擇性抑制劑主要包括Tofacitinib（TOFA）、Baricitinib、Ruxolitinib等，第二代為選擇性抑制劑，包括JAK1抑制劑Filgotinib、JAK2抑 制 劑CEP-33779等。JAK抑制劑與其他生物制劑相比使用更方便，價格更低廉［32］，目前主要應用于類風濕性關節(jié)炎和銀屑病等的研究中，與LN相關的研究較少［33］。在動物實驗中，F(xiàn)URUMOTO等［34］發(fā) 現(xiàn) 對MRL/lpr小鼠預防性使用TOFA不僅可以有效抑制STAT3和IP-10在腎臟的表達，還可顯著抑制促炎癥因子的合成，延緩腎臟損害。無論是單獨使用TOFA還是TOFA與地塞米松聯(lián)合治療，都可顯著降低IL-2和IL-6在NZB/WF1小鼠腎臟的表達，減少補體和IgG在腎臟的沉積以及炎癥細胞浸潤，減少蛋白尿的產(chǎn)生［35-36］。單獨使用TOFA治療還可減少STAT蛋白（STAT1、STAT2、STAT3、STAT4和STAT5a）的產(chǎn)生，減少腎臟組織損害，改善腎功能［35］。CEP-33779是一種新的小分子JAK2抑制劑，在誘導性狼瘡小鼠MRL/lpr中使用CEP-33779治療可以抑制STAT3磷酸化，減少炎癥細胞浸潤，延緩或者阻斷LN的發(fā)展；在自發(fā)性狼瘡小鼠NZB/WF1中，CEP-33779治療可降低p-STAT3表達水平，抑制腎小球細胞增殖與間質(zhì)纖維化，顯著改善蛋白尿及腎臟病理情況，小鼠存活率較未治療組小鼠明顯提高并與環(huán)磷酰胺治療組相當，說明該藥物在誘導性和自發(fā)性狼瘡小鼠中都可以有效減輕腎臟炎癥情況，預防并延緩LN的發(fā)展，并且沒有明顯的毒性［37］。FILGOTINIB對LN的治療研究目前已進入Ⅱ期臨床試驗階段，值得進一步關注［6］。雖然JAK抑制劑的有效性和安全性與預期的效果還存在一定差距，各個藥物與其劑量范圍之間的相對風險尚未確定［6］，但以上研究結(jié)果提示，通過對JAK/STAT信號通路中JAK激酶進行抑制或許對LN治療有益，研發(fā)更具選擇性的JAK抑制劑具有重要意義。

3.2 STAT抑制劑 理論上，JAK/STAT信號通路也可通過抑制STAT激活、中斷STAT與受體相互作用、阻斷STAT二聚體化或干擾STAT與DNA結(jié)合而被阻斷，然而與JAK不同，STAT并不是酶，由于生物利用度、體內(nèi)有效性和選擇性等方面的原因，研發(fā)適合臨床使用的阻斷藥物一直存在困難［10］。雖然目前有部分針對STAT家族成員尤其是STAT3抑制的藥物已經(jīng)研發(fā)出來，例如Natura-α、Stattic等，但仍處于基礎研究階段，在LN治療上的應用研究進展有限。Natura-α是一種小分子合成劑，可用于治療某些自身免疫性和炎癥性疾病。CHIAO等［38］發(fā)現(xiàn)，經(jīng)Natura-α灌胃治療的NZB/WF1小鼠腎組織中STAT3磷酸化的細胞數(shù)量減少，C3在腎小球沉積減少，蛋白尿水平明顯降低，小鼠生存率顯著提高，提示該藥可通過抑制STAT3磷酸化治療LN。Stattic是另一種STAT3小分子抑制劑，可以抑制STAT3的磷酸化進而阻斷STAT3的二聚體化和核轉(zhuǎn)錄過程。在MRL/lpr小鼠中，Stattic預防性用藥可減少T細胞在腎臟的浸潤，延緩腎炎的發(fā)生；長期治療可減少IgG在小鼠腎臟的沉積，延緩蛋白尿的出現(xiàn)，證實在狼瘡小鼠中抑制STAT3的磷酸化可以延緩LN的發(fā)生發(fā)展［39］。以上實驗結(jié)果提示，應用STAT蛋白抑制劑對JAK/STAT信號通路進行阻斷，可延緩LN的疾病進展，提高生存率。

3.3 中藥 中醫(yī)中藥在治療LN中具有增強免疫力、降低復發(fā)率，同時減輕毒副作用的優(yōu)點。隨著對中藥治療LN的研究增多，部分學者發(fā)現(xiàn)中藥治療LN與JAK/STAT信號通路也存在一定聯(lián)系［20，40-42］。青蒿素是從中草藥青蒿中提取的半合成衍生物，DANG等［40］在實驗中發(fā)現(xiàn)，青蒿素治療可抑制JAK2和STAT3的磷酸化，減少IL-21在MRL/lpr小鼠腎臟中的表達，改善腎功能，提高存活率，推測青蒿素或許是通過阻斷JAK2/STAT3信號通路的傳導從而抑制促炎癥因子的產(chǎn)生，延緩腎臟損傷。雄黃是一種廣泛應用于臨床的中藥方劑，XU等［20］應用高劑量納米雄黃混懸液給MRL/lpr小鼠灌胃后，小鼠腎組織中STAT1磷酸化被抑制，血清尿素氮和肌酐水平降低，24 h尿蛋白含量下降，提示納米雄黃可能通過下調(diào)p-STAT1的表達發(fā)揮對LN的治療作用。吳洋等［41］發(fā)現(xiàn)，應用益腎養(yǎng)陰合劑治療后MRL/lpr小鼠的尿蛋白含量逐步降低，腎臟IgG沉積減少，JAK2、STAT3的磷酸化水平明顯降低，IL-17表達下降，提示益腎養(yǎng)陰合劑或許通過抑制JAK2/STAT3信號通路的激活從而減少IL-17的分泌，發(fā)揮對MRL/lpr小鼠腎臟的保護作用。NIE等［42］也在實驗中發(fā)現(xiàn)，與控制組MRL/lpr小鼠相比，黃連解毒湯治療組小鼠的腎小球內(nèi)皮細胞、系膜細胞和腎小管上皮細胞中的STAT3磷酸化被抑制，24 h尿蛋白含量、血清尿素氮和肌酐水平下降，腎臟病理情況改善，小鼠死亡率降低，故提出黃連解毒湯可能是治療LN的潛在藥物，其作用機制可能是抑制p-STAT3在腎臟的表達。以上實驗結(jié)果提示，多種中藥可能通過抑制JAK/STAT信號通路發(fā)揮對LN的治療作用，研發(fā)能有效阻斷該信號通路的中藥具有良好的應用前景。

4 總結(jié)與展望

JAK/STAT信號通路作為細胞因子發(fā)揮生物學效應的一個重要通路，與LN的發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系，但目前二者的相關性研究中還存在許多問題需要解決。首先，LN的發(fā)病機制尚無定論，JAK/STAT信號通路在其中發(fā)揮的作用也尚未明確。其次，JAK/STAT信號通路受多種因素的調(diào)節(jié)，在LN中產(chǎn)生的不同效應有待進一步闡明。因此，深入探討JAK/STAT信號通路在LN發(fā)生發(fā)展中的作用，不僅可以為LN的發(fā)病機制研究提供靶點，還可以為LN的臨床治療帶來更有效的藥物。