細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子-3與缺血性腦血管病

岑 琳，唐興江，陳路熙

瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川瀘州 646000

腦缺血性疾病是目前常見病、多發(fā)病，致死、致殘率很高。缺血性腦血管疾病的缺血后再灌注損傷同樣危害極大，而多種過(guò)度表達(dá)的炎癥細(xì)胞因子（TNF、IL-1、IL-6）介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是誘發(fā)再灌注損傷的主要因素之一[1]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，炎癥細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路受細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子（Suppressor of cytokine signaling，SOCS）的負(fù)性調(diào)控。實(shí)驗(yàn)表明，在腦缺血后梗死灶給予高滲KCl/NaCl可誘導(dǎo)腦缺血耐受，而Muamatsu等人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高滲KCl/NaCl預(yù)處理后腦缺血組織中，SOCS-3可用Northern印跡法檢測(cè)到其迅速而廣泛的表達(dá)[2]。而新近的研究也發(fā)現(xiàn)，某些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（如睫狀肌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）對(duì)腦缺血損傷的保護(hù)作用也與其刺激SOCS-3上調(diào)相關(guān)[3]。反之，減少缺血誘導(dǎo)的SOCS-3表達(dá)，則梗死的面積會(huì)增大，同時(shí)，神經(jīng)功能缺損也會(huì)加重，目前，SOCS-3作為SOCS家族一員，因作用廣泛尤受廣大研究者的關(guān)注。在腦缺血后缺血灶及周邊區(qū)域的表達(dá)明顯升高，對(duì)局灶性腦缺血再灌注的炎癥反應(yīng)有抑制作用，進(jìn)而影響著病情的程度和患者的預(yù)后，SOCS-3在局灶性腦缺血再灌注損傷的表達(dá)和作用也成為探討研究治療腦血管病的熱點(diǎn)問題[4]，本文就目前的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 SOCS-3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其分布

SOCS家族的第一個(gè)成員是Yoshimura等[5]在1995年研究細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)根據(jù)其氨基酸序列查找基因文庫(kù)，發(fā)現(xiàn)了家族的其他成員SOCS-2～SOCS-7。SOCS-3含有225個(gè)氨基酸殘基，由N區(qū)（氨基端）、SH2和羧基端的SOCS盒組成[6]。SH2區(qū)含有SH2結(jié)構(gòu)域，能與磷酸化酪氨酸殘基結(jié)合，它介導(dǎo)SOCS-3分子與其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子之間的結(jié)合和相互作用，是其主要的功能部分，而其結(jié)構(gòu)的其他部分的作用現(xiàn)在還不明確。

有研究[7]發(fā)現(xiàn)SOCS-3廣泛分布于腦組織，包括小腦、垂體等。在胚胎期至出生后短時(shí)間表達(dá)較高，隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸減少。在正常成人腦組織中SOCS-3表達(dá)水平極低，石獻(xiàn)忠等[8]通過(guò)免疫組織化學(xué)染色方法研究SOCS-3在成年大鼠腦內(nèi)的基礎(chǔ)表達(dá)中發(fā)現(xiàn)，SOCS-3在各個(gè)年齡段均有表達(dá)，大多數(shù)SOCS-3蛋白分布在神經(jīng)元的胞核內(nèi)，少數(shù)分布在神經(jīng)元的胞漿中。依據(jù)現(xiàn)有的理論，SOCS-3蛋白只有在胞漿中才能發(fā)揮其作用，那么考慮該蛋白作為基礎(chǔ)的蛋白成分之一持續(xù)存在細(xì)胞核內(nèi)，在受到傷害因素刺激或是某些細(xì)胞因子（如 IFNγ、G-CSF、EPO、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6 等)誘導(dǎo)時(shí),其表達(dá)量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化，并且胞核內(nèi)的SOCS-3轉(zhuǎn)入胞漿而發(fā)揮作用。

2 SOCS-3的作用機(jī)制

SOCS-3主要作用機(jī)制是通過(guò)細(xì)胞因子細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子途徑（Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）途徑的負(fù)性調(diào)控者。在多種因子或刺激因素的作用下，通過(guò)JAK/STAT信號(hào)通路迅速誘導(dǎo)SOCS-3的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，而且這種誘導(dǎo)效應(yīng)具有細(xì)胞和組織特異性。目前普遍認(rèn)為，SOCS-3對(duì)JAK/STAT通路的調(diào)節(jié)主要通過(guò)3種不同的方式：①SOCS-3可以抑制JAK激酶活性，阻斷JAK/STAT通路[9]。多個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，SOCS-3可通過(guò)其結(jié)構(gòu)中的SH2部分，競(jìng)爭(zhēng)性的與JAK2中JH1的酪氨酸殘基直接結(jié)合，實(shí)現(xiàn)其抑制JAK激酶活性的作用。也有反向?qū)嶒?yàn)證實(shí)，如果去除N端靠近SH2結(jié)構(gòu)域的12個(gè)氨基酸結(jié)構(gòu)，SOCS則失去此作用，因此間接證明SOCS-3是通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其抑制JAK激酶，阻斷STAT磷酸化的作用的。②SOCS-3利用和STAT相似的SH2結(jié)構(gòu)域，競(jìng)爭(zhēng)性與多種細(xì)胞因子受體結(jié)合發(fā)揮負(fù)性調(diào)節(jié)作用。近來(lái)有研究證實(shí)SOCS-3可特異性地和多種細(xì)胞因子，如gp130上酪氨酸殘基Y757，促紅細(xì)胞生成素（EPO）受體Y401等結(jié)合，反饋抑制這些因子誘導(dǎo)的JAK2的酪氨酸磷酸化和JAK誘導(dǎo)的瘦素受體酪氨酸磷酸化，從而抑制JAK/STAT通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而達(dá)到與①類似的機(jī)制。③通過(guò)SOCS盒促進(jìn)結(jié)合蛋白發(fā)生蛋白酶體依賴途徑的降解。研究發(fā)現(xiàn)SOCS-3可通過(guò)C端的SOCS盒與延伸蛋白BC復(fù)合體結(jié)合，將SOCS-3結(jié)合的信號(hào)蛋白如JAK和STAT通過(guò)泛素化途徑降解[10]。

3 SOCS-3與缺血性腦血管疾病的關(guān)系

3.1 腦缺血性疾病后及再灌注過(guò)程的炎癥反應(yīng)

腦梗死及再灌注損傷是通過(guò)多種途徑引起的，其中炎癥反應(yīng)是其中最重要的發(fā)病機(jī)制之一。而在炎癥反應(yīng)中，是以細(xì)胞因子的表達(dá)作為最主要的環(huán)節(jié)。這些細(xì)胞因子廣泛參與了腦組織由缺血性損傷向炎癥性損傷的轉(zhuǎn)變的全過(guò)程。細(xì)胞因子的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要包括核因子kB（NF-kB)及JAK/STAT通路。在炎癥反應(yīng)過(guò)程中，一方面組織的壞死，使得多種炎癥因子的釋放，這些炎癥因子一方面通過(guò)趨化多種白細(xì)胞、吞噬細(xì)胞等滲透至腦缺血灶，參與炎癥反應(yīng)；另一方面這些白細(xì)胞等釋放更多的致炎因子，進(jìn)而形成級(jí)聯(lián)放大，使腦組織在缺血壞死的基礎(chǔ)上進(jìn)一步產(chǎn)生局部炎癥過(guò)程，最終導(dǎo)致神經(jīng)元壞死。以此反推可以看出，通過(guò)對(duì)kB（NF-kB）及JAK/STAT通路這兩條通路的調(diào)節(jié)和控制，就可以達(dá)到控制細(xì)胞因子，進(jìn)而控制缺血性腦損傷后的炎癥反應(yīng)的目的。

3.2 腦缺血性損傷后SOCS-3的表達(dá)情況

Raghavendra[11]分析成年大鼠創(chuàng)傷性腦損傷后基因表達(dá)的變化，發(fā)現(xiàn)局灶性腦創(chuàng)傷24 h內(nèi)大腦皮質(zhì)SOCS-3的表達(dá)明顯上調(diào)。國(guó)內(nèi)楊靜等[12]用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法檢測(cè)急性腦梗死患者的PMBC（外周血單個(gè)核細(xì)胞）SOCS-3 mRNA的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在腦梗死患者發(fā)病后1～6 d PMBC SOCS-3 mRNA的表達(dá)明顯高于正常對(duì)照組，其后呈下降趨勢(shì)，至7、14 d時(shí)與正常對(duì)照組差異已無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其調(diào)控的蛋白質(zhì)的表達(dá)在發(fā)病后第2～3天升高并達(dá)到高峰，至第7天仍高于正常水平。這些都提示SOCS-3是一個(gè)缺血后上調(diào)基因，它的上升是對(duì)整個(gè)炎癥過(guò)程進(jìn)行細(xì)胞因子水平的調(diào)節(jié)（主要是抑制性作用）：局部的細(xì)胞因子環(huán)境導(dǎo)致負(fù)性調(diào)控因子的激活，例如SOCS-3等。

3.3 SOCS-3的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制

SOCS-3具體的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制目前上不完全清楚，但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：給予腺病毒載體過(guò)度表達(dá)的SOCS-3，可以明顯減少腦缺血模型梗塞體積[13]，反向的實(shí)驗(yàn)也有同樣的結(jié)論。提示SOCS-3表達(dá)的增高可以減輕炎癥反應(yīng)的程度，提高機(jī)體對(duì)腦缺血狀態(tài)的耐受?？赡軝C(jī)制為：①抑制IL-6等白介素因子的表達(dá)水平：白介素系列因子是介導(dǎo)各種炎癥反應(yīng)的主要因子，其表達(dá)水平與炎癥程度正相關(guān)，在腦缺血性疾病中表現(xiàn)為神經(jīng)功能的損傷呈正相關(guān)。IL-6等與受體相結(jié)合導(dǎo)致與其受體相關(guān)的JAK轉(zhuǎn)磷酸化，這將會(huì)通過(guò)使得整過(guò)JAK/STAT通路激活。部分實(shí)驗(yàn)表明，SOCS-3具有抑制白介素系列因子的表達(dá)，但還沒有得到很確定的實(shí)驗(yàn)證實(shí)；②介導(dǎo)EPO信號(hào)傳導(dǎo)：EPO是一種對(duì)紅系祖細(xì)胞的分化與增殖起到關(guān)鍵作用的造血生長(zhǎng)因子，缺血性腦損傷時(shí)EPO通過(guò)阻斷JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可阻止炎癥反應(yīng)的程度。EPO受體包含多個(gè)SOCS-3結(jié)合位點(diǎn)，所以有人認(rèn)為，SOCS-3通過(guò)結(jié)合EPO受體，間接影響JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；③促進(jìn)Th2細(xì)胞的生成和活化：SOCS-3可以促進(jìn)Th2細(xì)胞的生成和活化，Th2 細(xì)胞進(jìn)一步釋放 IL-4、IL-5、IL-10、IL-13 等抗炎癥因子，從而減輕腦缺血后炎癥反應(yīng)的程度?？傊壳皩?duì)SOCS-3的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制研究還有很多不足，往往涉及多個(gè)細(xì)胞信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)其作用。

4 目前對(duì)腦缺血性疾病和SOCS-3研究存在的疑問

如前所述，SOCS-3雖然對(duì)腦缺血性疾病有很好的保護(hù)作用，但目前對(duì)其的研究還存在很多的不足和疑問，主要集中在幾個(gè)方面：①SOCS-3上除SH2以外的其它部分（N區(qū)、SOCS盒等）的作用尚沒有解釋清楚；②SOCS-3是如何被外界刺激所調(diào)控的，這個(gè)過(guò)程又是通過(guò)什么途徑實(shí)現(xiàn)的；SOCS-3又有沒有自己的負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制；③SOCS-3的神經(jīng)保護(hù)作用具體是如何實(shí)現(xiàn)的，在多個(gè)假說(shuō)中，哪種學(xué)說(shuō)是站主導(dǎo)的地位；④SOCS-3在沒有受到外界因子刺激時(shí)，它在細(xì)胞核內(nèi)有沒有基礎(chǔ)的作用，這個(gè)作用是什么。這些問題都還需要大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步的探索和闡述。

5 展望

腦血管疾病發(fā)病率逐年升高，而缺血性腦血管病尤其常見。腦缺血后炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致繼發(fā)性損傷的主要因素。而目前研究已經(jīng)表明：SOCS-3能通過(guò)JAK/STAT細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，對(duì)多種炎性細(xì)胞因子進(jìn)行調(diào)控，減輕細(xì)胞因子的過(guò)度表達(dá)所引起的炎癥損傷，從而減輕腦損傷的程度。在這都說(shuō)明了進(jìn)一步研究SOCS-3的重要意義，以及廣闊的應(yīng)用前景。另一方面，新近在SOCS-3及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活蛋白STAT-3對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生作用的研究表明：SOCS-3可通過(guò)抑制JAK/STAT通路阻止STAT活化，從而抑制損傷后中樞神經(jīng)元軸突的再生，有學(xué)者認(rèn)為此與神經(jīng)受損后炎癥反應(yīng)刺激有關(guān)[14]。目前關(guān)于SOCS-3的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制尚未明了，而其對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的抑制作用也需進(jìn)一步探究，隨著不斷的深入研究，相信一定會(huì)對(duì)SOCS-3在缺血性腦血管病中的作用有更深入的認(rèn)識(shí)，也必將為將來(lái)臨床治療缺血性腦血管疾病提供新的治療途徑。

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