陳 浩,李七一,陸 曙
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中醫(yī)藥調(diào)控JAK/STAT信號通路的研究進展
陳 浩1,李七一2,陸 曙1
酪氨酸蛋白激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子(JAK/STAT)通路是一條由細胞因子刺激的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過程。細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(SOCS)家族是該通路最重要的抑制信號因子。本文就中醫(yī)藥在調(diào)控JAK/STAT、SOCS信號通路的研究做一綜述。
中醫(yī)藥;酪氨酸蛋白激酶;細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子;信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路
細胞的許多重要功能均由細胞因子介導(dǎo),細胞因子通過特定的細胞表面受體激活相關(guān)信號通路,并在細胞內(nèi)發(fā)揮作用以協(xié)調(diào)生物反應(yīng)。酪氨酸蛋白激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子(janus kinase/signal transducer and activator of transcription,JAK/STAT)是一條由細胞因子刺激的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過程。細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(suppressor of cytokine signaling,SOCS)家族是該通路最重要的抑制信號因子。JAK/STAT、SOCS信號通路涉及腫瘤、缺血再灌注損傷、炎癥及免疫性疾病等多種生理、病理生理過程[1],近年來成為研究的熱點,中醫(yī)藥在調(diào)控JAK/STAT、SOCS信號通路進行了一些研究,現(xiàn)綜述如下。
近年來發(fā)現(xiàn),JAK/STAT激活,特別是STAT-3的激活對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著重要影響[2]。能激活JAK/STAT途徑的受體家族廣泛分布于各種組織的細胞中。其中包括干擾素受體家族[干擾素(IFN)α/β、IFNγ、白細胞介素(IL)-10、IL-19、IL-20、IL-22]和帶有g(shù)p130亞基的受體家族[IL-6、IL-11、抑瘤素M(OSM)、白血病抑制因子-1(LIF-1)、心肌營養(yǎng)素-1(CT-1)、人粒細胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-12、IL-23、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)]以及白介素受體家族(IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15、IL-21)。此外,受體型酪氨酸激酶家族的一些成員,例如表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)和血小板衍化生長因子受體 (platelet-derived growth factor receptor,PDGFR)也能激活JAK/STAT 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[3]。因此,以JAK/STAT信號通路為靶點進行干預(yù)有望成為腫瘤治療的新途徑。
苦參堿和氧化苦參堿是苦參主要有效成分,在體外可抑制腫瘤細胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[4]。殷飛等[5-7]研究表明苦參堿和氧化苦參堿均能抑制SMMC-7721細胞增殖、促進其凋亡,并呈劑量依賴性,其機制可能與下調(diào)STAT-3、STAT-5的基因表達,抑制JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。馮靜等[8]研究發(fā)現(xiàn)馬錢子堿能下調(diào)STAT-3、STAT-5mRNA表達水平,抑制細胞JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而抑制多發(fā)性骨髓瘤U266細胞增殖,對多發(fā)性骨髓瘤細胞增殖的抑制率呈劑量和時間依賴性。
郭昱等[9]研究表明:黃芩苷能下調(diào)STAT-3 mRNA表達水平,降低STAT-3蛋白表達,還可以抑制STAT-3向活化形式P-STAT3轉(zhuǎn)化,與JAK的特異性抑制劑AG490有協(xié)同作用。推測黃芩苷可通過抑制JAK/STAT信號通路發(fā)揮抗腫瘤作用。
姜黃素是植物姜黃的主要有效成分,具有廣泛的藥理作用,細胞和動物模型實驗結(jié)果顯示它具有抗腫瘤及預(yù)防癌變的藥理作用[10]。王偉章等[11]研究發(fā)現(xiàn):姜黃素能抑制肝癌細胞Huh7和Hep3B的增殖并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡,姜黃素在敏感細胞Huh7中抑制STAT-1的活性,進而抑制STAT-1轉(zhuǎn)錄促生長因子的表達,從而使Huh7細胞對姜黃素的凋亡誘導(dǎo)十分敏感;而在凋亡抗性細胞Hep3B中姜黃素能夠促進STAT-1入核調(diào)控促生長因子的表達,從而使 Hep3B細胞對姜黃素不敏感。
調(diào)衡方是祛邪與扶正的古驗方,是以張錫純《醫(yī)學(xué)衷中參西錄》中的理沖湯為基礎(chǔ)方加減化裁而成,張宏方等[12]研究表明:調(diào)衡方含藥血清能顯著抑制Lewis肺癌細胞增殖,促進其凋亡,其機制可能與下調(diào)STAT-3、STAT-5的基因表達,抑制JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。
2.1 心肌缺血再灌注損傷 心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury,MIRI)是指缺血期處于可逆損傷的心肌細胞經(jīng)恢復(fù)血液供應(yīng)后轉(zhuǎn)化為不可逆損傷。隨著急診溶栓、經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成形術(shù)、冠脈搭橋術(shù)等再灌注治療的開展,MIRI成為阻礙缺血心肌從再灌注治療中獲得最佳療效的主要難題。有研究表明:JAK/STAT信號通路的激活在MIRI 中有加重心肌損傷、促進細胞凋亡等作用[13-14]。
龔明玉等[15]采用結(jié)扎大鼠左冠狀動脈前降支方法制備心肌缺血再灌注模型,采用免疫組化法測定JAK-2蛋白的表達,RT-PCR法檢測STAT-1及STAT-3的表達,結(jié)果表明燈盞花素可減輕缺血再灌注引起的心肌細胞凋亡,其作用可能與調(diào)控JAK/STAT信號通路有關(guān),即通過降低JAK-2蛋白表達和STAT-1的表達,增加STAT-3mRNA的表達有關(guān)。段雪濤等[16]研究表明:栝樓薤白半夏湯預(yù)處理通過JAK/STAT細胞信號傳導(dǎo)通路的介導(dǎo),上調(diào)JAK2、STAT3的蛋白表達,升高腺苷、緩激肽含量,減少心肌梗死面積,對缺血再灌注心肌起保護作用。王慶高等[17]研究認為扶芳藤丹參合劑預(yù)處理對動脈粥樣硬化(AS)大鼠能夠通過調(diào)控JAK/STAT通路,從而減少心肌缺血再灌注損傷。
2.2 心力衰竭與心肌肥大 高血壓、心臟瓣膜病、心肌梗死等均可引起心肌肥大。盡管心肌肥大是維持正常心功能的一種有益的代償反應(yīng),但長期的心肌肥大卻是心力衰竭和猝死的重要原因。心肌能表達多種IL-6家族的細胞因子,這些細胞因子與其受體結(jié)合引起GP130二聚化,導(dǎo)致JAKs激活和GP130酪氨酸殘基磷酸化,從而激活STATs、Ras-MAPK等多條信號通路導(dǎo)致心肌肥大。心肌過度表達STAT-3的轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)明顯的心肌肥大,進一步證明了GP130-STAT3信號通路的激活是心肌肥大發(fā)生的重要機制之一[18]。
方顯明等[19]采用安心顆粒(由人參、桂枝、瓜蔞、水蛭、茯苓組成)干預(yù)心力衰竭大鼠,結(jié)果表明:安心顆粒可抑制炎癥因子與血管調(diào)節(jié)因子,減少GP130、JAK1、STAT3蛋白表達,阻斷JAK1- STAT3 信號傳導(dǎo)通路,抑制心肌重塑,改善心肌舒縮功能。
心肌重塑是慢性心力衰竭主要的病理改變之一,其中JAK/STAT信號通路是引起心力衰竭心肌重塑改變的重要發(fā)病機制,血清JAK-1水平是反映心肌肥厚、心肌重塑程度的指標[20]。黃金寶[21]采用溫腎養(yǎng)心方(由人參、黃芪、制附子、 淫羊藿、巴戟天、半夏、薤白、茯苓、五味子、當歸、赤芍、紅花、川芎、地龍、炙甘草組成)聯(lián)合西醫(yī)治療慢性心力衰竭病人,結(jié)果顯示治療組在臨床療效、生活質(zhì)量評分、6 min步行距離和左心室射血分數(shù)方面均優(yōu)于對照組,還可降低血清一氧化氮(NO)、JAK-1水平,推測其治療心衰的作用機制可能是通過抑制心肌細胞凋亡和心肌重塑過程實現(xiàn)的。
高美華等[22]研究顯示川芎嗪可顯著抑制心肌肥大大鼠與血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)的心肌細胞ANPmRNA表達,可明顯抑p-JAK1、p-JAK2、p-ST AT3的表達。推測川芎嗪可能通過調(diào)控JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制心肌肥大。嚴麗等[23]通過結(jié)扎腹主動脈復(fù)制高血壓大鼠模型,采用丹參酮ⅡA干預(yù),結(jié)果表明丹參酮ⅡA可能通過干預(yù) JAK/STAT通路而逆轉(zhuǎn)左室肥厚。
2.3 動脈粥樣硬化 有研究發(fā)現(xiàn)淡豆豉主要活性成分淡豆豉異黃酮具有降低血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、保護主動脈內(nèi)膜、抑制平滑肌細胞增殖等生物活性,對AS有明顯的保護作用[24-25]。任艷青[26]使用AngⅡ誘導(dǎo)大鼠血管平滑肌細胞(VSMC)增殖,采用不同濃度的淡豆豉異黃酮干預(yù),發(fā)現(xiàn)其對VSMC增殖有明顯抑制作用,推測抗增殖作用可能是通過下調(diào)AngⅡ受體AT1R的表達,阻斷JAK2/STAT3信號通路的磷酸化,進而進行細胞周期的調(diào)控實現(xiàn)的。朱雅娜等[27]觀察活血化瘀通絡(luò)中藥合方及拆方對糖尿病大鼠脂肪肝的影響,結(jié)果表明:活血化瘀通絡(luò)中藥能顯著改善脂肪變性,降低總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)水平,降低SOCS-3 mRNA和類固醇條件元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c,SREBP-1c)mRNA的表達,提示活血化瘀通絡(luò)中藥可明顯改善糖尿病性脂肪肝大鼠的脂肪變性,其機制可能與其下調(diào)SOCS-3和SREBP-1c mRNA表達有關(guān),且活血中藥和通絡(luò)中藥具有協(xié)同作用。
郝建軍[28]采用辛溫通陽中藥蔥白提取物干預(yù)AS大鼠,病理結(jié)果顯示蔥白提取物組內(nèi)膜增厚程度相對較輕,內(nèi)皮細胞排列較整齊,彈力膜連續(xù)無斷裂,斑塊亦無破裂;推測其防治AS的機制主要通過降低IL-6的分泌,進而影響JAK2/STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。
白藜蘆醇是多酚類化合物,主要來源于葡萄(紅葡萄酒)、虎杖、花生、桑椹等植物,具有防治AS作用。呼延婕[29]使用白藜蘆醇干預(yù)AS家兔,結(jié)果表明白藜蘆醇可抑制AS斑塊進展,對AS有預(yù)防和治療作用,其機制可能是通過抑制STAT3信號通路的磷酸化和凋亡因子caspase-3的表達,起到抗炎、抗增殖和抗凋亡作用。
3.1 系膜增生 腎臟系膜細胞 (human mesangial cell,HMC)的異常增殖是細胞外基質(zhì)合成增加并導(dǎo)致腎小球纖維化的主要病理基礎(chǔ),JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常與多種增生性腎小球疾病的發(fā)生有密切聯(lián)系[30]。黨紅星等[31]研究發(fā)現(xiàn)氧化苦參堿對脂多糖誘導(dǎo)的人系膜細胞增殖過程中P-STAT1/PIAS1蛋白及mRNA表達有調(diào)節(jié)作用,氧化苦參堿可能通過影響JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制系膜細胞增殖。
3.2 糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN) 糖尿病腎病進展的主要病理特征是基質(zhì)增生、間質(zhì)纖維化和炎細胞的浸潤,促進DN病理改變的因素是多方面的,其過程受到多種細胞因子、生長因子等引起腎臟細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生變化組成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)控。JAK/STAT信號通路在糖尿病腎病中發(fā)揮了重要作用[32]。
蘆文娟等[33-34]研究發(fā)現(xiàn):益腎膠囊劑(由黃芪、當歸、芡實、澤瀉、紅景天等組成)可能通過抑制糖尿病腎病大鼠腎組織JAK/STAT通路調(diào)節(jié)腎組織轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF-β1)、IL-6、TLR-4表達水平,增加SOCS-3表達水平,發(fā)揮對糖尿病腎病大鼠腎臟的保護作用。周雪梅等[35]研究表明:益氣養(yǎng)陰中藥可以減輕DN模型大鼠的尿微量清蛋白的排泄,糾正模型大鼠JAK/STAT信號的異常表達,對早期腎臟損傷有一定的防治作用。
3.3 腎纖維化 腎纖維化的發(fā)生與多種細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān),近年來研究發(fā)現(xiàn):JAK/STAT信號通路在腎臟組織增殖、纖維化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[36]。高健等[37]研究苦參堿有抑制腎小球硬化進展的作用,其作用機制可能為下調(diào)JAK/STAT通路信號分子STAT3及上調(diào)其抑制蛋白-3(protein inhibitor of activated stat-3,PIAS-3)的表達,降低 TGF-β1的蛋白水平,從而延緩腎小球硬化進程。李均等[38]研究表明:黃芪丹參藥對及其組分能保護單側(cè)輸尿管梗阻的腎小管功能,一定程度改善腎纖維病理,其機制可能與其干預(yù)JAK/STAT信號通路有關(guān)。
反復(fù)自然流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion,RSA)是妊娠期常見的一種并發(fā)癥,其病因涉及遺傳、免疫、內(nèi)分泌及感染等多種因素,母體與胎兒免疫因素在 RSA 發(fā)病中的作用得到重視[39]。近年研究發(fā)現(xiàn)RSA與Th1/Th2型細胞因子的失調(diào)有關(guān),SOCS與 Th1/ Th2細胞的分化有密切關(guān)系[40]。
尤昭玲等復(fù)制小鼠自然流產(chǎn)和Th1高分化的CD4+T細胞模型,采用壽胎丸干預(yù),使用原位雜交與western blot方法檢測蛻膜組織和細胞中SOCS-1、SOCS-3基因與蛋白表達水平,結(jié)果表明壽胎丸可降低Th1高分化的CD4+T細胞SOCS-1蛋白表達,提高其SOCS-3蛋白表達水平,還可降低自然流產(chǎn)模型小鼠蛻膜組織SOCS-1mRNA表達,而升高SOCS-3 mRNA表達,從而調(diào)控Th1向Th2分化,以達到改善妊娠預(yù)后的目的[41-43]。
熊斌等[44-45]研究發(fā)現(xiàn)四君子湯和玉屏風散可降低脾虛證大鼠腦內(nèi)STAT1mRNA表達,提高SOCS-1 RNA表達水平,免疫組化發(fā)現(xiàn)四君子湯和玉屏風散海馬CA1區(qū)和下丘腦腹側(cè)核JAK1、STAT1的平均光密度均較低,SOCS-1的平均光密度較高,說明脾虛對免疫功能的影響與JAK/STAT通路表達有關(guān)。四君子湯、玉屏風散可通過影響JAK/STAT信號通路起到改善機體免疫功能,提高免疫能力的作用。楊馨等[46]研究發(fā)現(xiàn)艾灸對實驗性類風濕性關(guān)節(jié)炎家兔具有抗炎消腫作用,免疫組化法檢測滑膜細胞SOCS-1、SOCS-3蛋白含量降低,推測艾灸對滑膜細胞JAK/STAT信號通路中相關(guān)負反饋調(diào)節(jié)因子SOCS-1、SOCS-3表達的調(diào)節(jié),可能是其實現(xiàn)抗炎效應(yīng)的機制之一。
中醫(yī)藥在運用JAK/STAT、SOCS信號通路方面已做了一些初步工作,雖存在研究面窄,研究指標較為單一,研究方法尚待提高、完善等問題,但不失為研究中醫(yī)中藥作用機制的較理想指標,如運用尚未見報道的基因敲除動物、基因芯片和基因網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會使該方面研究進一步向深層次發(fā)展。
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(本文編輯郭懷印)
江蘇省無錫市科技發(fā)展醫(yī)療衛(wèi)生計劃項目(No.CSZON318)
1.南京中醫(yī)藥大學(xué)無錫附屬醫(yī)院(江蘇無錫 214000);2.江蘇省中醫(yī)醫(yī)院
引用信息:陳浩,李七一,陸曙.中醫(yī)藥調(diào)控JAK/STAT信號通路的研究進展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2016,14(19):2258-2262.
R329 R285.5
A
10.3969/j.issn.1672-1349.2016.19.016
1672-1349(2016)19-2258-05
2016-04-19)