葫蘆素Ⅰ對銀屑病STAT3調控作用的研究進展

黃錦萍 綜述 溫炬 審校

廣東醫(yī)科大學研究生院，廣東 湛江 524023

銀屑病(psoriasis，Ps)是一種常見的自身免疫介導的慢性炎癥性復發(fā)性疾病，以角質形成細胞增殖、毛細血管增生和明顯的炎癥細胞浸潤為特征，是皮膚科的一大研究熱點[1]。信號轉導與轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)是細胞內重要核轉錄因子，研究表明其通過基因調節(jié)參與細胞增殖、存活、分化、遷移和炎癥等過程，在銀屑病的發(fā)病機制中發(fā)揮關鍵作用。葫蘆素類成分是從葫蘆科植物及其他植物提取的一種四環(huán)三萜類化合物，具有抗癌、細胞毒、抗肝損害、抗炎及提高機體免疫力等作用[2]。目前研究證明葫蘆素Ⅰ(cucurbitacinⅠ，JSI-124)能通過抑制STAT3磷酸化抑制Hacat細胞增殖，并能抑制血管增生[3-4]，但尚未有研究證實其能通過抑制STAT3磷酸化達到治療銀屑病的作用。因此，本文將在此綜述葫蘆素Ⅰ通過抑制STAT3磷酸化有望治療銀屑病的相關論據(jù)。

1 銀屑病

1.1 銀屑病研究現(xiàn)狀 一項全球流行病學研究顯示，全球銀屑病患病率成人為0.51%～11.43%，兒童為0～1.37%[5]。國外文獻報道，日本銀屑病患者接近總人口數(shù)的1.4%[6]，加拿大患病率為3.3%[6]，美國患病率為2%，可見銀屑病的發(fā)病情況不容樂觀。近年，流行病學顯示銀屑病患者心血管疾病、糖尿病、代謝綜合征、抑郁等并發(fā)癥的發(fā)病率逐年上升[7]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，銀屑病患者較正常人與非銀屑病患者更容易患抑郁、焦慮、自殺等心理疾病[8]。甚至有報道指出，銀屑病是糖尿病和主要不良心血管事件的獨立危險因素[9]。基于銀屑病的慢性、復發(fā)性、可致殘和相關并發(fā)癥給社會、家庭、個人帶來巨大的心理和經濟負擔，2013年世界衛(wèi)生組織(WHO)提出將銀屑病列為全球關注性疾病。為解決這一難題，給銀屑病患者生活質量、心理健康帶來質的飛躍，深入探討銀屑病的發(fā)病機制并研制出有效的治療藥物具有重大的臨床意義。

銀屑病的病因、發(fā)病機制仍未明確，普遍認為其與遺傳、免疫、感染、代謝等因素有關。研究顯示，40%的患者有銀屑病家族史或一級親屬有銀屑病關節(jié)炎病史[6]，可見遺傳因素有著重大的作用。目前銀屑病被認為是固有免疫及適應性免疫共同作用的疾病，其炎癥過程主要由樹突狀細胞及T細胞共同介導，且研究證實IL-23/Th17通路在銀屑病發(fā)病中起關鍵作用[10]。在皮膚屏障受損后，角質形成細胞可釋放相關抗原誘導樹突狀細胞表達相關炎癥細胞因子(IL-6、IL-23、IFN-α等)，刺激Th17細胞分化[11]。Th17細胞增殖活化后釋放下游效應細胞因子，包括IL-17A、IL-17F、IL-22等，誘導角質形成細胞(keratinocyte，KC)增殖。與此同時，下游效應細胞因子誘導免疫細胞、角質形成細胞、成纖維細胞等釋放促炎因子、趨化因子、抗菌肽和補體至正常皮膚，并激活STAT1、STAT3、NF-kB等通路，募集、活化中性粒細胞，共同促進銀屑病前饋炎癥反應的發(fā)生[10]。IL-36作為IL-1家族的一員，能促進IL-6、IL-23等的分泌，促使Th17細胞進一步分泌炎癥因子IL-17、IL-22等，形成“炎癥因子-細胞-炎癥因子”循環(huán)回路。此外，血管生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是目前發(fā)現(xiàn)的重要促血管生成因子，研究發(fā)現(xiàn)其在腫瘤及銀屑病中高表達且與STAT3呈正相關，是銀屑病的發(fā)病的另一重要因素。

1.2 STAT3 STAT3是信號轉導與轉錄激活因子家族中的一員，是一種由750～795個氨基酸組成的潛在胞質蛋白，分子量為89～92 kD，主要存在于細胞質中，被胞外信號激活后轉入細胞核，具有信號轉導和轉錄活化雙重作用。STAT3編碼基因位于17號染色體上，結構上主要有氨基末端結構域(NTD)、螺旋區(qū)(CCD)、DNA結合域(DBD)、連接區(qū)、SH2結構域和羧基末端反式激活結構域(TAD)，其中SH2結構域在磷酸化及轉錄激活中占主要作用[12]。JAK/STAT途徑是STAT3活化的主要途徑，當多種細胞因子(如IL-6、IL-10等)或生長因子(如表皮生長因子EGF)與靶細胞受體結合，其上游激酶(Janus激酶，JAK)可被募集、活化，使受體酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化并與STAT3的SH2結構域相結合，引起STAT3第705位點酪氨酸磷酸化，導致其活化、二聚化進入細胞核調控相關基因的表達[13-14]。有絲分裂原激活的蛋白激酶(mitogen activited protein kinase，MAPK)途徑是STAT3活化的另一重要途徑，其具有具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性，能使STAT3第727位點絲氨酸發(fā)生磷酸化修飾，并使之與Ras途徑相聯(lián)系，調控STAT3與靶基因的結合[15]。此外，G蛋白偶聯(lián)受體、Toll樣受體等也能激活STAT3進而調控靶基因的轉錄、翻譯。STAT3具有調節(jié)細胞增殖、凋亡、轉移，參與新生血管生成和自身免疫應答等生物學功能，是癌細胞增殖、存活和侵襲的關鍵因素。它能調節(jié)多種癌細胞周期、存活和免疫應答，并可抑制癌細胞的凋亡，促進其有絲分裂。異?；罨腟TAT3可增強腫瘤侵襲能力及抗癌藥物耐藥性，進一步促進癌癥發(fā)展及轉移[16]。此外，臨床研究發(fā)現(xiàn)活化STAT3在類風濕關節(jié)炎、炎癥性腸炎、銀屑病等免疫炎癥性疾病中存在過度表達，可見其在免疫相關疾病發(fā)病機制中也發(fā)揮重要作用[12]。

1.3 銀屑病與STAT3的關系 銀屑病的病理學改變主要表現(xiàn)為角質形成細胞過度增生、新生血管形成及炎癥細胞浸潤。國外學者SANO等[17]發(fā)現(xiàn)銀屑病患者皮損中STAT3幾乎都高表達且呈活化狀態(tài)，而一些表皮增生的非銀屑病皮膚疾病(扁平苔蘚、慢性皮炎等)并未發(fā)現(xiàn)活化STAT3，因此認為活化STAT3在銀屑病中特異性高表達；為此，筆者以K5.STAT3c轉基因小鼠構建模型，發(fā)現(xiàn)在無胸腺小鼠身上刮傷皮膚并不能產生銀屑病樣皮損，而在無胸腺小鼠皮膚內注射活化的T細胞后就能產生銀屑病樣皮損，且用寡聚核苷酸阻止STAT3活化可緩解甚至抑制銀屑病皮損的發(fā)生，提示STAT3與活化T細胞共同參與銀屑病發(fā)病并可能成為潛在的治療靶點。炎癥反應中IL-6的產生能激活STAT3，進而誘導IL-23表達，啟動IL-23/Th17炎癥軸。且有研究發(fā)現(xiàn)STAT3突變導致髙IgE綜合征患者Th17細胞缺乏，可見STAT3參與Th17細胞分化[18]。Th17細胞分泌的IL-17、IL-22可激活STAT3誘導KC產生角蛋白(Keratin，K)17。K17被稱為“銀屑病相關角蛋白”，在銀屑病中高表達，并能介導銀屑病發(fā)生適應性免疫反應[19]。K17與鏈球菌M6蛋白具有相似的表位，可刺激T細胞增殖活化，分泌IFN-γ、IL-17、IL-22等，這些細胞因子又可以作用于KC，使之增殖并增加K17的表達，從而形成“細胞因子-T細胞-K17”循環(huán)通路，促進銀屑病的發(fā)展[20]。AGERHOLM等[21]發(fā)現(xiàn)缺乏STAT3的小鼠銀屑病樣炎癥反應明顯減輕，IL-17、IL-22表達下調，證明STAT3在協(xié)調Th17細胞穩(wěn)態(tài)及致病性中起關鍵作用。此外，表皮生長因子受體可使STAT3發(fā)生磷酸化修飾，活化STAT3能直接上調VEGF轉錄并直接促進新生血管的形成?？梢奡TAT3參與銀屑病角質形成細胞的增殖與活化，并與銀屑病炎癥反應和新生血管形成有關。鑒于STAT3在銀屑病發(fā)病中起主要作用，以STAT3為靶點抑制銀屑病已成為新的研究方向。但目前正在臨床研究的抑制劑主要以其上游JAK激酶為靶點，STAT3抑制劑仍在研究當中。

2 葫蘆素Ⅰ

葫蘆素(cucurbitacin)是從葫蘆科植物中提取的一種四環(huán)三萜類化合物，其結構母核為具有特征性的四環(huán)葫蘆酸核，按其側鏈的差異可從A到T分為12個亞型，已發(fā)現(xiàn)的葫蘆素衍生物超過200多種。研究表明葫蘆素具有解熱、抗炎、抗菌、細胞毒及抗腫瘤等藥理作用，能通過多種機制抑制腫瘤細胞的生長，包括促凋亡、誘導細胞自噬、阻滯細胞周期、抑制癌細胞侵襲、轉移以及調節(jié)多種信號傳導[22-23]，在多種癌細胞中得到證實并被廣泛研究。葫蘆素B、D、Ⅰ、Ⅱa能通過阻斷STAT3活化誘導細胞凋亡，是STAT3的選擇性抑制劑，主要通過阻斷STAT3信號通路抑制與細胞凋亡相關靶基因(如抗凋亡蛋白Bcl-xL、原癌基因c-myc、細胞周期蛋白Cyclin D1)的表達[24-26]。

研究認為葫蘆素Ⅰ可能是葫蘆素E的下一個代謝產物，但具體研究仍未得到證實。大量研究證實葫蘆素Ⅰ可抑制多種癌細胞系和體內腫瘤模型，包括膠質細胞瘤、結腸癌、非小細胞肺癌、鼻咽癌等，其中抑制STAT3信號通路進而抑制細胞凋亡是發(fā)揮強大抗癌作用的主要機制[27]。研究發(fā)現(xiàn)葫蘆素Ⅰ比葫蘆素B具有更強的抗腫瘤活性，一定劑量范圍的葫蘆素Ⅰ可以明顯地抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉移，并增強其對藥物的化學敏感性，但對正常細胞無明顯作用[28-29]。KIM等[30]用葫蘆素Ⅰ對人臍靜脈內皮細胞進行研究，發(fā)現(xiàn)葫蘆素Ⅰ能抑制血管內皮生長因子受體2和成纖維細胞生長因子受體1的磷酸化，而這兩個受體是內皮細胞功能和血管生成的關鍵調節(jié)因子，由此推測葫蘆素Ⅰ可破壞血管生成的正常通路抑制血管生成。

3 葫蘆素I與銀屑病

銀屑病是一種遺傳與環(huán)境相互作用的自身免疫介導的炎癥性皮膚病，盡管銀屑病治療領域進展飛速，目前仍未有藥物能對其根治。葫蘆素Ⅰ是葫蘆素類的其中一種天然化合物，目前研究證實其能抑制STAT3磷酸化，在許多人類癌癥發(fā)揮強大抗增殖及抗腫瘤作用。STAT3參與多種疾病的發(fā)病機制，并與銀屑病角質形成細胞增殖，炎癥細胞因子及血管生成密切相關，在銀屑病發(fā)病過程發(fā)揮重要作用。LI等[31]發(fā)現(xiàn)葫蘆素B能通過NF-κB和STAT3信號通路下調咪喹莫特小鼠角質形成細胞內炎癥因子IL-8、CCL-20的表達，并抑制角質形成細胞的增殖，改善銀屑病癥狀。樸賢美等[32]通過人臍靜脈內皮細胞和雞胚絨毛尿囊膜模型觀察葫蘆素D對血管的作用，結果發(fā)現(xiàn)葫蘆素D能抑制新生血管的生成。姚秋楠等[3]用不同濃度的葫蘆素Ⅰ對HaCaT細胞進行體外研究，結果發(fā)現(xiàn)葫蘆素Ⅰ可抑制HaCaT細胞的體外增殖，并可在mRNA水平下調K17、VEGF的表達，在蛋白水平下調K17、磷酸化STAT3、VEGF的表達。葫蘆素Ⅰ是STAT3的特異性抑制劑，與葫蘆素B、D具有相同的母核結構，且藥理作用相似，結合姚秋楠等[3]的實驗結果，進一步證實葫蘆素Ⅰ具有抑制角質形成細胞增殖、抑制炎癥細胞因子及新生血管生成、改善銀屑病樣皮損的潛能，有望成為治療銀屑病的新型藥物。

4 結論

銀屑病治療藥物多種多樣，有局部治療、系統(tǒng)治療及物理治療，主要以局部治療為主，包括維A酸類、糖皮質激素等，這些藥物對銀屑病有一定的療效，但使用后仍會反復發(fā)作，長期使用糖皮質激素會使表皮萎縮、毛細血管擴張，影響患者外觀。目前生物制劑也不斷被研發(fā)，但因其價格昂貴及相關不良反應，臨床應用仍受限。而葫蘆素Ⅰ是從葫蘆科植物提取的一種天然化合物，目前主要用于體外腫瘤方面的研究。但研究發(fā)現(xiàn)其對銀屑病具有潛在的治療作用，且葫蘆素片已用于臨床治療肝炎及原發(fā)性肝癌，具有一定的安全性。因此進行以上綜述，以期為研制出更加安全有效、適合銀屑病患者的新型藥物提供理論依據(jù)。