JAK/STAT、SOCS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與動(dòng)脈粥樣硬化研究進(jìn)展

陳 浩 蘇 偉 龔少愚 李七一 陸 曙 (無(wú)錫市中醫(yī)醫(yī)院心血管科，江蘇 無(wú)錫 2400)

酪氨酸蛋白激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)途徑是細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要途徑之一，不僅參與炎癥反應(yīng)，同時(shí)也與氧化應(yīng)激、細(xì)胞損傷、凋亡等密切相關(guān)〔1〕。研究表明JAK/STAT信號(hào)通路及其負(fù)調(diào)控因子細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制子(SOCS)與動(dòng)脈樣硬化(AS)的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)系〔2〕。本文就JAK/STAT信號(hào)通路及負(fù)調(diào)控因子SOCS與AS發(fā)生、發(fā)展及防治作一綜述。

1 JAK/STAT、SOCS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

JAK 包括4個(gè)家族，JAK1、JAK2、JAK3和 TYR2。STAT家族包括 7 個(gè)成員，STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6。JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程是細(xì)胞膜上細(xì)胞因子受體與相應(yīng)的配體結(jié)合，形成同源或異源二聚體，胞質(zhì)中的JAK位于適當(dāng)胞質(zhì)的空間位置而相互磷酸化，激酶活化后使受體鏈酪氨酸殘基磷酸化，STAT通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合到受體復(fù)合物酪氨酸磷酸化的特異位點(diǎn)上，此時(shí)JAK接近STAT并使STAT的一個(gè)羥基酪氨酸磷酸化而激活STAT，STAT活化后與受體分離，形成同源或異源二聚體，轉(zhuǎn)位至胞核，與其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑相互作用，調(diào)控基因表達(dá)，通過(guò)胞核內(nèi)酪氨酸磷酸酶和(或)通過(guò)蛋白降解，STAT脫磷酸化，從而終止信號(hào)傳導(dǎo)〔3〕。

SOCS家族成員的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)近似，均由N區(qū)(氨基端)、位于中央的SH2區(qū)和羧基端的SOCS盒組成。N區(qū)氨基酸序列和長(zhǎng)度變異性較大，CIS、SOCS1～SOCS3的N區(qū)較短，約50～80個(gè)氨基酸殘基，而SOCS4～SOCS7的N區(qū)則較長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)380個(gè)氨基酸殘基。SH2區(qū)含有SH2結(jié)構(gòu)域，能與其他信號(hào)蛋白磷酸化酪氨酸殘基結(jié)合。SOCS蛋白羧基端含有大約40個(gè)氨基酸殘基組成的保守序列，即SOCS盒，亦可稱為CH結(jié)構(gòu)域(CIS homology domain)或 SC 結(jié)構(gòu)(SSI C-terminal motif)〔4〕。

SOCS不僅是JAK/STAT信號(hào)通路的靶基因，也是該通路的負(fù)調(diào)控因子。SOCS蛋白主要通過(guò)3條途徑抑制細(xì)胞因子信號(hào)通路:①利用和STAT相似的SH2結(jié)構(gòu)域，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合細(xì)胞因子受體胞質(zhì)區(qū)的磷酸化Tyr位點(diǎn)，阻止轉(zhuǎn)錄因子STAT的活化而阻止STAT募集到細(xì)胞因子受體;②通過(guò)其SH2結(jié)構(gòu)域與靶蛋白的磷酸酪氨酸結(jié)合，使JAK激酶的N末端失活而抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);③通過(guò)C端的SOCS盒與elonginBC復(fù)合物和cullin2相互作用，將SOCS的信號(hào)蛋白如JAK和STAT等通過(guò)泛素蛋白酶體途徑降解，從而阻斷細(xì)胞因子的信號(hào)傳遞〔5〕。

2 JAK/STAT、SOCS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與AS的關(guān)系

2.1 JAK/STAT、SOCS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與AS斑塊 AS斑塊逐漸發(fā)展為易損斑塊，繼而破裂導(dǎo)致血栓形成，是導(dǎo)致急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS)發(fā)病的主要病理學(xué)基礎(chǔ)〔6〕。目前研究易損斑塊的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型多為家兔、小型豬、小鼠，但隨著基因技術(shù)的興起，各種基因敲除小鼠和轉(zhuǎn)基因鼠作為研究AS的新模型，Apo E基因敲除小鼠與LDL基因敲除小鼠是較常用的動(dòng)物〔7〕。

Gharavi等〔8〕發(fā)現(xiàn)P-STAT3主要位于AS斑塊炎癥區(qū)的內(nèi)皮細(xì)胞核內(nèi)，其他炎性細(xì)胞中比較少，而非炎癥區(qū)幾乎無(wú)PSTAT3。比較STAT3-/-小鼠(內(nèi)皮細(xì)胞敲除STAT3的小鼠)和eSTAT3+/+小鼠 (野生型的小鼠)，STAT3-/-小鼠的斑塊大小、巨噬細(xì)胞及P-STAT3的含量都明顯比eSTAT3+/+小鼠的少，提示JAK/STAT信號(hào)通路在AS的發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮重要作用。

Guadalupe等〔9〕通過(guò)免疫組化顯示人頸動(dòng)脈AS斑塊肩部的炎癥區(qū)域SOCS1和SOCS3明顯增高，血管平滑肌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞是表達(dá)SOCS1和SOCS3的主要細(xì)胞;與野生小鼠相比，ApoE基因缺陷小鼠AS斑塊中SOCS1和SOCS3的基因與蛋白表達(dá)明顯升高;SOCS過(guò)度表達(dá)可抑制STAT3活性，降低炎癥基因表達(dá)和細(xì)胞增殖，而SOCS基因敲除可加速細(xì)胞炎癥與增殖反應(yīng)。

血管新生是AS斑塊不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，Li等〔10〕研究表明血管源性生長(zhǎng)因子多效蛋白(PTN)可被促炎因子干擾素(IFN)-γ誘導(dǎo)，并在人AS斑塊中高度血管化的區(qū)域表達(dá)，PTN在斑塊巨噬細(xì)胞中的表達(dá)與STAT1密切相關(guān)，IFN-γ-JAK-STAT信號(hào)通路決定著PTN在單核/巨噬細(xì)胞中的表達(dá)，進(jìn)而影響斑塊穩(wěn)定性與血管新生。

2.2 JAK/STAT、SOCS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)VSMC增殖、遷移在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，是血管增殖性疾病發(fā)病的核心環(huán)節(jié)，是形成高血壓、AS、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后再狹窄等心血管疾病的共同病理基礎(chǔ)之一〔11〕。

Gupta等〔12〕給小型豬喂養(yǎng)高脂飼料8 w，第4周時(shí)行冠脈球囊成形術(shù)，第8周時(shí)處死動(dòng)物。留取冠狀動(dòng)脈標(biāo)本，病理組織學(xué)顯示損傷處有明顯的新生內(nèi)膜增殖，免疫組化表明新生內(nèi)膜有平滑肌表達(dá)，增殖細(xì)胞核抗原明顯增加;與對(duì)照組比較，新內(nèi)膜中VSMC中的SOCS3表達(dá)明顯減少，從而引起VSMC明顯增殖，導(dǎo)致受損傷血管再狹窄。因此，冠脈成形術(shù)后損傷血管局部SOCS3基因表達(dá)可調(diào)控VSMC的增殖，有助于預(yù)防血管內(nèi)皮細(xì)胞過(guò)度增生和再狹窄。

抑瘤素M(OSM)是巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的特異性細(xì)胞因子 ，可誘導(dǎo)組織因子在 VSMC中的表達(dá)。Albasanz-Puig等〔13〕研究表明OSM在AS斑塊中表達(dá)，可能是通過(guò)JAK-STAT通路促進(jìn)VSMC增生、遷移與細(xì)胞外基質(zhì)合成，從而加速AS的進(jìn)展。5-羥色胺(5-HT)是一種血管收縮劑和促細(xì)胞分裂劑，Banes等〔14〕研究發(fā)現(xiàn)在糖尿病患者VSMC表面存在著多種5-HT受體，其中1B和2B兩種受體介導(dǎo)了JAK-STAT信號(hào)通路的激活，尤其以JAK1、JAK2及STAT1明顯，并呈劑量依賴性，阻斷此通路則可明顯減弱5-HT的生理效應(yīng)，從而為防治糖尿病的周圍血管病變提供了新靶點(diǎn)。

由還原型輔酶Ⅱ氧化酶1(NAPDH oxidase-1，Nox-1)和還原型輔酶Ⅱ氧化酶4(Nox-4)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激在AS疾病中起著重要作用。Manea等〔15〕將VSMC在IFN-γ中培養(yǎng)24 h，發(fā)現(xiàn)使用JAK/STAT抑制劑明顯減少依賴IFN-γ上調(diào)的Nox的活性與Nox-1、Nox-4的表達(dá);STAT1、STAT3短暫的過(guò)表達(dá)可增加每個(gè)亞基的啟動(dòng)子活性，阻斷JAK/STAT信號(hào)通路可減少Nox亞基的轉(zhuǎn)錄。結(jié)果表明在人VSMC中 JAK/STAT信號(hào)通路是調(diào)控Nox-1與Nox-4關(guān)鍵因子，阻斷JAK/STAT信號(hào)通路和Nox介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)有可能成為減輕AS的有效治療措施。

2.3 JAK/STAT、SOCS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與炎癥因子 1999年Ross〔16〕提出AS是一種炎癥性疾病的理論逐漸取得人們的認(rèn)同，炎癥反應(yīng)貫穿了AS病變啟動(dòng)、進(jìn)展和轉(zhuǎn)歸過(guò)程中，黏附分子、趨化因子和促炎因子、抗炎因子在AS發(fā)展的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。

白細(xì)胞介素(IL)-6是一種多效能細(xì)胞因子，其結(jié)合可溶性IL-6受體(sIL-6R)形成 IL-6/sIL-6R復(fù)合物 ，繼而活化細(xì)胞膜表面的gp130，誘導(dǎo)STAT3活化，即IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)〔17〕。IL-6可在人、ApoE基因敲除小鼠的AS斑塊中表達(dá)，是冠心病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素〔18〕。Recinos等〔19〕報(bào)道給低密度脂蛋白(LDL)受體缺陷小鼠高脂飼料喂養(yǎng)并注射血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)AS易損斑塊形成，留取主動(dòng)脈進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈外膜的IL-6含量最多，在外膜的IL-6表達(dá)明顯增高，免疫組化表明磷酸化的STAT3(P-STAT3)在內(nèi)膜及中層均有染色，而在LDL受體缺陷與IL-6受體同時(shí)敲除的小鼠P-STAT3在內(nèi)膜及中層都無(wú)染色，說(shuō)明IL-6在調(diào)控位于下游的JAK/STAT3信號(hào)表達(dá)起重要作用。

Taleb等〔20〕研究在 LDL基因缺陷小鼠 T細(xì)胞中去除SOCS3基因，檢測(cè)AS斑塊中IL-10與IL-17增加，誘導(dǎo)抗炎的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，IL-17的產(chǎn)生抑制了血管炎癥和AS斑塊進(jìn)展。給LDL基因缺陷小鼠注射IL-17可減少血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1表達(dá)和血管T細(xì)胞的滲入，明顯地限制了AS斑塊的進(jìn)展。相反地，SOCS3在T細(xì)胞中過(guò)表達(dá)減少了IL-17的生成，加速了AS的進(jìn)展。在人的AS斑塊中，P-STAT3和IL-17的水平增加有助于斑塊穩(wěn)定。

目前認(rèn)為三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ABCA1)的主要作用是將細(xì)胞內(nèi)膽固醇和磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜外并與載脂蛋白A1結(jié)合，形成新生高密度脂蛋白(HDL)顆粒，啟動(dòng)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。肝X體(LXR)能誘導(dǎo)負(fù)荷脂質(zhì)細(xì)胞ABCA1的表達(dá)。Hao等〔21〕研究IFN-γ可在轉(zhuǎn)錄與翻譯水平下調(diào)ABCA1的表達(dá)，并呈劑量依賴性。給人巨噬細(xì)胞(THP-1細(xì)胞)予IFN-γ處理發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膽固醇流出量減少，膽固醇含量增加;LXRα經(jīng)IFN-γ處理表達(dá)也被下調(diào);使用LXRα激動(dòng)劑激活LXRα后可代償被IFN-γ下調(diào)的ABCA1表達(dá)，而使用siRNA阻斷LXRα對(duì)ABCA1的下調(diào)比 IFN-γ更顯著。IFN-γ可誘導(dǎo) P-STAT1和STAT1α在細(xì)胞核的表達(dá)，使用JAK抑制劑AG490可阻斷其表達(dá)。應(yīng)用 siRNA阻斷 STAT1可進(jìn)一步增強(qiáng) IFN-γ對(duì) LXRα mRNA的下調(diào)。AG490和STAT1 siRNA可減少IFN-γ對(duì)ABCA1表達(dá)和膽固醇流出的影響。結(jié)論認(rèn)為IFN-γ首先通過(guò)JAK/STAT通路下調(diào)LXRα表達(dá)，然后減少源自巨噬細(xì)胞的泡沫細(xì)胞中ABCA1表達(dá)和膽固醇流出。

3 總結(jié)與展望

最近幾年，JAK/STAT、SOCS信號(hào)傳導(dǎo)通路與AS研究方面取得了一定進(jìn)展，但其在AS發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制還不完全清楚，尚需進(jìn)一步探究該信號(hào)通路及其負(fù)調(diào)控因子與AS的關(guān)系及作用。隨著對(duì)JAK/STAT信號(hào)傳導(dǎo)通路機(jī)制的進(jìn)一步闡明，因而具有良好的應(yīng)用前景，JAK/STAT、SOCS信號(hào)傳導(dǎo)通路可望成為AS疾病預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)。

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