Janus蛋白酪氨酸激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子信號(hào)通路與特發(fā)性炎性肌病關(guān)系的研究進(jìn)展

劉婷 傅自力

特發(fā)性炎性肌病(IIM)是一組異質(zhì)的系統(tǒng)性自身免疫性疾病，以肌無(wú)力、肌肉疲勞及骨骼肌單個(gè)核細(xì)胞浸潤(rùn)為特點(diǎn)。IIM最常見(jiàn)的臨床類型是多發(fā)性肌炎(PM)和皮肌炎(DM)，其特征性表現(xiàn)為四肢近端對(duì)稱性肌無(wú)力，可伴隨眾多并發(fā)癥，其中快速進(jìn)展性肺間質(zhì)病變嚴(yán)重危害患者健康，死亡率較高。研究認(rèn)為免疫與非免疫機(jī)制均參與了其發(fā)病過(guò)程，尤其是免疫機(jī)制中的細(xì)胞免疫異常和體液免疫異常，但其發(fā)病機(jī)制仍不明確。近年來(lái)相關(guān)研究表明，IIM相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生和激活與Janus蛋白酪氨酸激酶(JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子(STAT)信號(hào)通路有關(guān)，該通路參與調(diào)節(jié)該疾病的病理生理過(guò)程。本文對(duì)JAK/STAT信號(hào)通路與IIM的相關(guān)性進(jìn)行探討。

一、JAK/STAT信號(hào)通路

1.JAK/STAT家族的組成及結(jié)構(gòu)

JAK/STAT通路是一條從細(xì)胞外到細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)通路，可通過(guò)許多跨膜受體家族傳遞細(xì)胞因子、白細(xì)胞介素(IL)和生長(zhǎng)因子的信號(hào)，該通路由3個(gè)部分組成：酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK及轉(zhuǎn)錄因子STAT，主要功能如下：調(diào)控炎癥反應(yīng)、干細(xì)胞維持和造血等過(guò)程；參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡及免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)重要過(guò)程[1]。

2.JAK家族

JAK蛋白酪氨酸激酶家族是第三大非受體型的酪氨酸蛋白激酶家族，該家族有4個(gè)成員——JAK1、JAK2、JAK3和TYK2，分子量為120～140 kDa，同源性為40%～70%。其中JAK1、JAK2和TYK2存在于多種細(xì)胞和組織中，而JAK3僅在腫瘤細(xì)胞、造血細(xì)胞、骨髓組織及淋巴系統(tǒng)中表達(dá)。JAK激酶有7個(gè)高度同源功能結(jié)構(gòu)區(qū)：JH1～JH7；包括4個(gè)功能性結(jié)構(gòu)域：酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域(JH1)編碼激酶蛋白，主管JAK激酶活性；偽激酶結(jié)構(gòu)域(JH2)是JH1催化反應(yīng)活性所必需的，不具有直接催化活性；SH2結(jié)構(gòu)域(JH3～JH5)和FERM結(jié)構(gòu)域(JH6、JH7)在與受體結(jié)合中起重要作用，可識(shí)別并結(jié)合胞膜上的特異性受體，有不同的特定生物學(xué)功能[2]。

3.STAT家族

STAT是一種轉(zhuǎn)錄因子，能與靶基因調(diào)控區(qū)DNA結(jié)合,在人和哺乳動(dòng)物中已有7個(gè)家族成員被發(fā)現(xiàn)：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6[3]，分布于多種類型的組織和細(xì)胞中，分子量為84～113 kDa。STAT蛋白有6個(gè)功能區(qū)組成：N端結(jié)構(gòu)域、螺旋結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、連接結(jié)構(gòu)域(LK)、SH2結(jié)構(gòu)域及C端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。其功能分別如下：N端結(jié)構(gòu)域協(xié)助完成STAT多聚體的形成；螺旋結(jié)構(gòu)域與其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合；DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)TAT與靶基因調(diào)控區(qū)DNA結(jié)合起決定性作用；連接結(jié)構(gòu)域(LK)作用于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)過(guò)程，連接DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和SH2結(jié)構(gòu)域；SH2結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)STAT磷酸化及磷酸化STAT(p-STAT)二聚體的形成；C端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域調(diào)控轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄[2]。

4.JAK/STAT通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

許多細(xì)胞因子均能夠激活JAK/STAT途徑，包括以下4種[4]:(1)干擾素(IFN)家族：IFN-α/β、IFN-γ、IL-10/19/20/22；(2)gp130家族：IL-6/11、制瘤素M(OSM)、白血病抑制因子(LIF)、重組人心肌營(yíng)養(yǎng)素(CT-1)、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-12/23、瘦素(Leptin)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(NNT)-1/B細(xì)胞刺激因子(BSF)-3；(3)γC家族：IL-2/4/7/9/15/21；(4)單鏈家族：促紅細(xì)胞生成素、生長(zhǎng)因子、催乳素等。

一般而言，一種細(xì)胞因子對(duì)多種JAK激酶激活均有作用，但對(duì)STAT分子有一定特異性。而其選擇特異性由SH2結(jié)構(gòu)域和受體中結(jié)合STAT分子的特定氨基酸序列共同決定。細(xì)胞因子結(jié)合受體使受體分子二聚化，進(jìn)一步促進(jìn)JAK磷酸化。磷酸化的JAK激酶受體的胞漿區(qū)域酪氨酸殘基的結(jié)合位點(diǎn)可招募STATs，通過(guò)STAT的SH2結(jié)構(gòu)域與受體磷酸化酪氨酸殘基結(jié)合，并在JAK激酶的作用下實(shí)現(xiàn)其C端酪氨酸殘基的磷酸化。當(dāng)JAKs或其他酪氨酸激酶在高度保守的酪氨酸殘基上磷酸化時(shí)，p-STAT形成二聚體，移位到細(xì)胞核，在細(xì)胞核內(nèi)STAT二聚體結(jié)合特定的啟動(dòng)子序列，并調(diào)控細(xì)胞過(guò)程控制基因的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)[1]。

5.JAK/STAT信號(hào)通路的調(diào)節(jié)

JAK/STAT通路的激活過(guò)程受多個(gè)調(diào)控因子的調(diào)節(jié)，這對(duì)于切斷細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子的信號(hào)具有十分重要的作用。涉及以下負(fù)調(diào)控因子:JAK/STAT的細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子蛋白(SOCS)、活化STAT蛋白抑制因子(PIAS)、蛋白酪氨酸磷酸化酶(PTP)和細(xì)胞因子誘導(dǎo)含SH2結(jié)構(gòu)域蛋白(CIS)的去磷酸化作用等[5]。其他因素如天然STAT突變及泛素-蛋白酶系統(tǒng)對(duì)該通路也有一定調(diào)節(jié)作用。其中SOCS是STAT受體結(jié)合的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，也是針對(duì)蛋白酶降解途徑成分的泛素連接酶。STAT正向調(diào)節(jié)SOCS基因轉(zhuǎn)錄，SOCS競(jìng)爭(zhēng)抑制STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，形成一個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)，從而對(duì)JAK/STAT通路形成良好的控制。PIAS負(fù)向調(diào)控STAT介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄，在細(xì)胞因子作用STAT分子后，PIAS1和PIAS3分別結(jié)合激活的STAT1和STAT3，從而阻斷其與DNA結(jié)合，控制STAT細(xì)胞定位，促進(jìn)STAT蛋白的翻譯后修飾。而PTP和CIS可使JAK激酶去磷酸化[6]。

二、JAK/STAT與IIM的關(guān)系

目前研究表明許多炎癥性疾病與細(xì)胞因子的過(guò)度生成有關(guān)，在免疫反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)胞因子可以決定疾病的結(jié)果，同樣IIM發(fā)病與細(xì)胞因子的關(guān)系密不可分。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)IL-6、IL-1α/β、IL-2、IL-10、IL-15、IL-17、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IFN-β及IFN-γ等細(xì)胞因子在IIM的發(fā)病過(guò)程中具有免疫調(diào)節(jié)作用，與炎癥、補(bǔ)體激活、表皮激活和分化等有關(guān)[7]。細(xì)胞因子可通過(guò)結(jié)合與之相應(yīng)的受體將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)酪氨酸激酶(如JAK)磷酸化，磷酸化的JAK募集信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使STAT與細(xì)胞內(nèi)特異受體相關(guān)位點(diǎn)結(jié)合，從而使其磷酸化，磷酸化的STAT進(jìn)入細(xì)胞核通過(guò)調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)而發(fā)揮其相應(yīng)的生物學(xué)功能。在某些情況下，JAK/STAT途徑過(guò)度活化則會(huì)導(dǎo)致靶細(xì)胞功能的異?；钴S，從而嚴(yán)重傷害到機(jī)體穩(wěn)態(tài)。因此，JAK/STAT通路對(duì)機(jī)體穩(wěn)定性的維持發(fā)揮著十分重要的作用[8]。

1.JAK/STAT3與IIM

在過(guò)去10年中，STAT3也受到了廣泛關(guān)注，其與幾種促炎性細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。2005年Sano等[9]研究發(fā)現(xiàn)，皮膚特異性STAT3轉(zhuǎn)基因小鼠可出現(xiàn)皮膚損傷。其他學(xué)者在對(duì)皮膚細(xì)胞的體外研究發(fā)現(xiàn)，STAT3在皮膚細(xì)胞的遷移中起重要作用，對(duì)皮膚修復(fù)至關(guān)重要[10]。2017年有研究發(fā)現(xiàn)，STAT3可能與DM的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[11]，其中相關(guān)細(xì)胞因子包括IL-6、IL-21及IFN等[8]。

另外，輔助性T淋巴細(xì)胞17(Th17)和調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)平衡在免疫平衡中的作用十分關(guān)鍵，且在IIM的發(fā)病機(jī)制中也有一定作用[12]。IL-6可通過(guò)激活STAT3促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖并保護(hù)T細(xì)胞免受激活誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡[13]，而Th17在STAT3激活的細(xì)胞因子(如IL-6、IL-21和IL-23等)的作用下分化，抑制細(xì)胞中的STAT3可以阻止Th17分化，進(jìn)而增加Treg比例。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，T淋巴細(xì)胞中缺乏STAT3的小鼠對(duì)涉及Th17細(xì)胞的自身免疫模型有抵抗力,且磷酸化的STAT3后可防止Treg產(chǎn)生[14]。

綜上所述，JAK/STAT3通路參與了IIM的發(fā)生和發(fā)展。鑒于目前的研究結(jié)果和IL-6在IIM中的致病潛力，且SOCS3是IL-6誘導(dǎo)的STAT3磷酸化的主要抑制劑，當(dāng)活化的STAT1誘導(dǎo)SOCS3表達(dá)，則可進(jìn)一步抑制STAT3的活性，從而抑制Th17的發(fā)育，最終可使IIM病損有所減輕[15]。故關(guān)于IL-6/STAT3信號(hào)通路的抑制劑合成可能對(duì)IIM具有較好的治療特性。

2.SOCS與IIM

由于SOCS蛋白分子家族可通過(guò)其激酶抑制區(qū)(KIR)直接抑制JAK酪氨酸激酶活性，故SOCS家族可能參與了IIM的發(fā)病，其蛋白分子家族的成員可能將會(huì)成為IIM治療的一種新候選基因[16]。

IIM組織中IFN誘導(dǎo)基因及與炎癥、補(bǔ)體激活、表皮激活和分化相關(guān)的基因上調(diào)。有研究通過(guò)對(duì)DM患者的肌肉和皮膚進(jìn)行活檢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DM患者病變皮膚和肌肉中的漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞數(shù)量升高，且這些發(fā)現(xiàn)與Ⅰ型IFN信號(hào)升高有關(guān)[17]。其中SOCS1已被證明可通過(guò)調(diào)節(jié)先天免疫參與抑制炎癥反應(yīng)。SOCS1缺陷的樹突狀細(xì)胞可促進(jìn)Th1的過(guò)度激活和狼瘡樣自身免疫病等。另外，在阻止Treg生成炎性細(xì)胞因子過(guò)程中SOCS1也起重要作用。在沒(méi)有SOCS1的情況下，Treg通過(guò)過(guò)度激活STAT1和STAT3分別分泌干擾素γ、IL-2、IL-6和IL-17[17]。因此，SOCS1可抑制IIM相關(guān)細(xì)胞因子，從而可能有利于IIM治療。

3.JAK抑制劑與IIM

相關(guān)研究表明，IIM發(fā)病可通過(guò)JAK-STAT途徑介導(dǎo)，IL-6、IL-21以及Ⅰ型IFN可能是其作用過(guò)程中主要的細(xì)胞因子。一旦這些細(xì)胞因子與相應(yīng)受體結(jié)合，該通路就會(huì)啟動(dòng)，引起多種分子的轉(zhuǎn)錄和翻譯，進(jìn)而產(chǎn)生了各種其他的細(xì)胞因子，導(dǎo)致肌炎。目前第一代JAK抑制劑托法替尼(Tofacitinib)和魯索利替尼(Ruxolitinib)均通過(guò)抑制JAK的磷酸化和激活而起作用(分別為JAK1/3和JAK1/2)[18]。雖然不能排除Tofacitinib和Ruxolitinib調(diào)節(jié)其他通過(guò)JAK通路介導(dǎo)信號(hào)的細(xì)胞因子，但證明了體外使用JAK抑制劑Ruxolitinib可以預(yù)防這些病變[19-20]。

Hornung等[21]報(bào)道了一例72歲的典型DM患者，其皮膚皮損范圍和嚴(yán)重程度指數(shù)(CDASI)的活動(dòng)性評(píng)分為30分，患者在出現(xiàn)發(fā)熱、巨脾及血小板減少癥后開始使用Ruxolitinib(每次5 mg，每日2次)治療后無(wú)不良反應(yīng)，逐漸加量至15 mg每日2次，2個(gè)月后血小板恢復(fù)正常，發(fā)熱癥狀消失，脾臟縮小，DM皮損減輕(CDASI評(píng)分為0)，肌力恢復(fù)，其他藥物逐漸減量至停用。1年后患者Ruxolitinib減量至每次10 mg，每日2次，皮肌炎癥狀仍處于緩解狀態(tài)。Kurtzman等[22]報(bào)道了3例難治性DM患者，在使用現(xiàn)有治療方案后無(wú)好轉(zhuǎn)，其中2例單用Tofacitinib(5～10 mg每日2次)，1例使用硫酸羥氯喹聯(lián)合Tofacitinib(5 mg每日2次)治療，4周后3例均有皮疹減少，CDASI活動(dòng)度評(píng)分均下降(平均改善12分)，2例肌力改善；而Tofacitinib單一療法的2例改善程度最大的是高劑量托法替尼(10 mg)的患者,這表明其療效可能與劑量有關(guān)。Paik等[23]報(bào)道了一例55歲的頑固性皮肌炎患者,初始治療使用現(xiàn)有治療方案至少6個(gè)月，隨后還接受2個(gè)周期的利妥昔單抗治療，均無(wú)效。期間排除了惡性腫瘤，隨后出現(xiàn)新發(fā)關(guān)節(jié)炎，遂開始使用Tofacitinib，治療2個(gè)月后其關(guān)節(jié)炎有所改善，皮疹緩解，肌力改善。在之后隨訪的6個(gè)月內(nèi)，癥狀持續(xù)緩解。之后Sarah等[24]報(bào)道了兩例DM合并肺部鈣質(zhì)沉著癥患者，一例采用Tofacitinib聯(lián)合甲氨蝶呤治療，另一例采用Tofacitinib單藥治療，兩例患者伴隨的皮膚鈣化經(jīng)過(guò)幾周治療后明顯減輕，隨后肺部鈣化灶開始縮小，且在治療中發(fā)現(xiàn)Tofacitinib耐受性良好，未發(fā)生與治療相關(guān)的不良事件。

另外，抗黑素瘤分化相關(guān)蛋白(MDA)-5陽(yáng)性無(wú)肌病性皮肌炎(ADM)相關(guān)的間質(zhì)性肺病(ILD)是一種快速進(jìn)展且危及生命的疾病，既往使用的三聯(lián)治療(糖皮質(zhì)激素+環(huán)磷酰胺±他克莫司/環(huán)孢素A/霉酚酸酯)、生物制劑(包括TNF-α拮抗劑等)、血漿置換免疫吸附、間充質(zhì)干細(xì)胞移植、肺移植、消除合并感染及其他支持治療效果有限，6個(gè)月死亡率高達(dá)50%。2019年Chen等[25]研究發(fā)現(xiàn)，ADM-ILD患者IL-6和IL-21表達(dá)水平上調(diào)，且為JAK通路依賴，因此開展了單中心、開放標(biāo)簽臨床試驗(yàn)，納入了18例早期ADM-ILD患者，結(jié)果18例患者在托法替布治療后6個(gè)月全部存活，存活率明顯高于對(duì)照組，表明托法替布可顯著控制早期ADM-ILD的進(jìn)展，并有效延長(zhǎng)患者的生存期。

雖然已有研究支持JAK抑制劑在難治性DM患者中的使用，但還需要前瞻性臨床試驗(yàn)來(lái)證實(shí)。而且在當(dāng)前JAK抑制劑應(yīng)用的劑量下，其主要作用是抑制炎癥，對(duì)一些生理功能并未表現(xiàn)出明顯抑制，如貧血、淋巴細(xì)胞減少等，此類不良反應(yīng)的報(bào)告在臨床上也未對(duì)治療造成較大的干擾。JAK抑制劑可能引起感染，如帶狀皰疹，雖然其在臨床上非常罕見(jiàn)，但仍要考慮JAK抑制劑多靶點(diǎn)作用的不良反應(yīng)，即安全性問(wèn)題，故在應(yīng)用JAK抑制劑前需評(píng)估患者是否合并結(jié)核等慢性感染性疾病。由于JAK抑制劑能抑制免疫功能，削弱機(jī)體自身免疫監(jiān)視功能，淋巴瘤、非黑素瘤等腫瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有所上升。

總而言之，近年來(lái)多項(xiàng)研究支持了JAK抑制劑未來(lái)在難治性DM患者中的使用。然而，現(xiàn)在還需要前瞻性臨床試驗(yàn)來(lái)證實(shí)這些結(jié)果，并進(jìn)一步考慮其安全性。

三、小結(jié)與展望

盡管有證據(jù)表明JAK/STAT通路異常與IIM有關(guān)，但I(xiàn)IM發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，且該信號(hào)通路受多因素調(diào)控，與多條信號(hào)通路交匯，故仍需進(jìn)一步探討該通路在IIM發(fā)生中的詳細(xì)機(jī)制。通過(guò)進(jìn)一步深入研究JAK/STAT通路在IIM發(fā)病機(jī)制中的作用，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)IIM的發(fā)生發(fā)展，從而可能為IIM開發(fā)新的治療方向和策略。