信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3 在肝病中的研究進(jìn)展

李婷婷，張俊平 （福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 福建 福州 350100）

肝臟是人體內(nèi)重要的實(shí)質(zhì)器官，在新陳代謝、排毒和天然免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用[1-2]。酒精、藥物、病毒等是肝損傷的暴露因素，在這些損傷因素的作用下，肝細(xì)胞易發(fā)生壞死進(jìn)而導(dǎo)致肝損傷。肝損傷過程中會(huì)引發(fā)炎癥，持續(xù)的肝臟炎癥將導(dǎo)致肝纖維化，肝纖維化的持續(xù)發(fā)展將轉(zhuǎn)變?yōu)楦斡不踔涟l(fā)展為肝癌。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and transcriptional activator 3，STAT3）是體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化等生物過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，STAT3的激活與肝損傷、炎癥、肝再生、肝纖維化甚至肝癌密切相關(guān)。本文綜述了STAT3 在不同肝病中的研究進(jìn)展，并討論了STAT3 抑制劑在治療肝病中的潛在應(yīng)用前景。

1 細(xì)胞中的STAT3 信號(hào)

肝臟由實(shí)質(zhì)細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞組成。實(shí)質(zhì)細(xì)胞即肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，又稱肝細(xì)胞；非實(shí)質(zhì)細(xì)胞包括枯否細(xì)胞（Kupffer cell，KC）、肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cell，HSC）、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞（hepatic sinusoidal endothelial cell，HSEC）和其他免疫細(xì)胞（B 細(xì)胞、T 細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞）等。

1.1 肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中的STAT3 信號(hào)

肝細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)主要受STAT3 調(diào)控，白細(xì)胞介素-6（IL-6）及其家族成員（包括白血病抑制因子、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、抑癌蛋白M、心肌營(yíng)養(yǎng)素1 和IL-11、IL-22 等細(xì)胞因子均可激活STAT3[3]。STAT3 被激活時(shí)其705 位酪氨酸殘基（Tyr-705）發(fā)生磷酸化，磷酸化的STAT3 形成二聚體，并易位到細(xì)胞核中激活多種靶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)肝細(xì)胞存活和肝臟再生[4]。此外，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）和表皮生長(zhǎng)因子（EGF）也可少量激活肝細(xì)胞中的STAT3信號(hào)[5-6]。

1.2 肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞中的STAT3 信號(hào)

KC 是肝常駐巨噬細(xì)胞，占肝臟中單核巨噬細(xì)胞的80%至90%。KC 不僅是促炎細(xì)胞因子IL-6的主要來(lái)源，也是抗炎細(xì)胞因子IL-10 的主要來(lái)源，而且KC 還可以響應(yīng)IL-6 和IL-10 的刺激[7-8]。IL-6 和IL-10 能夠激活巨噬細(xì)胞內(nèi)STAT3，發(fā)揮截然相反的功能。IL-10 激活細(xì)胞內(nèi)STAT3 可抑制脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的炎癥應(yīng)答，而IL-6 激活STAT3則促進(jìn)巨噬細(xì)胞炎癥應(yīng)答。因此，KC 廣泛參與肝臟炎癥反應(yīng)，在不同病理?xiàng)l件下發(fā)揮不同作用[9-10]。

HSC 位于竇周隙內(nèi)（內(nèi)皮細(xì)胞和肝細(xì)胞之間的小區(qū)域），儲(chǔ)存并供應(yīng)身體所需75%的維生素A[11]。在肝纖維化病理過程中，STAT3 在肝星狀細(xì)胞的增殖和激活中起關(guān)鍵作用[12]。IL-6 可激活HSC 中的STAT3，促進(jìn)其存活和增殖，當(dāng)HSC 激活后，會(huì)產(chǎn)生大量膠原，促進(jìn)肝纖維化形成[13]。

HSEC 位于肝竇腔與肝細(xì)胞之間，它能夠維持肝星狀細(xì)胞的靜息狀態(tài)，從而抑制肝內(nèi)血管收縮和肝纖維化的發(fā)展[14]。通過內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EndMT），HSEC 能夠轉(zhuǎn)化為活化的肌成纖維細(xì)胞并促進(jìn)肝纖維化發(fā)生，而抑制STAT3 能夠減輕肝竇內(nèi)皮細(xì)胞中的EndMT，并改善膽管結(jié)扎（BDL）誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化，表明HSEC 內(nèi)STAT3 信號(hào)在肝纖維化中同樣發(fā)揮重要作用[15]。

2 肝臟相關(guān)疾病與STAT3

2.1 肝損傷、肝炎與STAT3

大量研究表明，在許多嚙齒類動(dòng)物模型中，IL-6、IL-6 家族細(xì)胞因子以及IL-22 對(duì)肝損傷均具有保護(hù)作用。IL-22 肝臟過表達(dá)轉(zhuǎn)基因小鼠可完全抵御T 細(xì)胞免疫性肝炎對(duì)肝細(xì)胞的損傷。破壞IL-6/gp130、OSM、IL-22 基因或肝細(xì)胞內(nèi)STAT3，能夠增加絕大多數(shù)動(dòng)物模型肝損傷的易感性[3]。這些研究表明STAT3 在肝細(xì)胞損傷保護(hù)方面具有積極作用。與肝細(xì)胞保護(hù)作用相比，STAT3 在肝臟炎癥中發(fā)揮著更為復(fù)雜的作用。在肝臟損傷模型中，與野生型（WT）小鼠相比，肝細(xì)胞特異性STAT3 敲除的小鼠可減輕由四氯化碳、酒精誘導(dǎo)的肝臟炎癥，促進(jìn)伴刀豆蛋白（ConA）誘導(dǎo)的免疫性肝炎和LPS引起的肝炎。這些研究表明，肝細(xì)胞內(nèi)STAT3 根據(jù)不同模型可表現(xiàn)出抗炎和促炎的不同作用，其中STAT3 激活引起的促炎作用可能是由急性期蛋白和趨化因子所介導(dǎo)[16-17]，抗炎作用可能是通過防止肝細(xì)胞損傷而減少肝壞死引起的炎癥或抑制γ 干擾素（IFN-γ）活化的STAT1，進(jìn)而抑制肝內(nèi)促炎信號(hào)。

除此之外，多種肝損傷模型的研究表明，髓系細(xì)胞（包括KC 和巨噬細(xì)胞）內(nèi)STAT3 在肝損傷模型中表現(xiàn)為抗炎作用[18-20]。但是，髓系細(xì)胞STAT3在肝細(xì)胞損傷中的作用卻并不明確，如髓系細(xì)胞中STAT3 的特異性缺失，能夠增強(qiáng)小鼠對(duì)ConA誘導(dǎo)的T 細(xì)胞免疫性肝炎和酒精誘導(dǎo)的肝損傷的敏感性，卻減輕CCl4引起的肝細(xì)胞損傷。在髓系細(xì)胞中，STAT3 的激活不僅能夠抑制促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和IFN-γ 的表達(dá)，而且還會(huì)抑制肝保護(hù)因子，如IL-6、IL-22 的產(chǎn)生[21]。因此，STAT3 對(duì)肝細(xì)胞損傷的影響主要由肝臟損傷期間產(chǎn)生的促炎因子和肝保護(hù)因子之間的平衡所決定。

2.2 肝再生與STAT3

肝臟在組織損傷后具有很強(qiáng)的肝再生能力。肝臟再生由多種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、激素及其下游信號(hào)通路調(diào)節(jié)[22-23]。研究認(rèn)為，IL-6 及其下游信號(hào)分子STAT3 在促進(jìn)肝再生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用；而抗炎細(xì)胞因子IL-10 亦能夠激活免疫細(xì)胞中的STAT3，在抑制炎癥反應(yīng)的同時(shí)抑制肝臟再生[15-16,24-25]。

肝切除術(shù)（PHx）是一種廣泛用于研究肝臟再生的模型。在PHx 后，肝細(xì)胞會(huì)快速增殖從而恢復(fù)肝臟的質(zhì)量和功能。免疫細(xì)胞通過與肝細(xì)胞的直接相互作用或通過釋放炎性細(xì)胞因子間接控制肝臟再生[26]。PHx 后，肝臟中LPS 水平升高，LPS刺激KC 產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子，如TNF-α 和IL-6 等，激活STAT3，隨后肝臟開始再生[27-28]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，Ⅰ型TNF 受體（TNFR-1）缺失的小鼠會(huì)導(dǎo)致PHx后死亡率增加，并伴有肝細(xì)胞增殖減少[29]。同樣在IL-6 缺失的小鼠模型中，PHx 后無(wú)STAT3 激活，小鼠死亡率增加，肝細(xì)胞DNA 合成減少，AP-1、Myc 和cyclin D 表達(dá)被抑制，在給予單次劑量的IL-6 治療后，恢復(fù)了STAT3 結(jié)合及肝細(xì)胞的增殖，有效阻止了肝損傷[30]。在PHx 后，IL-22 也能發(fā)揮促進(jìn)肝再生的作用，IL-22 能夠刺激肝細(xì)胞STAT3激活，增加多種促有絲分裂蛋白的表達(dá)，如細(xì)胞周期蛋白D1（Cyclin D1）[31]。以上研究表明，在PHx或組織損傷后，肝細(xì)胞STAT3 的激活會(huì)促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。與肝細(xì)胞中激活STAT3 和促進(jìn)肝再生的細(xì)胞因子相比，免疫細(xì)胞中的抗炎因子IL-10 也可激活STAT3，但負(fù)調(diào)節(jié)肝再生。在PHx 后，IL-10 在肝臟中的表達(dá)下調(diào)，隨著STAT3 的激活，IL-10 的破壞會(huì)增加肝臟炎癥和肝再生反應(yīng)[28]。

其他細(xì)胞，如髓系細(xì)胞STAT3 激活可通過抑制炎癥反應(yīng)來(lái)抑制肝再生。相比之下，其他免疫細(xì)胞和肝竇內(nèi)皮細(xì)胞STAT3 的激活在肝再生中的作用仍然需要進(jìn)一步探索。

2.3 肝纖維化與STAT3

肝纖維化是各種病因所致慢性肝損傷的瘢痕修復(fù)反應(yīng)，其主要特征是細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積，導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)改變和肝功能喪失。肝星狀細(xì)胞活化是肝纖維化發(fā)展中的核心事件，活化的肝星狀細(xì)胞被認(rèn)為是膠原纖維產(chǎn)生的最重要細(xì)胞[32-34]。此外，很多研究表明，成纖維細(xì)胞、骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞和肝細(xì)胞也可以通過產(chǎn)生膠原促進(jìn)纖維發(fā)生，而免疫細(xì)胞則可以通過細(xì)胞因子的產(chǎn)生調(diào)節(jié)纖維發(fā)生，如巨噬細(xì)胞釋放的TGF-β 通過刺激肝星狀細(xì)胞活化促進(jìn)纖維化，而免疫細(xì)胞1 型T 輔助細(xì)胞釋放的IFN-γ 通過誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯抑制纖維化。

IL-6 是激活肝臟中STAT3 的最重要細(xì)胞因子之一，關(guān)于IL-6 在各種肝纖維化動(dòng)物模型中的作用仍有爭(zhēng)議。有研究顯示，與WT 小鼠相比，IL-6敲除小鼠肝損傷和纖維化更為嚴(yán)重，但炎癥較少[35]。肝細(xì)胞特異性IL-6Ra 敲除小鼠具有更多的脂肪變性和肝損傷，而骨髓特異性IL-6Ra 敲除小鼠的肝臟浸潤(rùn)性巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量較少，肝纖維化也較嚴(yán)重[36]。由于IL-6 受體在所有類型的肝臟細(xì)胞中表達(dá)，因此,IL-6 可能通過靶向不同類型的肝臟細(xì)胞來(lái)加重和改善肝纖維化。一些動(dòng)物模型研究表明，肝細(xì)胞STAT3 在預(yù)防肝纖維化中起保護(hù)作用，主要是因?yàn)镾TAT3 的肝保護(hù)和增殖功能[37]。肝細(xì)胞gp130/STAT3 缺失會(huì)加重肝損傷，并通過增加TNF-α 表達(dá)來(lái)加重炎癥反應(yīng)，這種慢性肝損傷會(huì)促進(jìn)肝星狀細(xì)胞活化和纖維化的發(fā)生。

有關(guān)IL-6 下游信號(hào)分子STAT3 在肝纖維化中的作用已有很多研究報(bào)道。在CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化模型中，愈肝龍可降低血清中炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-6 的含量，抑制JAK/STAT3 信號(hào)通路，同時(shí)降低了肝星狀細(xì)胞活化標(biāo)志物α-平滑肌激動(dòng)蛋白（α-SMA）的表達(dá)[38]。 Su 等[39]用STAT3 的抑制劑索拉非尼和其衍生物SC-1 治療肝纖維化，索拉非尼和其衍生物SC-1 能下調(diào)HSC 和肝組織中的STAT3 磷酸化水平，降低了α-SMA 的表達(dá)。因此，通過抑制HSCs 中STAT3 的激活可改善肝纖維化，STAT3 可能成為治療肝纖維化中一種有前景的藥物作用靶點(diǎn)。

2.4 肝癌與STAT3

癌細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境中異常活化的IL-6/STAT3信號(hào)被認(rèn)為是癌癥發(fā)生、發(fā)展的重要因素[40-41]。肝細(xì)胞癌（HCC）是成人中最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，也是全球癌癥死亡的第四大原因，目前尚無(wú)有效治療方法[42]。HCC 由病毒性肝炎、酒精性和非酒精性肝炎引起，多年慢性肝炎會(huì)發(fā)展為肝硬化最終進(jìn)展成肝細(xì)胞癌[43]。肝細(xì)胞中的多種細(xì)胞因子（如IL-6、IL-6 家族細(xì)胞因子等）在體內(nèi)外均可促進(jìn)HCC 生長(zhǎng)。據(jù)臨床研究報(bào)道，HCC 患者血清IL-6 濃度顯著升高，男性患者IL-6 水平是女性的3～5 倍[44]。由二乙基亞硝胺（DEN）誘導(dǎo)的HCC 小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了類似的性別差異，與雌性小鼠相比，雄性小鼠血清中IL-6 的濃度較高[45]。除此之外，IL-22 激活肝細(xì)胞中的STAT3，也能夠促進(jìn)HCC 的發(fā)生。在HepG2 細(xì)胞中，過表達(dá)IL-22 會(huì)組成性地激活STAT3，上調(diào)多種抗凋亡蛋白（如Bcl-2、Bcl-xl 和Mcl-1）和有絲分裂原蛋白（如c-myc、Cyclin D1、Rb2 和CDK4）的表達(dá)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖。

一些證據(jù)表明STAT3 作為肝細(xì)胞中IL-6、IL-22的主要下游信號(hào)分子，在肝癌的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。第一，在人肝腫瘤組織和肝癌細(xì)胞中均能夠檢測(cè)到組成性激活的STAT3。在體外使用STAT3的化學(xué)抑制劑或siRNA 可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯，在體內(nèi)能抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，減少肝癌細(xì)胞遷移或侵襲[46-47]。第二，p-STAT3 表達(dá)水平與HCC 的組織學(xué)分級(jí)和腫瘤內(nèi)微血管密度呈正相關(guān)[48]。第三，肝臟細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子3（SOCS3）的缺失或甲基化沉默，會(huì)導(dǎo)致肝臟內(nèi)STAT3 活化增強(qiáng)，加快DEN 誘導(dǎo)肝腫瘤的發(fā)生，SOCS3 過表達(dá)則可抑制HCC 細(xì)胞生長(zhǎng)[49]。有文獻(xiàn)報(bào)道，索拉非尼、樂伐替尼、瑞戈非尼可有效抑制STAT3 信號(hào)，明顯提高肝癌患者生存率，是晚期肝細(xì)胞癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方法[50-51]。Jung 等[52]評(píng)估了STAT3 小分子抑制劑（C188-9）在肝細(xì)胞癌中的預(yù)防和治療潛力，發(fā)現(xiàn)C188-9 可減少炎癥反應(yīng)，抑制肝細(xì)胞癌腫瘤生長(zhǎng)。綜上所述，STAT3 的激活在肝腫瘤發(fā)生中扮演著重要角色，阻斷STAT3 可能是預(yù)防和治療肝癌的有效手段。

3 討論

STAT3 廣泛表達(dá)于機(jī)體不同類型的細(xì)胞和組織中，參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡等多種生理功能的調(diào)控，與炎癥、纖維化、癌癥等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。STAT3 的過度激活會(huì)促進(jìn)多種疾病的發(fā)生，而抑制STAT3 活化能夠改善疾病的發(fā)病程度。目前，STAT3 抑制劑已成為研究的熱點(diǎn)，直接作用于STAT3 的小分子抑制劑C188-9，能夠減少TGF-β 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞活化，改善肝、腎等纖維化程度，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)等；靶向STAT3 的寡核苷酸類抑制劑AZD9150 可用于治療高度難治性淋巴瘤和非小細(xì)胞肺癌；間接作用于STAT3 的JAK2 抑制劑魯索替尼，已被批準(zhǔn)用于治療骨髓纖維化和紅細(xì)胞增多癥；多激酶（包括STAT3）抑制劑索拉非尼，是美國(guó) FDA 批準(zhǔn)用于治療不可切除的肝細(xì)胞癌和晚期腎細(xì)胞癌的抗癌藥物，這些抑制劑的成功應(yīng)用標(biāo)志著STAT3 抑制劑在臨床治療方面的廣闊前景。除此之外，一些可抑制STAT3 磷酸化的中藥單體也越來(lái)越多的應(yīng)用在不同的疾病研究中，例如黃酮類（淫羊藿）、萜類（青蒿）、醌類（丹參）、酚酸類（姜黃素）、堿類（苦參）和多糖類（南瓜）等。因此，STAT3 是一個(gè)重要的藥物作用靶點(diǎn)，通過研究STAT3 在疾病中的作用，能夠?yàn)镾TAT3 抑制劑應(yīng)用于疾病治療提供理論依據(jù)。

在肝病方面，STAT3 在不同病因和疾病階段以及不同細(xì)胞中扮演的角色不同。在肝再生階段，IL-6、IL-22 激活STAT3 有助于增加有絲分裂蛋白的表達(dá)，促進(jìn)肝細(xì)胞增殖，使肝臟恢復(fù)正常形態(tài)；在肝臟炎癥反應(yīng)過程中，STAT3 對(duì)肝臟損傷的影響是由促炎因子和肝保護(hù)因子之間的平衡來(lái)決定的；在肝纖維化過程中，STAT3 在肝星狀細(xì)胞增殖和活化中起關(guān)鍵作用，過表達(dá)STAT3 會(huì)加重肝纖維化進(jìn)程，而采用STAT3 抑制劑可改善纖維化程度；癌癥階段，使用STAT3 抑制劑可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯，抑制體內(nèi)肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，減少肝癌細(xì)胞遷移或侵襲。

因此，應(yīng)用STAT3 激活劑或抑制劑進(jìn)行肝病治療需要根據(jù)病因、病程等進(jìn)行綜合評(píng)估，在肝病不同進(jìn)程階段所采取的治療方案不同，對(duì)于肝臟再生可利用STAT3 激動(dòng)劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于肝癌可利用STAT3 抑制劑進(jìn)行干預(yù)，而對(duì)于肝損傷、炎癥和肝纖維化而言，需要根據(jù)不同病因靶向肝內(nèi)不同細(xì)胞進(jìn)行針對(duì)性治療。