中醫(yī)藥調(diào)控JAK2-STAT3信號(hào)通路治療阿爾茨海默病研究進(jìn)展

畢淑月，張立娟，管秀菊，侯翰如，李明襄，王康鋒

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué),山東 濟(jì)南 250014；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院腦病三科，山東 濟(jì)南 250014)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，臨床可見認(rèn)知功能障礙、記憶力減退、精神行為異常等表現(xiàn)[1-2]。AD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，Aβ的沉積、氧化應(yīng)激和炎性損傷所致老年斑形成、突觸功能障礙及細(xì)胞凋亡等是AD發(fā)病的重要環(huán)節(jié)，多種細(xì)胞因子及信號(hào)通路的激活在AD的發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮重要作用。JAK2-STAT3信號(hào)通路是眾多細(xì)胞因子發(fā)揮生物學(xué)作用的重要信號(hào)傳導(dǎo)途徑，在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進(jìn)展中均可見此信號(hào)通路的介導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)研究表明，通過激活JAK2-STAT3信號(hào)通路可以降低AD發(fā)病過程中的Aβ神經(jīng)毒性、抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)、抗神經(jīng)細(xì)胞凋亡以及改善認(rèn)知功能，進(jìn)而治療AD。本文總結(jié)近年來中醫(yī)藥通過調(diào)控JAK2-STAT3信號(hào)通路治療AD的研究，為中醫(yī)藥治療AD提供參考。

1 JAK2-STAT3信號(hào)通路研究進(jìn)展

酪氨酸激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子(Janus kinase-signal transducer and activator of transcription,JAK-STAT)信號(hào)通路最早在干擾素的研究中被發(fā)現(xiàn)，由負(fù)責(zé)接收信號(hào)的受體酪氨酸激酶、負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的JAK和負(fù)責(zé)產(chǎn)生效應(yīng)的STAT組成，該通路介導(dǎo)多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在細(xì)胞中的信號(hào)傳遞，參與了包括細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡、免疫代謝調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)過程。已有研究證實(shí)JAK-STAT信號(hào)通路的激活可影響多種疾病，如腫瘤、白血病以及炎性疾病等[3]。近年來，國內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道了多種中藥通過調(diào)控JAK-STAT信號(hào)通路干預(yù)腫瘤、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病的研究。

JAK-STAT信號(hào)通路在癲癇、腦缺血、腦腫瘤、帕金森病、AD等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中扮演著重要的角色。已有研究證實(shí)JAK-STAT信號(hào)通路異常是AD的病因之一。目前，已發(fā)現(xiàn)4個(gè)JAK蛋白家族成員，包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2，7個(gè)STAT蛋白家族成員，包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B和STAT6[4]。JAK2、STAT3蛋白在大腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞以及海馬神經(jīng)元中均有所表達(dá)[5]，JAK2-STAT3主要在腦組織表達(dá)，可影響神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡、增殖和分化，從而保護(hù)神經(jīng)元，減輕炎癥反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)功能重塑，修復(fù)損傷的腦組織等[6]。

2 JAK2-STAT3信號(hào)通路參與AD的作用機(jī)制

2.1 JAK2-STAT3信號(hào)通路與Aβ的異常表達(dá) AD發(fā)病機(jī)制中Aβ起關(guān)鍵作用。Aβ是經(jīng)過β-淀粉樣前體蛋白的水解酶降解而來，一般情況下，Aβ生成與降解保持平衡狀態(tài)。當(dāng)多種病理因素導(dǎo)致Aβ生成過多而不能被及時(shí)清除時(shí)，Aβ聚集沉積在腦組織中形成淀粉樣斑塊，即老年斑。此外，Aβ通過誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞引起氧化應(yīng)激，進(jìn)而誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡。郭秀美[7]研究表明，STAT3作為重要的下游核轉(zhuǎn)錄因子，在AD小鼠腦內(nèi)表達(dá)升高，通過抑制STAT3的激活能明顯改善由Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡。另外，TYK2作用于STAT3的上游，也可通過抑制STAT3的表達(dá)，顯著降低由Aβ所誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡[8]。

Aβ聚集可以激活膠質(zhì)細(xì)胞中具有致病性的JAK2-STAT3信號(hào)通路，導(dǎo)致腦內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和突觸功能障礙[9]。此外，JAK2-STAT3信號(hào)通路是由腦神經(jīng)肽介導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)活性的主要傳感器，海馬神經(jīng)元中JAK2-STAT3信號(hào)通路的Aβ依賴性失活可通過突觸前后的機(jī)制導(dǎo)致膽堿能功能的障礙，進(jìn)而可導(dǎo)致與AD相關(guān)的記憶障礙[10]。

2.2 JAK2-STAT3信號(hào)通路對(duì)于Tau蛋白的調(diào)節(jié)作用 Tau蛋白是一種結(jié)構(gòu)微管相關(guān)蛋白，具有促進(jìn)微管蛋白形成、維持微管蛋白穩(wěn)定、維持軸突正常運(yùn)輸?shù)淖饔?。Aβ斑塊可引起Tau蛋白過度磷酸化[11]，導(dǎo)致Tau蛋白自我聚集形成可溶性的Tau聚集體，這些聚集體進(jìn)一步組裝形成雙螺旋纖維，最終導(dǎo)致神經(jīng)原纖維纏結(jié)[12]。異常聚集的Tau蛋白可干擾細(xì)胞內(nèi)的軸突轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致軸突轉(zhuǎn)運(yùn)功能發(fā)生障礙，誘發(fā)并產(chǎn)生突觸毒性，造成神經(jīng)元的變性損傷，最終導(dǎo)致AD的發(fā)生。李曉光[13]研究發(fā)現(xiàn)，JAK2的活化可介導(dǎo)hTau蛋白誘發(fā)STAT1的異常激活，酪氨酸701位點(diǎn)的磷酸化水平升高，導(dǎo)致突觸功能障礙。同樣，hTau蛋白能夠直接或間接誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，促炎因子IL-1和IL-6的表達(dá)升高，從而影響AD的進(jìn)展。

2.3 JAK2-STAT3信號(hào)通路參與AD的炎癥反應(yīng) 既往研究已證實(shí)，過度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)炎癥反應(yīng)已經(jīng)成為AD發(fā)病的重要因素。當(dāng)AD腦損傷發(fā)生時(shí)，可釋放大量炎性細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子需通過細(xì)胞因子受體超家族的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮自身的效應(yīng)，其中主要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白為JAK和STAT家族。STAT3同樣是參與促炎因子釋放的重要轉(zhuǎn)錄因子[14]。大腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞作為一種巨噬細(xì)胞，具有極其重要的生理功能。在AD各種病理因素刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活為M1型和M2型兩種極化狀態(tài)[15]。其中，M1型狀態(tài)下的小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過表達(dá)JAK2誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥，分泌多種促炎因子，如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細(xì)胞介素1(IL-1β)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、趨化因子以及活性氧和氮物種等，加快炎癥反應(yīng)，損傷神經(jīng)元。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，JAK2-STAT3通路磷酸化的下調(diào)，可顯著減少小膠質(zhì)細(xì)胞M1型狀態(tài)下分泌的促炎因子TNF-α、IL-1β，同時(shí)可以促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞極化為M2型狀態(tài)，從而減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)[16]。另有研究報(bào)道，AD的神經(jīng)炎癥大多伴隨著IL-6的高表達(dá)，并且由IL-6激活的JAK-STAT通路也是調(diào)節(jié)神經(jīng)祖細(xì)胞(NPC)分化為膠質(zhì)細(xì)胞還是神經(jīng)元的中心環(huán)節(jié)[17]。IL-6可以通過激活JAK2信號(hào)通路，刺激下游活化狀態(tài)的P-STAT3形成二聚體，進(jìn)而促使NPC分化為膠質(zhì)細(xì)胞，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。

由腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞獨(dú)特表達(dá)的Ⅰ型跨膜受體TREM2，同樣通過此信號(hào)通路參與了AD的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。研究表明，過表達(dá)的TREM2可顯著降低JAK2和STAT3的磷酸化，促進(jìn)BV2小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型狀態(tài)極化，并可通過JAK2-STAT3信號(hào)通路減輕小膠質(zhì)細(xì)胞M1型炎癥反應(yīng)，減少促炎因子的產(chǎn)生，進(jìn)而改善神經(jīng)炎癥[18]。

2.4 JAK2-STAT3信號(hào)通路與突觸功能障礙 AD的顯著病理特征為神經(jīng)元突觸的丟失，這與AD患者認(rèn)知功能下降具有密切關(guān)系。JAK2-STAT3信號(hào)通路在大腦皮層和海馬中均明顯高表達(dá)。在大腦皮層，樹突可通過大量接收興奮性突觸傳遞的信號(hào)，作為長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)的基礎(chǔ)，而LTP和長(zhǎng)時(shí)程抑制(LTD)是學(xué)習(xí)和記憶形成的關(guān)鍵。Aβ的聚集所引起的毒性反應(yīng)會(huì)降低活化的P-STAT3的水平，從而導(dǎo)致STAT3的失活，進(jìn)而降低LTD水平，最終導(dǎo)致AD患者記憶功能的減退。LTD能反映神經(jīng)元突觸的可塑性，并參與了逆向?qū)W習(xí)的過程[19]。而JAK2-STAT3信號(hào)通路參與了長(zhǎng)時(shí)程抑制的過程，同時(shí)對(duì)于突觸相關(guān)蛋白具有調(diào)節(jié)作用[20]，同樣在逆向?qū)W習(xí)中具有至關(guān)重要的作用。此外，腦神經(jīng)肽是從AD患者枕葉中分離出來的一種具有神經(jīng)保護(hù)作用的短肽，在由其所介導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶的改善過程中，JAK2-STAT3信號(hào)通路發(fā)揮重要作用。

2.5 JAK2-STAT3信號(hào)通路與膽堿能功能的異常 膽堿能系統(tǒng)功能的異常也是引起AD的重要原因，AD患者腦中乙酰膽堿受體的含量有所降低。有研究顯示，在治療阿爾茨海默病時(shí)，膽堿酯酶抑制劑可通過增加特異性煙堿受體亞單位發(fā)揮療效，這大概率和α7nAChR的抗炎效應(yīng)有密切關(guān)系，而α7nAChR的下游信號(hào)通路包括JAK2-STAT3信號(hào)通路。田密等[21]研究顯示，在AD小鼠基底前腦中，STAT3及其活化形式的P-STAT3均有明顯的高表達(dá)，且呈正相關(guān)。推測(cè)STAT3的激活和基底前腦中的ACh和nAChR等關(guān)系密切，并通過該信號(hào)通路的傳導(dǎo)對(duì)認(rèn)知功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，影響AD的進(jìn)展。

3 中醫(yī)藥通過調(diào)控JAK2-STAT3信號(hào)通路治療AD

3.1 中藥復(fù)方

3.1.1 經(jīng)典方加減：既往研究表明補(bǔ)陽還五湯具有抗炎作用，王凱華等[22]證實(shí)其作用機(jī)制與調(diào)控JAK2-STAT3信號(hào)通路有關(guān)。補(bǔ)陽還五湯可降低實(shí)驗(yàn)大鼠腦中P-JAK2、P-STAT3的表達(dá)水平，減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)量，進(jìn)而改善實(shí)驗(yàn)大鼠神經(jīng)功能的損傷。酸棗仁湯可通過抑制JAK2-STAT3信號(hào)通路減輕APP/PS1小鼠的神經(jīng)炎癥并抑制小膠質(zhì)細(xì)胞，降低APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的神經(jīng)元丟失和突觸損傷來緩解認(rèn)知損傷[23]。張慧等[24]發(fā)現(xiàn)，小柴胡湯可抑制JAK2-STAT3通路磷酸化，降低P-JAK2和P-STAT3的表達(dá)水平，并可抑制腦組織中促炎因子TNF-α、IL-1β的釋放，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生極化，減輕腦組織中產(chǎn)生的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。經(jīng)加味溫膽湯處理過的實(shí)驗(yàn)大鼠，可通過抑制JAK2-STAT3通路的異?；罨?，使得大腦中JAK2、STAT3蛋白減少，神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)量也明顯下降[25]。

3.1.2 經(jīng)驗(yàn)方及自擬方：參芪益智顆粒是王永炎院士的經(jīng)驗(yàn)方，吳倩[26]實(shí)驗(yàn)研究表明，在給予實(shí)驗(yàn)大鼠參芪益智顆粒后，大鼠海馬中JAK2、STAT3基因相對(duì)表達(dá)明顯減少，JAK2、STAT3磷酸化水平也顯著降低，此外本方可抑制異常增生的星形膠質(zhì)細(xì)胞，減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)。崔遠(yuǎn)武等[27]研究顯示，益腎化濁方可降低AD模型已升高的GFAP、STAT3、Smad1基因及蛋白表達(dá)，降低AD模型活化的P-STAT3蛋白表達(dá)，抑制神經(jīng)干細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞方向的分化，從而延緩AD的發(fā)生發(fā)展。塞絡(luò)通膠囊可減少炎癥因子的釋放，通過脂籠蛋白2(LCN2)-JAK2-STAT3通路抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，進(jìn)而抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)[28]。益智醒腦方可降低老年斑附近炎癥因子水平，抑制炎癥反應(yīng)，改善AD大鼠學(xué)習(xí)記憶能力[29]。

3.2 單味中藥及其有效成分

3.2.1 皂苷類：人參皂苷Rh1可降低細(xì)胞內(nèi)JAK1、STAT1、STAT3磷酸化水平，通過抑制JAK-STAT通路進(jìn)一步下調(diào)細(xì)胞內(nèi)iNOS表達(dá)水平，抑制BV2小膠質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng)，從而減輕炎癥反應(yīng)。此外，人參皂苷能增強(qiáng)突觸的可塑性，抑制Aβ的異常代謝和Tau蛋白過度磷酸化[30]。三七皂苷R1可以通過抑制JAK2-STAT3信號(hào)通路的表達(dá)和活性，抑制Aβ25-35所誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，進(jìn)而改善AD實(shí)驗(yàn)小鼠學(xué)習(xí)與記憶能力[31]。

3.2.2 黃酮及二酮類：黃芩所含的有效成分黃酮類化合物黃芩素能夠明顯抑制由Aβ25-35誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞內(nèi)JAK2、STAT1的磷酸化，抑制JAK2-STAT1信號(hào)通路的激活，并抑制下游相關(guān)炎性靶蛋白的表達(dá)，最終減輕炎癥反應(yīng)[32]。此外，經(jīng)過黃芩素處理的小鼠腦中Aβ的含量顯著下降，表明其具有改善學(xué)習(xí)記憶障礙的作用。鷹嘴豆中主要的異黃酮單體成分鷹嘴豆芽素A可增強(qiáng)生長(zhǎng)激素活化STAT5的水平，在海馬神經(jīng)元細(xì)胞中協(xié)同發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，還可通過下調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子SOCS2蛋白表達(dá)，進(jìn)而激活JAK2-STAT5通路[33]。葒草苷可上調(diào)小鼠海馬區(qū)BDNF/TrkB的表達(dá)，減少Aβ的沉積，改善AD小鼠學(xué)習(xí)記憶能力[34]。

3.2.3 水溶性酚酸類：丹參多酚酸能夠通過影響JAK2-STAT3信號(hào)通路，調(diào)節(jié)血管生長(zhǎng)因子VEGF、Ang-1和Ang-2的水平，從而改善神經(jīng)功能障礙[35]。

3.2.4 糖類：巴戟甲素可通過降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+，抑制細(xì)胞損傷，預(yù)保護(hù)PC12細(xì)胞，誘導(dǎo)Aβ25-35，通過降低P-JAK2和P-STAT5的表達(dá)，發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡、保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的作用[36]。

3.2.5 木脂素類：五味子乙素可以顯著升高BV-2小膠質(zhì)細(xì)胞的存活率，降低與氧化應(yīng)激密切相關(guān)的產(chǎn)物釋放量，抑制JAK2-STAT3信號(hào)通路的活化[37]。

3.3 其 他 針灸療法具有與中藥相類似的線粒體保護(hù)效應(yīng)，可有效保護(hù)線粒體能量代謝，抗氧化應(yīng)激[38]。劉靜等[39]研究表明，針灸治療可以通過上調(diào)SOCS3抑制JAK2和STAT3的活化，從而減輕由Aβ寡聚體所介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，減少炎癥因子釋放，提高AD模擬大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。

4 小 結(jié)

中醫(yī)藥防治疾病具有多成分、多靶點(diǎn)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過中藥配伍或提取中藥有效成分防治AD已成為一種趨勢(shì)，運(yùn)用針灸等中醫(yī)特色療法治療AD的研究也更加深入。AD患者中的JAK2-STAT3信號(hào)通路被異常激活，其JAK2-STAT3磷酸化水平升高，加劇腦組織損傷。已有研究表明，中藥復(fù)方、單味藥有效成分、針灸療法等可作用于JAK2-STAT3信號(hào)通路，其作用機(jī)制可能與抑制Aβ的毒性、降低Tau蛋白磷酸化水平、抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)、增強(qiáng)突觸功能、改善認(rèn)知障礙等密切相關(guān)。下調(diào)JAK2-STAT3信號(hào)通路，發(fā)揮其抗炎、抗細(xì)胞凋亡、修復(fù)神經(jīng)功能損傷等作用，可能會(huì)成為治療AD的新方向和新靶點(diǎn)。中藥有效成分復(fù)雜，中藥復(fù)方的有效成分仍不清晰，確定并提取其有效成分治療AD需要更深入的研究。直接作用于JAK2-STAT3信號(hào)通路治療AD的中成藥研究尚少，其他的中醫(yī)特色療法仍需拓展研究。此外，中醫(yī)藥調(diào)控JAK2-STAT3治療AD的實(shí)驗(yàn)研究多局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，缺乏更加全面的臨床試驗(yàn)加以驗(yàn)證。