李雪鵬，朱楚月，蔣波，張智樺，劉蘇來

[1.湖南師范大學附屬第一醫(yī)院(湖南省人民醫(yī)院) 肝膽外科，湖南省衛(wèi)生健康委員會膽道疾病研究中心，湖南省膽道疾病防治臨床醫(yī)療技術研究中心，湖南師范大學重點實驗室， 長沙 410002；2.澧縣中醫(yī)醫(yī)院 脾胃肝病科，常德 415500]

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)是由多種因素引起的胰酶異常激活而導致的嚴重炎癥和腺泡細胞死亡[1]。其中20%的AP能進展為急性重癥胰腺炎(severe acute pancreatitis，SAP)，易出現(xiàn)多種嚴重的并發(fā)癥和全身多器官功能損害，其病情危重、治療困難，病死率高達15%～30%[2-3]。AP至今尚無特效治療方法[4]。大量研究發(fā)現(xiàn)，胰腺腺泡細胞內(nèi)胰酶的激活主要是通過鈣離子信號通路異常、早期NF-κB的激活、溶酶體-自噬系統(tǒng)的紊亂等因素引發(fā)的[5]。而胰酶激活所產(chǎn)生的局部炎癥反應會隨時間的推移遞減。但持續(xù)的炎癥刺激可能是AP發(fā)生并發(fā)癥的罪魁禍首。近來大量動物實驗表明，AP的炎癥反應在發(fā)病機制中起至關重要的作用，并且是該病嚴重程度的決定性因素[6]。隨著AP相關免疫炎癥發(fā)病機制研究的深入，研究者們開始將目光鎖定于與該病免疫炎癥機制相關的一些信號通路。本文就IFN基因激活蛋白( stimulator of interferon genes，STING)信號通路與AP免疫炎癥之間的關系作一綜述。

1 STING概述

1.1 細胞DNA的識別STING含398個氨基酸，是胞質DNA誘導天然免疫反應中重要的信號轉導蛋白。STING以二聚體的形式廣泛存在各類細胞中，定位于內(nèi)質網(wǎng)膜和線粒體外膜上[7]，處于抑制失活狀態(tài)。STING自身不能直接識別DNA，需要DNA識別受體介導。已發(fā)現(xiàn)的DNA受體包括TLR9、IFN誘導蛋白16(IFN-inducible protein 16，IFI16)、黑素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2，AIM2)、DNA依賴性蛋白激酶(DNA-dependent protein kinase，DNA-PK)等[8]。其中環(huán)磷酸鳥苷-腺苷酸合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase，cGAS)是一個廣譜的胞質DNA識別受體，屬于核苷酸轉移酶家族成員。Wu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，cGAS由一段未知的鼠源基因E330026A19編碼，能夠識別胞質dsDNA并與之結合，cGAS二聚體經(jīng)構象變化，形成一種 cGAS 和 dsDNA 二者比例為2∶2 的復合體，催化三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)和三磷酸鳥苷(guanosine triphosphate，GTP)，催化鳥嘌呤核糖核苷酸和一磷酸腺苷，最終產(chǎn)生環(huán)鳥甘酸-腺苷酸(cyclin guanosine monophosphate-adenine monophosphate，cGAMP)[10-11]。cGAMP常在細胞內(nèi)發(fā)揮第二信使的功能，在內(nèi)質網(wǎng)上與STING 結合后可活化STING[12]，從而誘導Ⅰ型IFN及其他細胞因子的產(chǎn)生。

1.2 STING的激活與修飾病原體感染、腫瘤DNA和自身DNA損傷是誘發(fā)cGAS-STING 信號激活的3個重要因素[13]。STING可作為DNA感受器，能直接識別環(huán)狀二核苷酸，如哺乳動物的2'3'-cGAMP，從而激活Ⅰ型IFN信號通路[14]。STING常以二聚體的形式存在，其C端是一個球狀解旋酶結構域，位于細胞質中；N端含有多個跨膜結構域，將STING錨定在內(nèi)質網(wǎng)上[15]。當在靜息狀態(tài)下時，STING在內(nèi)質網(wǎng)膜和線粒體外膜上，C端游離于細胞質中，呈蝴蝶狀二聚體的形式，使STING處于抑制狀態(tài)。當與2'3'-cGAMP結合后，STING發(fā)生構象變化?；罨蟮腟TING迅速從內(nèi)質網(wǎng)轉運至核周。STING作為平臺，進一步招募TANK結合激酶1(TANK-binding kinase 1，TBK1)和IFN調節(jié)轉錄因子3 (interferon regulatory factor 3，IRF3)[16]。TBK1可以催化STING 366位的絲氨酸發(fā)生磷酸化修飾，進一步使IRF3磷酸化并上調Ⅰ型IFN的表達[17-18]。而類Unc-51自噬激活激酶1信號通路可以對STING進行磷酸化修飾，促使STING蛋白降解。視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ(retinoic acid-inducible gene Ⅰ，IRIG-Ⅰ)和IL-6對STING也表現(xiàn)出負調節(jié)狀態(tài)[19-20]。

與此同時，STING也受泛素化修飾的調控。泛素含7個賴氨酸位點：K6、K11、K27、K29、K33、K48和K63。目前，對STING研究主要聚焦于K48和K63，而由K48介導對STING進行泛素化修飾的E3泛素化連接酶包括環(huán)狀蛋白5(ring finger 5，RNF5)、重基序蛋白(tripartite motif protein，TRIM)30a、TRMI29。E3連接酶RNF5與STING的賴氨酸150位點發(fā)生泛素化修飾，修飾后的STING蛋白酶體依賴的降解，從而抑制IRF3的活化和INF-β的產(chǎn)生[ 21]。但該過程可被RNF26抑制。E3連接酶TRIM30a通過K48介導STING泛素化修飾，抑制其下游信號通路的轉導[22]。在內(nèi)質網(wǎng)膜上的E3泛素鏈復合體自分泌運動因子受體(autocrine motility factor receptor，AMFR)和胰島素誘導的基因1，促進了K27介導的STING多聚泛素化，從而招募TBK1形成STING-TBK1復合體及下游信號通路的激活[23]。另外，TRIM29與STING的賴氨酸370位點發(fā)生泛素化修飾，促進其蛋白酶體依賴的降解，從而抑制IFN的產(chǎn)生。然而，E3連接酶TRIM32利用其N端的環(huán)形結構域通過K63介導途徑在STING的賴氨酸20/150/224/236位點發(fā)揮多聚泛素化，則促進IFN的表達[24]。同一位點不同泛素化連接酶修飾則表現(xiàn)出不同生理功能，其中的具體機制尚不明確。

2 STING與炎癥反應

STING在炎癥反應中至關重要，越來越多的研究提供了有力的證據(jù)。STING可激活其下游相關分子包括NF-κB、IRF3和STAT活化，這導致了Ⅰ型IFN和促炎因子的產(chǎn)生以及巨噬細胞極化[25-26]。DNA(deoxyribonuclease，DNase)Ⅱ是一種溶酶體核酸內(nèi)切酶，可以降解來源于凋亡細胞自體DNA以及發(fā)育中的紅細胞排出的細胞核，DNaseⅡ缺失小鼠的胎兒組織如胸腺、腎臟、脾臟和肝臟的巨噬細胞中積累了大量的未消化的DNA片段，未降解的DNA會刺激產(chǎn)生Ⅰ型IFN，由于Ⅰ型IFN過度積累而導致胚胎致死[27]。但DNaseⅡ和STING雙缺失的小鼠可以存活[28]。研究者們發(fā)現(xiàn)，受dsDNA激活的STING定位于核周核內(nèi)體，進而引發(fā)的2條主要炎性通路的激活：TBK1依賴于腫瘤壞死相關因子6(tumor necrosis factor receptor associated factor 6，TRAF6)促進了NF-κB的激活和TBK1介導IRF3依懶性Ⅰ型IFN基因表達[29]。這會促進包括IL-1α/β、IL-12、IL-6和TNF-α等在內(nèi)的促炎因子的持續(xù)釋放，從而引起過度的炎癥和組織損傷[30-31]。Yu等[32]用蛋氨酸和膽堿缺乏飲食及高脂飲食誘導小鼠非酒精性脂肪性肝炎，發(fā)現(xiàn)STING可促進Kupffer細胞中NF-κB的活化以及TNF-α和IL-6的表達上調而參與肝脂肪變性、纖維化和炎癥。同樣，Abdullah等[33]在C57BL/6J野生型和STING-/-小鼠顱腦外傷后神經(jīng)炎癥模型中也證實，STING的缺如導致Ⅰ型IFN產(chǎn)生減少，促炎因子(TNF-α、IL-6和IL-Iβ)表達降低。

3 AP與炎癥的反應

AP是臨床上比較常見的急腹癥之一，炎癥早期胰腺腺泡細胞在受到有害因素刺激下，也可激發(fā)炎性因子的釋放及趨化因子的產(chǎn)生，起到早期招募和活化免疫細胞的作用。胰腺及胰周的中性粒細胞及巨噬細胞浸潤是AP早期炎癥反應的特征，中性粒細胞可以促進胰蛋白酶原的激活，同時也是組織壞死級聯(lián)反應的起始因子。中性粒細胞和巨噬細胞在炎癥和刺激修復中保持著平衡狀態(tài)，但中性粒細胞過度激活，損傷了血管內(nèi)皮細胞及血管周圍組織，促進了炎性介質釋放。巨噬細胞是AP病理過程中的主要炎癥細胞，可釋放大量的炎性介質和細胞因子，從而觸發(fā)炎性介質瀑布樣級聯(lián)反應，造成胰腺組織局部炎癥及全身炎癥[5]。

AP由多細胞因子、多免疫細胞共同參與，發(fā)病機制復雜，炎癥反應是AP發(fā)生的重要事件。損傷的胰腺細胞分泌諸多促炎因子，如IL-1β和TNF-α以及各種趨化因子。隨后引起中性粒細胞、巨噬細胞等免疫細胞分泌大量促炎因子。如IL-6可加重AP嚴重程度，可作為AP的早期診斷指標[34-35]。賴坤等[36]研究發(fā)現(xiàn)，通過上調Glil信號，降低AP反應中IL-6的表達，從而減輕炎癥反應。IL-1β通過介導中性粒細胞浸潤到炎癥部位，形成炎癥“瀑布效應”。Jakkampudi等[37]研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β可能通過降低腸道屏障作用從而引起細菌易位。并有研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β還可誘導胰蛋白酶活化，同時減少胰腺腺泡細胞的活力。IFN-α是促進炎性巨噬細胞進入胰腺，引起腺泡細胞壞死的重要因素[38]。除此以外，TNF-α對胰腺腺泡細胞的刺激可引起胰蛋白酶的直接活化，同時，TNF-α能激活炎癥部位多種炎性介質的釋放，促進白細胞的聚集和白細胞黏附，使毛細血管通透性增加、血漿外滲，導致胰腺微循環(huán)障礙[39]。

4 STING與AP的關系

胰腺腺泡細胞是胰腺炎的重要靶細胞，腺泡細胞壞死釋放損傷相關分子誘導激活免疫系統(tǒng)，并引發(fā)炎癥爆發(fā)，在AP的發(fā)展和進程中起關鍵作用。據(jù)報道，受損的DNA也是一種重要的損傷相關分子。釋放的DNA是DC和巨噬細胞的先天免疫系統(tǒng)的有效激活劑[39]。血液循環(huán)中的DNA物質會導致類風濕關節(jié)炎等自身免疫性疾病[40]并與AP的嚴重程度有關[41]。此外，TLR9可以識別自身DNA產(chǎn)生IL-1β，進一步激活NOD受體蛋白3炎癥小體并促進AP的炎癥反應[42]。然而，有關STING在胰腺腺泡細胞中的生理作用知之甚少。STING在AP的發(fā)病過程中的機制作用首次在Zhao等[43]的一項研究中被提及，研究者將野生型小鼠、STING-/-小鼠、注射STING激動劑小鼠誘導AP模型。結果顯示，STING及其下游分子在小鼠AP中表達增加，而在STING-/-小鼠中總白細胞和中性粒細胞滲透到胰腺周的數(shù)量減少，促炎因子TNF-α和IFN-β降低。發(fā)現(xiàn)使用STING激動劑的小鼠AP病情加重(胰腺水腫程度、炎癥細胞浸潤)。隨后，研究者還進一步設計實驗將小鼠骨髓互換誘導AP過程中，結果顯示，接受STING-/-小鼠骨髓的胰腺中TNF-α和IFN-β降低。因此研究者提出，AP發(fā)生時STING信號通路的活化可能參與了免疫炎癥反應的激活，促進炎癥的發(fā)展。

5 結語

AP的發(fā)病機制復雜多樣，各種致病因素導致胰酶原過早激活是AP的初始事件；壞死物質激活免疫系統(tǒng)、釋放炎性介質是AP病情嚴重程度的關鍵因素。目前，胰腺炎炎性介質學說的研究越來越成為熱點，而STING作為細胞質中游離DNA識別并激活的下游通路，對于控制Ⅰ型IFN和促炎因子轉錄至關重要。隨著分子水平的研究深入，人們對遺傳毒性應激和基因組不穩(wěn)定性如何調節(jié)DNA損傷修復，細胞周期檢查點和程序性細胞死亡有了很好的了解，但直到最近，DNA損傷導致炎癥和自身免疫性疾病的機制仍未得到很好的了解。因此，如果能明確cGAS/STING信號通路參與AP的發(fā)病機制，則可以通過阻斷cGAS-STING信號通路對AP患者進行治療或延緩其病情發(fā)展。

綜上所述，STING的研究開創(chuàng)了AP研究領域的新局面。目前，STING信號通路與AP關系的研究尚處于起始階段。因此，通過深入探討STING信號通路的干預措施及相關分子機制，可能為臨床AP的防治提供新的策略和理論基礎。