李東梅 傅自力 (山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,太原 030000)
信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator oftranscription ,STAT)蛋白是將胞外的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至胞內(nèi)的一類蛋白家族,具有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活雙功能[1]。STAT6是STAT 家族中重要的一員,存在于多種細(xì)胞,參與細(xì)胞表面分子的表達(dá)、Th2細(xì)胞分化和IgE類型轉(zhuǎn)換等重要生理過(guò)程,在宿主防御和免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[2-3]。STAT6 表達(dá)異常時(shí)可導(dǎo)致免疫失調(diào),參與疾病發(fā)生發(fā)展[4-5]。風(fēng)濕性疾病是一組累及骨、關(guān)節(jié)及周圍軟組織的慢性疾病,大部分病因尚未明確,但多數(shù)與自身免疫功能紊亂相關(guān)。目前尚無(wú)關(guān)于STAT6 與風(fēng)濕性疾病相關(guān)的研究綜述,本文就STAT6 異常表達(dá)參與風(fēng)濕性疾病的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行綜述。
STAT6 大約由840 個(gè)氨基酸組成,相對(duì)分子質(zhì)量大約為94 kD[3]。在人和小鼠體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)6 種STAT6 異構(gòu)體,分別是STAT6、STAT6a、STAT6b、STAT6c、STAT6(B)(LPS誘導(dǎo)的STAT6同源蛋白)和STAT6 65 kD(肥大細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的蛋白水解產(chǎn)生的異構(gòu)體)。STAT6 通常包含6 個(gè)結(jié)構(gòu)域,從N 端到C 端依次是氨基末端(NH2)結(jié)構(gòu)域、螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域、DNA 結(jié)合(DBD)域、接頭(LK)結(jié)構(gòu)域、Src 同源2(SH2)結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(TAD)[6-7]。對(duì)STAT6 的修飾包括甲基化精氨酸(R)磷酸化酪氨酸(Y)或絲氨酸(S)和N-乙酰氨基葡萄糖修飾(GlcNAc)。其中,STAT6 上重要的磷酸化位點(diǎn)包括Tyr641和Ser756,前者參與STAT6激活和二聚化,后者功能尚不明確,有學(xué)者認(rèn)為參與靶基因轉(zhuǎn)錄激活。STAT6 磷酸化位點(diǎn)還包括Ser707 和Ser407 等,可發(fā)揮抗病毒感染的天然免疫防御功能[8-9]。
經(jīng)典的STAT6 激活途徑主要為轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-4 和IL-13 兩種細(xì)胞因子的信號(hào)[7,10]。細(xì)胞因子IL-4/13與特定細(xì)胞膜表面受體結(jié)合引發(fā)受體構(gòu)象改變,招募胞內(nèi)相關(guān)的Janus 激酶(Janus kinase,JAK),活化后的JAKs 可以磷酸化細(xì)胞因子受體胞內(nèi)區(qū)域尾部的酪氨酸殘基。磷酸化的酪氨酸殘基與胞內(nèi)游離的STAT6 通過(guò)其SH2 結(jié)構(gòu)域?qū)?,引發(fā)Tyr641 位點(diǎn)磷酸化。隨后,磷酸化的STAT6 脫落互相形成同源二聚體進(jìn)入細(xì)胞核,激活基因轉(zhuǎn)錄[3,7]。細(xì)胞因子IL-4/13 受體系統(tǒng)已有研究詳細(xì)描述[11]。在STAT6激活途徑中,STAT6的結(jié)構(gòu)域發(fā)揮重要作用,NH2結(jié)構(gòu)域促進(jìn)STAT6 和DNA 結(jié)合,激活基因轉(zhuǎn)錄;螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域促進(jìn)STAT6 與其他蛋白質(zhì)相互作用;DBD 用于識(shí)別特定DNA 序列,介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄;LK 結(jié)構(gòu)域參與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄;SH2結(jié)構(gòu)域,作為STAT6最重要的一部分,不僅參與STAT6 的招募和磷酸化,還可以協(xié)同STAT6 的二聚化和核移位[7,12]。除細(xì)胞因子IL-4、IL-13 外,有研究證實(shí)IL-3、IL-5、IL-15、胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、瘦素及其受體及IFN-α 等細(xì)胞因子也可以激活STAT6,發(fā)揮相關(guān)生物學(xué)功能[6,9-11,13]。
STAT6 主要由細(xì)胞因子IL-4 和IL-13 激活,IL-4和IL-13共同作為T(mén)h2型細(xì)胞因子,在宿主防御和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。但是兩者又各有側(cè)重,IL-4 作為淋巴細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)者,激活STAT6 后參與T 細(xì)胞增殖、Treg 細(xì)胞(CD4+CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞)發(fā)育及TH2 細(xì)胞(輔助性T 細(xì)胞2)分化,同時(shí)可調(diào)控B 細(xì)胞表面分子表達(dá)(如MHC Ⅱ、CD80、CD23、IL-4R-α 和CD86 等),參與B 細(xì)胞增殖與成熟,介導(dǎo)B 細(xì)胞產(chǎn)生IgE 并參與IgE 轉(zhuǎn)換,促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞分化成熟,分泌IL-12,調(diào)節(jié)IFN-γ 產(chǎn)生,促進(jìn)Th1 型應(yīng)答,還可以作用于肥大細(xì)胞,參與炎癥反應(yīng)。IL-13 作為效應(yīng)細(xì)胞因子,主要參與蠕蟲(chóng)排出、平滑肌收縮和杯狀細(xì)胞增生產(chǎn)生黏液等。此外,IL-4 和IL-13 激活STAT6 后可以共同作用于巨噬細(xì)胞,抑制M1基因,促進(jìn)M2極化,分泌抗炎因子IL-10和轉(zhuǎn)化因子-β,發(fā)揮抗炎修復(fù)作用[4,11,14-15]。
STAT6 也可以被其他細(xì)胞因子激活發(fā)揮Th2 型免疫應(yīng)答,如IL-3、IL-15、IFN-α 和血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)等。同時(shí),STAT6亦可以被STING(一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的銜接蛋白)激活參與抗病毒感染的先天免疫反應(yīng)[9]。
3.1 STAT6 與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性的自身免疫性疾病,本質(zhì)是以關(guān)節(jié)表現(xiàn)為主的炎性癥狀。對(duì)RA患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),隨著疾病發(fā)展,關(guān)節(jié)液中產(chǎn)生IL-13 的Th 細(xì)胞增多,釋放入血后激活STAT6 作用于巨噬細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用[16]。但此自發(fā)上升的IL-13水平仍不足以抵抗疾病的炎癥反應(yīng)。因此,Th2 型細(xì)胞因子相對(duì)不足可能是RA 發(fā)展的重要機(jī)制。KUULIALA 等[17]在2016 年對(duì)19 例新發(fā)RA 患者、16 例慢性RA 患者和37 例健康對(duì)照者進(jìn)行全血流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)STAT6 磷酸化水平,研究發(fā)現(xiàn)使用DMARDS 藥物后新發(fā)患者療效較好,進(jìn)一步研究新發(fā)患者的單核細(xì)胞發(fā)現(xiàn)IL-4 介導(dǎo)的磷酸化STAT6水平較高,提示IL-4 誘導(dǎo)的單核細(xì)胞STAT6 磷酸化水平與使用DMARDS 藥物療效呈正相關(guān),提示STAT6 水平升高可能是RA 的保護(hù)因素。這可能為RA患者提供新的診療思路,比如對(duì)于細(xì)胞內(nèi)STAT6磷酸化水平較高的患者直接使用DMARDS 藥物,而對(duì)于細(xì)胞內(nèi)STAT6 磷酸化水平較低的患者,可考慮聯(lián)合使用促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Th2 型應(yīng)答(升高Th2 型細(xì)胞因子激活STAT6)或抑制Th1 型應(yīng)答藥物從而提高療效。
3.2 STAT6 與系統(tǒng)性紅斑狼瘡 系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種有多系統(tǒng)損害的自身免疫性疾病,其血清具有以抗核抗體為代表的多種自身抗體。近年來(lái),STAT4 與SLE 的研究較多,普遍認(rèn)為STAT4 基因變異使得SLE 的易感性增加并表現(xiàn)為更嚴(yán)重的類型[18]。但也有部分學(xué)者認(rèn)為T(mén)h2型免疫應(yīng)答與SLE的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。IL-4高表達(dá)激活自身反應(yīng)性B細(xì)胞,并抑制其凋亡,誘導(dǎo)自身抗體大量產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用抗IL-4 抗體或可溶性IL-4 受體作用于SLE 小鼠模型,小鼠體內(nèi)自身抗體與腎炎發(fā)生均減少,IL-4 作為激活STAT6 的細(xì)胞因子,提示IL-4/STAT6 與SLE 發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[15];另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)SLE患者體內(nèi)IL-13水平顯著增高,且與疾病活動(dòng)(血沉、SLE 活動(dòng)指數(shù)/SLEDAI評(píng)分、累及腎臟等臟器)成正相關(guān)[16]。IL-4 與IL-13作為T(mén)h2 型細(xì)胞因子,通過(guò)激活STAT6 發(fā)揮生理病理作用,共同提示STAT6 高表達(dá)促進(jìn)SLE 的發(fā)生發(fā)展,STAT6可作為SLE的治療靶點(diǎn)。
3.3 STAT6與干燥綜合征 干燥綜合征(sicca syn‐drome,SS)是一種病因不明、以累及外分泌腺為主的自身免疫性疾病。2015年,JOHAR 等[19]對(duì)4例SS患者進(jìn)行全外顯子組測(cè)序,并與38例健康對(duì)照組進(jìn)行基因?qū)Ρ?,研究發(fā)現(xiàn)4 例SS 患者體內(nèi)STAT6 高表達(dá),此研究雖然樣本量較小,但證實(shí)了SS 發(fā)病機(jī)制與STAT6 有關(guān)。隨后關(guān)于STAT6 相關(guān)細(xì)胞因子IL-4/13 的研究證實(shí)原發(fā)性干燥綜合征(primary desiccation syndrome,pSS)患者中淚液IL-4水平與血清IL-13 水平顯著高于健康組[16,20],均提示STAT6 是干燥綜合征發(fā)生發(fā)展過(guò)程中不可缺少的因素,因此STAT6可能是治療SS的潛在靶點(diǎn)。
3.4 STAT6 與系統(tǒng)性硬化癥 系統(tǒng)性硬化癥(sys‐temic sclerosis,SSc)是一種以皮膚和內(nèi)臟纖維化為特征的自身免疫性疾病。目前主要認(rèn)為其發(fā)病基礎(chǔ)為T(mén)h2 型細(xì)胞因子較Th1 型細(xì)胞因子不成比例地增加,尤其IL-13 作用于成纖維細(xì)胞促進(jìn)膠原蛋白表達(dá),也可以刺激骨膜蛋白,是引起纖維化的主要因子,且這一過(guò)程依賴于STAT6 的存在[16]。MORIN等[21]在SSc 小鼠模型體內(nèi)發(fā)現(xiàn)STAT6 高表達(dá)后,用來(lái)氟米特治療一段時(shí)間評(píng)估療效,研究發(fā)現(xiàn)來(lái)氟米特可以通過(guò)抑制STAT6 通路抑制皮膚與肺的纖維化,甚至可以逆轉(zhuǎn)成纖維細(xì)胞的過(guò)渡增殖。因此證實(shí)IL-13/STAT6 參與SSc 的進(jìn)展,IL-13/STAT6 抑制劑為SSc 的治療提供一個(gè)新的方向。在這項(xiàng)研究中,來(lái)氟米特作為STAT6 通路抑制劑發(fā)揮一定作用,但未見(jiàn)到與其他有STAT6 參與的疾病相關(guān)研究報(bào)道。
3.5 STAT6與皮肌炎/多肌炎 皮肌炎(dermatomy‐ositis,DM)/多肌炎(polymyositis,PM)是一種主要累及橫紋肌,以淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)為主的非化膿性炎癥病變。CONSUELO 等[22]在一項(xiàng)包括11LI 成人DM 和14LI 青少年DM 患者的研究中,發(fā)現(xiàn)與STAT6 相關(guān)的細(xì)胞因子IL-13 在幼年DM 患者肌肉中表達(dá)顯著增高。隨后在對(duì)25LI DM 患者隨訪中發(fā)現(xiàn)使用DMARDs 藥物6 個(gè)月后,疾病活動(dòng)改善,體內(nèi)STAT6水平增加,提示STAT6 升高與疾病緩解相關(guān)。有研究證實(shí)處于STAT6 下游的Treg 細(xì)胞對(duì)于肌肉修復(fù)與再生至關(guān)重要,共同提示STAT6 參與DM 的改善[23]。因此,幼年DM 患者預(yù)后較好可能與其體內(nèi)IL-13 水平較高相關(guān)。但STAT6 對(duì)成人DM 的作用尚有爭(zhēng)議,雖然成人DM 經(jīng)治療后STAT6升高,疾病緩解,但有研究證實(shí)STAT6 高表達(dá)參與腫瘤發(fā)生[24]。這是否與成人DM 易伴發(fā)腫瘤預(yù)后不良相關(guān)仍需要進(jìn)一步研究,目前尚無(wú)關(guān)于STAT6 與PM 的相關(guān)研究。
3.6 STAT6 與骨關(guān)節(jié)炎(OA) 骨關(guān)節(jié)炎(osteoar‐thritis,OA)是一種好發(fā)于中老年女性的關(guān)節(jié)退行性病變,晚期出現(xiàn)組織重塑及關(guān)節(jié)畸形。近年來(lái)有研究證明IL-13 和骨膜蛋白在OA 患者中高表達(dá),隨后將患者根據(jù)Kellgren-Lawrence 分型,等級(jí)越高關(guān)節(jié)破壞越嚴(yán)重,OA 患者關(guān)節(jié)液中IL-13 和骨膜蛋白的水平也顯著盛過(guò),證明IL-13 和骨膜蛋白在疾病進(jìn)展及組織重塑中發(fā)揮重要作用[25-26]。但關(guān)于IL-13與骨膜蛋白的關(guān)系,MOUE 等[27]用不同濃度的IL-13培養(yǎng)骨關(guān)節(jié)炎滑膜細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)隨著IL-13 濃度的升高可顯著提高培養(yǎng)上清液中骨膜蛋白含量和細(xì)胞內(nèi)STAT6 水平,提出IL-13 激活STAT6 后誘導(dǎo)滑膜細(xì)胞產(chǎn)生骨膜蛋白,共同參與疾病進(jìn)展。因此,在疾病早期抑制IL-13/STAT6 可能成為其潛在治療方向。
3.7 STAT6 與痛風(fēng) 痛風(fēng)是一種由嘌呤代謝紊亂或尿酸排泄障礙導(dǎo)致單鈉尿酸鹽(monosodium urate,MSU)沉積于關(guān)節(jié)的代謝與內(nèi)分泌相關(guān)風(fēng)濕病,MSU 晶體沉積于組織器官后,激活巨噬細(xì)胞M1極化釋放炎癥介質(zhì),招募更多炎癥細(xì)胞參與急性痛風(fēng)發(fā)作。CHEN 等[28]在2016 年證實(shí)Sirt1 經(jīng)典激動(dòng)劑白藜蘆醇對(duì)急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎有預(yù)防作用,提出Sirt1 對(duì)巨噬細(xì)胞M1 引發(fā)的炎癥反應(yīng)有抑制作用。此結(jié)論在最近一項(xiàng)研究中也被證實(shí),且這項(xiàng)研究提出Sirt1 發(fā)揮抗炎作用依賴STAT6 存在,證實(shí)STAT6參與急性痛風(fēng)的緩解作用,為痛風(fēng)的預(yù)防和緩解提供一種新的可能[29]。
STAT6 在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用,其異常表達(dá)參與多種風(fēng)濕性疾病的發(fā)生發(fā)展,但對(duì)于STAT6表達(dá)異常是否參與所有風(fēng)濕性疾病甚至所有免疫系統(tǒng)疾病,仍需要深入研究。此外在近年一項(xiàng)免疫相關(guān)疾病研究中發(fā)現(xiàn)IL-24/STAT3 是IL-13/STAT6的下游分子[30]。這一結(jié)論是否適用于其他IL-13/STAT6 參與的免疫系統(tǒng)疾病,或者在現(xiàn)已知STAT3參與的疾病發(fā)展中是否有STAT6 輔助調(diào)控,仍需進(jìn)一步明確。