炎癥性腸病研究進展

炎癥性腸病研究進展

炎癥性腸病（ibd）是腸酸慢性非特異性炎癥疾病，包括潰瘍性胃炎（iu）和克羅恩病（cd）。目前，病因尚不清楚。近年發(fā)現信號轉導與轉錄活化因子(STAT)蛋白家族成員參與了多種細胞因子、生長因子的信號轉導,調控人體免疫反應、炎癥反應以及細胞的生長、分化等,近年來認為STAT蛋白在IBD的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。1stat6功能區(qū)STAT是分子量在84～113kD之間、能與靶基因調控區(qū)DNA結合的胞漿蛋白家族,它與酪氨酸磷酸化信號偶聯(lián),發(fā)揮轉錄調控作用。目前在人體中已發(fā)現STAT家族的7個成員,分別為STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6。STAT主要包括六個功能區(qū):(1)SH2功能區(qū):主要功能為促使STAT與活化受體結合形成復合物,介導Janus激酶(JAK)與STAT間的相互作用,促進STAT形成二聚體。(2)SH3功能區(qū):序列保守性較SH2差,功能尚不明確。(3)酪氨酸(Tyr)磷酸化位點:該酪氨酸磷酸化后,STAT呈活化狀態(tài),兩分子STAT形成二聚體,進而使之具備DNA結合能力。(4)DNA結合區(qū):多數STAT有一共同的DNA結合基序TTGNNNCAA,但不同的STAT分子又有其最佳結合位點。(5)羧基端區(qū)域:為轉錄活性域,對于STAT發(fā)揮功能是必需的。(6)氨基端區(qū)域:該區(qū)序列保守,與蛋白質之間的相互作用有關,如與其他轉錄因子、STAT二聚體或細胞因子受體的結合等。2jak的表達STAT主要由細胞因子通過JAK途徑激活從而誘導目的基因的表達。JAK-STAT是近年來新發(fā)現的一條信號轉導通路,廣泛參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調節(jié)等過程。JAK是一類胞質內非受體型可溶性酪氨酸蛋白激酶,分子量120～130kD。迄今已發(fā)現4個家族成員,JAK1、JAK2、JAK3及酪氨酸激酶2(TYK2)。配體與細胞膜上的相應細胞因子受體結合后,受體發(fā)生二聚化或多聚化,使與受體信號轉導鏈聯(lián)系的胞漿可溶性酪氨酸激酶JAK或受體內源性酪氨酸激酶處于適宜的空間位置,并發(fā)生相互磷酸化,STAT蛋白通過SH2結構域與受體結合后,被JAK直接磷酸化。激活的STAT二聚化、多聚化或與其他蛋白相結合,核轉位,特異結合于DNA序列,調節(jié)下游靶基因的轉錄。3stat監(jiān)控機制3.1socs1socs7cis1的蛋白組成細胞因子信號抑制物(SOCS)家族,也稱CIS或SSI家族,是STAT激活的靶基因產物,目前發(fā)現至少由8種蛋白組成:SOCS1～SOCS7及CIS1。STAT激活誘導SOCS表達,表達的SOCS又以負反饋的形式,通過抑制JAK激酶與細胞因子受體結合的活性,以及促進蛋白酶體水解JAK、STAT蛋白等途徑,抑制JAK/STAT信號通路的活化。3.2s結合的蛋白質活化STAT抑制蛋白(PIAS)家族是一組能與STATs結合的蛋白質,目前已發(fā)現5個成員,PIAS1、PIAS3、PIASy、PIASxa和PIASxb。PIAS可與活化的STATs二聚體結合,阻斷該二聚體與DNA結合。3.3抑制j公司/stat信號通路含有SH2結構域的磷酸酶(SHP)是存在于胞質中的磷酸酶,SHP1、SHP2能使JAK和STAT去磷酸化,從而發(fā)揮抑制JAK/STAT信號通路的作用。4stat和xy系列炎癥疾病的出現4.1感染區(qū)域中stat1蛋白的表達情況STAT1是最早被發(fā)現的STAT成員。試驗證實,UC患者與CD患者腸黏膜細胞中總STAT1蛋白水平及腸黏膜細胞核中STAT1蛋白水平均高于正常對照者;UC患者又高于CD患者;非IBD性結腸炎高于正常人,但低于UC患者。此外,胞核中STAT1蛋白水平在感染區(qū)域與非感染區(qū)域無差異,表明STAT1的活化不是僅局限于感染區(qū)域。UC患者胞核水平的STAT1表達量與內鏡分級及病理嚴重程度呈正相關關系,且腸黏膜中STAT1的磷酸化水平及與DNA的結合活性高于CD患者及正常人。通過分離腸黏膜中的細胞可證實磷酸化STAT1主要表達在固有層的中性粒細胞和單核細胞中,可見在IBD患者腸黏膜中,STAT1的活化增加部分是由于表達STAT1的細胞大量浸潤入黏膜固有層引起的。多種細胞因子可以誘導STAT1的激活,主要包括干擾素(IFN)、表皮生長因子(EGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、白介素-6(IL-6)等;亦有研究認為,STAT1通過調節(jié)iNOS及NO的表達發(fā)揮其在炎癥反應中的作用。4.2il-6信號突變STAT3是近年研究較多的信號分子,它與增殖、凋亡、細胞周期調控等過程有關,在腫瘤中研究較多。試驗研究證實,UC、CD及其他類型腸道感染患者腸黏膜中STAT3及其活化形式磷酸化STAT3水平均升高,且在病變腸黏膜中,磷酸化STAT3僅表達于炎癥區(qū)域,在正常區(qū)域的黏膜表達不增高。但STAT3及其磷酸化形式的升高水平是否與疾病的嚴重程度有關目前尚無定論。從IBD患者腸黏膜分離的固有層單核細胞中可檢測到磷酸化STAT3,但外周血中的單個核細胞卻無表達。已證實活化的STAT3的來源是病變黏膜處的巨噬細胞和T淋巴細胞,而不是中性粒細胞,由此推測JAK/STAT3信號途徑可能在IBD黏膜病變中發(fā)揮作用,而且局限在活動性感染區(qū)域,特別是局部浸潤的巨噬細胞和T淋巴細胞。STAT3在其他形式的腸道感染腸黏膜亦表達,表明該信號途徑并不是IBD的特異信號轉導途徑,而是腸道感染的一條共同途徑。STAT3可被IL-6、EGF及瘦素激活,在IBD中對IL-6的研究較多。一般來說,一種細胞因子在其信號轉導中可同時激活多種JAK,但對STAT分子的選擇卻具有一定的特異性。一般認為STAT3由受體為gp130的細胞因子激活,這類因子以IL-6為代表。目前尚無JAK成員在IBD患者腸黏膜中表達的研究,JAK結合蛋白(JAB)是JAK的內源性抑制劑,可特異性抑制JAK的激活,國外研究者們開發(fā)了一個JAB的變異體F59D-JAB(該變異體喪失了對JAK磷酸化的抑制功能),并制成了轉基因小鼠。經葡聚糖硫酸鈉(DSS)造模處理后,F59D-JAB轉基因小鼠較野生型小鼠發(fā)生了更強烈的STAT3激活和更嚴重的結腸炎,說明JAK及STAT3的過度激活導致了嚴重的結腸炎,推測與黏膜中某一種或幾種JAK大量激活有關。IL-6是由黏膜固有層產生的一種在炎癥過程中發(fā)揮重要作用的細胞因子,有試驗證實,在UC及CD患者腸黏膜中,IL-6的水平均高于正常對照者,活動期UC患者的血清IL-6水平較正常對照組明顯升高,并與疾病活動指數(CAI)呈正相關,治療后隨病情緩解IL-6濃度下降。在嚴重聯(lián)合免疫缺陷型(SCID)小鼠中,應用IL-6受體的單克隆抗體干預可降低結腸炎的嚴重程度。在DSS結腸炎模型中,IL-6基因缺失小鼠STAT3的活化程度低、結腸炎的發(fā)展速度慢,所以目前認為IL-6/STAT3是IBD中的一條重要通路。也有研究認為抗炎性細胞因子IL-10主要通過STAT3發(fā)揮作用,所以STAT3在炎癥過程中發(fā)揮重要作用。STAT3與特定DNA序列結合后如何引起IBD患者黏膜的炎癥或是延續(xù)黏膜炎癥,其具體作用機制不明,有研究表明可能與細胞凋亡有關,如Alas等研究發(fā)現:CD20人鼠嵌合型單克隆抗體Rituximab通過拮抗IL-10的作用抑制STAT3與DNA結合位點的結合,使其活性降低,從而引起細胞凋亡調控蛋白Bcl-2表達減弱;另外,STAT3活化抑制劑piceatannol也可產生類似結果,表明STAT3途徑活化可通過增強Bcl-2表達,顯示其抗凋亡效應。張文俊等證實UC患者腸黏膜中Bcl-2表達增加,且以上皮細胞、淋巴細胞和漿細胞為主,而炎性細胞Bax表達減少,說明UC腸黏膜炎性細胞的凋亡減少與上皮細胞的凋亡增加同步進行,在UC的潰瘍形成中起一定作用。炎性細胞Bcl-2表達增加、Bax表達減少是否與結腸黏膜中STAT3的表達增加有關尚待研究。4.3sst2、stat6在id-pcr中的表達對其他幾個STAT家族成員研究較少,有研究表明,從IBD患者腸黏膜分離單核細胞進行染色,顯示STAT2在IBD的表達低于正常人,而STAT4、STAT6在IBD患者及對照組中的表達無差異。4.4socs3及突變SOCS蛋白家族是JAK-STAT信號通路抑制劑,其成員中SOCS1、SOCS3在炎癥性腸病中的研究較多。1997年,3個研究小組利用不同的方法同時發(fā)現了SOCS1,因此,SOCS1又被命名為STAT誘導的STAT抑制物1(SSI1)和JAB。研究者認為,SOCS1和SOCS3抑制STAT1和STAT3的磷酸化,試驗證實SOCS1/JAB在腸黏膜中的表達與正常人無差別,而在UC、CD患者及其他結腸炎小鼠模型中,腸黏膜SOCS3表達水平均高于正常黏膜。各種模型中SOCS3的表達水平與STAT3活化相關,但不是簡單的平行;在DSS小鼠模型中,應用原位雜交技術發(fā)現,SOCS3主要定位于增生的上皮細胞及固有層細胞中,而且與磷酸化STAT3分布在相同區(qū)域;同樣是上述小鼠模型及IBD患者腸黏膜中,未發(fā)現SOCS1水平較正常對照增加;在DSS小鼠,對SOCS3及活化的STAT3在發(fā)病過程中不同時間的表達水平進行研究顯示,SOCS3的表達高峰比STAT3磷酸化高峰晚2～4d,且受IL-6/STAT3通路的調控,即IL-6水平的升高引起STAT3活化增加,而后SOCS3表達增加。為了具體說明其作用,研究者引入F59D-JAB突變小鼠,F59D-JAB是SOCS1和SOCS3相同的JAK結合區(qū)域KIR發(fā)生了點突變后的產物,該突變體喪失了SOCS1和SOCS3的正常功能。該突變小鼠體重減輕及腸黏膜損害情況較未突變小鼠更加嚴重,說明F59D-JAB解除了SOCS1和SOCS3對JAK/STAT途徑的抑制作用,從而引起了更加嚴重的結腸炎。雖已證實SOCS3對STAT3有抑制作用,但在IBD患者結腸黏膜中SOCS3濃度卻較正常人增高,這可能是由于黏膜中SOCS3增高的水平還不足以抑制STAT3的激活,因為慢性患者體內及結腸黏膜中有較高的IL-6水平刺激STAT3的激活,而且在IBD復雜的細胞因子網絡中,很可能在細胞因子刺激下SOCS3被修飾失去活性,也可能被降解,這都可使SOCS3的量相對不足。5j公司對小鼠肝、肺組織中stat3的活性IL-6、JAK、STAT3是IL-6/JAK/STAT3通路的三個重要環(huán)節(jié),可在不同環(huán)節(jié)抑制或阻斷該通路以達到治療