炎症性肠病研究进展

炎症性肠病研究进展

炎症性肠病（ibd）是肠酸慢性非特异性炎症疾病，包括溃疡性胃炎（iu）和克罗恩病（cd）。目前，病因尚不清楚。近年发现信号转导与转录活化因子(STAT)蛋白家族成员参与了多种细胞因子、生长因子的信号转导,调控人体免疫反应、炎症反应以及细胞的生长、分化等,近年来认为STAT蛋白在IBD的发病机制中发挥重要作用。1stat6功能区STAT是分子量在84～113kD之间、能与靶基因调控区DNA结合的胞浆蛋白家族,它与酪氨酸磷酸化信号偶联,发挥转录调控作用。目前在人体中已发现STAT家族的7个成员,分别为STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6。STAT主要包括六个功能区:(1)SH2功能区:主要功能为促使STAT与活化受体结合形成复合物,介导Janus激酶(JAK)与STAT间的相互作用,促进STAT形成二聚体。(2)SH3功能区:序列保守性较SH2差,功能尚不明确。(3)酪氨酸(Tyr)磷酸化位点:该酪氨酸磷酸化后,STAT呈活化状态,两分子STAT形成二聚体,进而使之具备DNA结合能力。(4)DNA结合区:多数STAT有一共同的DNA结合基序TTGNNNCAA,但不同的STAT分子又有其最佳结合位点。(5)羧基端区域:为转录活性域,对于STAT发挥功能是必需的。(6)氨基端区域:该区序列保守,与蛋白质之间的相互作用有关,如与其他转录因子、STAT二聚体或细胞因子受体的结合等。2jak的表达STAT主要由细胞因子通过JAK途径激活从而诱导目的基因的表达。JAK-STAT是近年来新发现的一条信号转导通路,广泛参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等过程。JAK是一类胞质内非受体型可溶性酪氨酸蛋白激酶,分子量120～130kD。迄今已发现4个家族成员,JAK1、JAK2、JAK3及酪氨酸激酶2(TYK2)。配体与细胞膜上的相应细胞因子受体结合后,受体发生二聚化或多聚化,使与受体信号转导链联系的胞浆可溶性酪氨酸激酶JAK或受体内源性酪氨酸激酶处于适宜的空间位置,并发生相互磷酸化,STAT蛋白通过SH2结构域与受体结合后,被JAK直接磷酸化。激活的STAT二聚化、多聚化或与其他蛋白相结合,核转位,特异结合于DNA序列,调节下游靶基因的转录。3stat监控机制3.1socs1socs7cis1的蛋白组成细胞因子信号抑制物(SOCS)家族,也称CIS或SSI家族,是STAT激活的靶基因产物,目前发现至少由8种蛋白组成:SOCS1～SOCS7及CIS1。STAT激活诱导SOCS表达,表达的SOCS又以负反馈的形式,通过抑制JAK激酶与细胞因子受体结合的活性,以及促进蛋白酶体水解JAK、STAT蛋白等途径,抑制JAK/STAT信号通路的活化。3.2s结合的蛋白质活化STAT抑制蛋白(PIAS)家族是一组能与STATs结合的蛋白质,目前已发现5个成员,PIAS1、PIAS3、PIASy、PIASxa和PIASxb。PIAS可与活化的STATs二聚体结合,阻断该二聚体与DNA结合。3.3抑制j公司/stat信号通路含有SH2结构域的磷酸酶(SHP)是存在于胞质中的磷酸酶,SHP1、SHP2能使JAK和STAT去磷酸化,从而发挥抑制JAK/STAT信号通路的作用。4stat和xy系列炎症疾病的出现4.1感染区域中stat1蛋白的表达情况STAT1是最早被发现的STAT成员。试验证实,UC患者与CD患者肠黏膜细胞中总STAT1蛋白水平及肠黏膜细胞核中STAT1蛋白水平均高于正常对照者;UC患者又高于CD患者;非IBD性结肠炎高于正常人,但低于UC患者。此外,胞核中STAT1蛋白水平在感染区域与非感染区域无差异,表明STAT1的活化不是仅局限于感染区域。UC患者胞核水平的STAT1表达量与内镜分级及病理严重程度呈正相关关系,且肠黏膜中STAT1的磷酸化水平及与DNA的结合活性高于CD患者及正常人。通过分离肠黏膜中的细胞可证实磷酸化STAT1主要表达在固有层的中性粒细胞和单核细胞中,可见在IBD患者肠黏膜中,STAT1的活化增加部分是由于表达STAT1的细胞大量浸润入黏膜固有层引起的。多种细胞因子可以诱导STAT1的激活,主要包括干扰素(IFN)、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、白介素-6(IL-6)等;亦有研究认为,STAT1通过调节iNOS及NO的表达发挥其在炎症反应中的作用。4.2il-6信号突变STAT3是近年研究较多的信号分子,它与增殖、凋亡、细胞周期调控等过程有关,在肿瘤中研究较多。试验研究证实,UC、CD及其他类型肠道感染患者肠黏膜中STAT3及其活化形式磷酸化STAT3水平均升高,且在病变肠黏膜中,磷酸化STAT3仅表达于炎症区域,在正常区域的黏膜表达不增高。但STAT3及其磷酸化形式的升高水平是否与疾病的严重程度有关目前尚无定论。从IBD患者肠黏膜分离的固有层单核细胞中可检测到磷酸化STAT3,但外周血中的单个核细胞却无表达。已证实活化的STAT3的来源是病变黏膜处的巨噬细胞和T淋巴细胞,而不是中性粒细胞,由此推测JAK/STAT3信号途径可能在IBD黏膜病变中发挥作用,而且局限在活动性感染区域,特别是局部浸润的巨噬细胞和T淋巴细胞。STAT3在其他形式的肠道感染肠黏膜亦表达,表明该信号途径并不是IBD的特异信号转导途径,而是肠道感染的一条共同途径。STAT3可被IL-6、EGF及瘦素激活,在IBD中对IL-6的研究较多。一般来说,一种细胞因子在其信号转导中可同时激活多种JAK,但对STAT分子的选择却具有一定的特异性。一般认为STAT3由受体为gp130的细胞因子激活,这类因子以IL-6为代表。目前尚无JAK成员在IBD患者肠黏膜中表达的研究,JAK结合蛋白(JAB)是JAK的内源性抑制剂,可特异性抑制JAK的激活,国外研究者们开发了一个JAB的变异体F59D-JAB(该变异体丧失了对JAK磷酸化的抑制功能),并制成了转基因小鼠。经葡聚糖硫酸钠(DSS)造模处理后,F59D-JAB转基因小鼠较野生型小鼠发生了更强烈的STAT3激活和更严重的结肠炎,说明JAK及STAT3的过度激活导致了严重的结肠炎,推测与黏膜中某一种或几种JAK大量激活有关。IL-6是由黏膜固有层产生的一种在炎症过程中发挥重要作用的细胞因子,有试验证实,在UC及CD患者肠黏膜中,IL-6的水平均高于正常对照者,活动期UC患者的血清IL-6水平较正常对照组明显升高,并与疾病活动指数(CAI)呈正相关,治疗后随病情缓解IL-6浓度下降。在严重联合免疫缺陷型(SCID)小鼠中,应用IL-6受体的单克隆抗体干预可降低结肠炎的严重程度。在DSS结肠炎模型中,IL-6基因缺失小鼠STAT3的活化程度低、结肠炎的发展速度慢,所以目前认为IL-6/STAT3是IBD中的一条重要通路。也有研究认为抗炎性细胞因子IL-10主要通过STAT3发挥作用,所以STAT3在炎症过程中发挥重要作用。STAT3与特定DNA序列结合后如何引起IBD患者黏膜的炎症或是延续黏膜炎症,其具体作用机制不明,有研究表明可能与细胞凋亡有关,如Alas等研究发现:CD20人鼠嵌合型单克隆抗体Rituximab通过拮抗IL-10的作用抑制STAT3与DNA结合位点的结合,使其活性降低,从而引起细胞凋亡调控蛋白Bcl-2表达减弱;另外,STAT3活化抑制剂piceatannol也可产生类似结果,表明STAT3途径活化可通过增强Bcl-2表达,显示其抗凋亡效应。张文俊等证实UC患者肠黏膜中Bcl-2表达增加,且以上皮细胞、淋巴细胞和浆细胞为主,而炎性细胞Bax表达减少,说明UC肠黏膜炎性细胞的凋亡减少与上皮细胞的凋亡增加同步进行,在UC的溃疡形成中起一定作用。炎性细胞Bcl-2表达增加、Bax表达减少是否与结肠黏膜中STAT3的表达增加有关尚待研究。4.3sst2、stat6在id-pcr中的表达对其他几个STAT家族成员研究较少,有研究表明,从IBD患者肠黏膜分离单核细胞进行染色,显示STAT2在IBD的表达低于正常人,而STAT4、STAT6在IBD患者及对照组中的表达无差异。4.4socs3及突变SOCS蛋白家族是JAK-STAT信号通路抑制剂,其成员中SOCS1、SOCS3在炎症性肠病中的研究较多。1997年,3个研究小组利用不同的方法同时发现了SOCS1,因此,SOCS1又被命名为STAT诱导的STAT抑制物1(SSI1)和JAB。研究者认为,SOCS1和SOCS3抑制STAT1和STAT3的磷酸化,试验证实SOCS1/JAB在肠黏膜中的表达与正常人无差别,而在UC、CD患者及其他结肠炎小鼠模型中,肠黏膜SOCS3表达水平均高于正常黏膜。各种模型中SOCS3的表达水平与STAT3活化相关,但不是简单的平行;在DSS小鼠模型中,应用原位杂交技术发现,SOCS3主要定位于增生的上皮细胞及固有层细胞中,而且与磷酸化STAT3分布在相同区域;同样是上述小鼠模型及IBD患者肠黏膜中,未发现SOCS1水平较正常对照增加;在DSS小鼠,对SOCS3及活化的STAT3在发病过程中不同时间的表达水平进行研究显示,SOCS3的表达高峰比STAT3磷酸化高峰晚2～4d,且受IL-6/STAT3通路的调控,即IL-6水平的升高引起STAT3活化增加,而后SOCS3表达增加。为了具体说明其作用,研究者引入F59D-JAB突变小鼠,F59D-JAB是SOCS1和SOCS3相同的JAK结合区域KIR发生了点突变后的产物,该突变体丧失了SOCS1和SOCS3的正常功能。该突变小鼠体重减轻及肠黏膜损害情况较未突变小鼠更加严重,说明F59D-JAB解除了SOCS1和SOCS3对JAK/STAT途径的抑制作用,从而引起了更加严重的结肠炎。虽已证实SOCS3对STAT3有抑制作用,但在IBD患者结肠黏膜中SOCS3浓度却较正常人增高,这可能是由于黏膜中SOCS3增高的水平还不足以抑制STAT3的激活,因为慢性患者体内及结肠黏膜中有较高的IL-6水平刺激STAT3的激活,而且在IBD复杂的细胞因子网络中,很可能在细胞因子刺激下SOCS3被修饰失去活性,也可能被降解,这都可使SOCS3的量相对不足。5j公司对小鼠肝、肺组织中stat3的活性IL-6、JAK、STAT3是IL-6/JAK/STAT3通路的三个重要环节,可在不同环节抑制或阻断该通路以达到治疗