JAK/STAT/SOCS信號通路在HBV相關肝臟疾病中的作用

彭玉娟，游 晶，李 靜，唐光俊

1 昆明醫科大學第一附屬醫院 感染性疾病和肝病科，昆明 650032；2 昆明醫科大學 公共衛生學院，昆明 650500

HBV感染目前仍呈全世界流行，據世界衛生組織報道，全球約有2.57億慢性HBV感染者[1]，其中，我國HBV慢性感染者約有7000萬，而慢性乙型肝炎(CHB)患者占2000～3000萬[2]。CHB患者隨著疾病進展大部分可逐漸發展為包括肝硬化、肝衰竭甚至肝癌在內的終末期肝病而威脅著生命，目前對HBV感染相關肝病發病機制及治療仍在進一步研究中。細胞因子信號轉導抑制因子(suppressor of cytokine signaling, SOCS)是Janus激酶/信號轉導和轉錄激活因子(Janus kinase/signal transduction and activators of transcription, JAK-STAT) 信號通路主要的負調控因子之一，在多種疾病中發揮重要作用。很多研究發現SOCS蛋白失調導致STAT異常表達，在HBV感染過程中不僅能促進病毒免疫逃逸導致CHB發生，還可參與肝硬化、肝衰竭甚至肝癌的發生發展，并對這些疾病的治療、預后產生影響。基于JAK/STAT/SOCS在部分自身免疫及腫瘤性疾病中的作用，目前已有針對該靶點藥物用于相關疾病治療。本文希望通過闡述分析JAK/STAT/SOCS信號通路在HBV感染相關肝病中作用的研究進展，為進一步探究肝病發病機制和HBV感染相關肝病的治療方案提供新的思路。

1 JAK/STAT/SOCS信號通路

1.1 JAK/STAT JAK/STAT是一類介導多種細胞因子、生長因子及激素等作用的信號傳遞通路，主要與Ⅰ型及Ⅱ型細胞因子受體關聯參與多種細胞的增殖、分化及成熟調節，并對免疫反應進行調控[3]。JAK-STAT通路中，JAK是一種非受體型酪氨酸激酶家族，有7個同源結構域(JH1～7)，包括JAK1、JAK2、JAK3及TYK2(tyrosine kinase 2) 4個家族成員，其中，JAK1-2和Tyk2與IL-6受體復合物相關，JAK1和JAK3與IL-2受體復合物相關，發揮不同細胞因子受體下游信號轉導作用[3-4]；STAT是一種能夠與DNA序列特異性結合的蛋白家族，可在多數免疫細胞中表達，它的激活對多種免疫的上調至關重要[5]。STAT家族主要有7個成員(STAT1～6)，其中STAT5包含STAT5a和STAT5b兩個亞型；在結構上包含：N端結構域、卷曲螺旋域、DNA結合域、SH2結構域和C端轉錄激活域，其中SH2結構域最為重要[3-4,6]。

典型的JAK/STAT通路激活過程包含3個酪氨酸磷酸化，首先細胞因子與受體結合可誘導JAK發生二聚體化而被激活，活化的JAK介導受體尾部磷酸化，通過SH2結構域募集STAT蛋白停靠，并使STAT的C端酪氨酸殘基磷酸二聚體化，然后激活的STAT脫離受體并移位至胞核與特定DNA序列結合，從而調控目的基因的轉錄及表達[3,7]。

1.2 SOCS 典型的JAK/STAT信號通路可被多種調控蛋白調控，SOCS作為該通路關鍵的負調控蛋白之一，主要由細胞因子誘導并反饋性調節多種細胞因子作用。哺乳動物SOCS家族共有8大成員：SOCS1～7和細胞因子誘導的含SH2蛋白，其中，SOCS1和SOCS3因具有一個激酶抑制區短基序，可直接結合JAK激酶結構域并抑制其活性，因此作用最為廣泛[8]。SOCS蛋白有三大結構域：中心SH2結構域，主要參與底物結合，決定了SOCS蛋白對細胞因子作用的特異性；N端結構域包含了激酶抑制區，可能有助于底物間相互作用；C端是一段保守氨基酸序列稱為SOCS盒，常與泛素化連接酶機制組件相互作用，主要誘導蛋白酶體降解從而抑制下游信號傳導[9]。

SOCS蛋白是STAT蛋白轉錄靶點，STAT信號的激活可誘導SOCS蛋白表達從而對其產生負調節[10]；SOCS對JAK/STAT的抑制作用主要有4個方面：首先，可通過掩蓋受體上STAT結合位點，阻止STATs的募集；其次，可通過泛素化降解靶蛋白；此外，SOCS可與JAK結合并抑制其激酶活性；最后，還可以通過蛋白酶體降解靶JAK從而阻斷信號傳導[6]。因此，JAK/STAT/SOCS通路的異常表達可介導多種疾病發生，而本文主要介紹JAK/STAT/SOCS在HBV相關肝病中的作用。

2 JAK/STAT/SOCS與HBV相關肝病

2.1 JAK/STAT/SOCS與CHB HBV感染常常使病情遷延慢性化，而JAK/STAT以及SOCS異常表達可參與HBV相關免疫逃逸來促進CHB發生。HBV感染機體后Ⅰ型干擾素與受體結合，可激活JAK1和TYK2，促進STAT1及STAT2磷酸化形成異二聚體，并與干擾素調節因子9結合轉移至胞核作用于干擾素刺激基因，從而發揮抗病毒作用[11]。然而HBV相關抗原蛋白，可導致SOCS/STAT信號失調，不僅可抑制干擾素抗病毒免疫，還可通過JAK/STAT異常激活誘導炎癥作用，從而加劇肝損傷。Yu等[12]研究發現HBeAg可通過ERK途徑激活SOCS2表達，導致TYK2穩定下降，減弱STAT1磷酸化；還可通過與pSTAT1競爭結合核轉運蛋白，阻止pSTAT1核移位[13]，從而抑制干擾素抗病毒作用，促進HBV免疫逃逸。Chang等[14]發現HBV感染可通過X蛋白及表面抗原刺激STAT3活化，通過JAK/STAT3通路不僅促進炎癥發生，還促進了HBV復制；而經損傷的HBV感染肝細胞產生的HBV核心抗原刺激巨噬細胞后產生大量IL-23，可激活JAK/STAT3通路，不僅與肝臟炎癥相關，還可刺激增強巨噬細胞誘導的血管生成促進CHB向肝細胞癌(HCC)進展[15]。干擾素具有抗病毒作用，同時也能在一定程度上耗竭cccDNA，被認為是一種可能徹底治愈乙型肝炎的藥物。而STAT/SOCS失調抑制干擾素抗病毒作用，可能是部分患者干擾素抵抗的原因之一，因此在HBV感染早期靶向抑制SOCS2或STAT3可能有利于CHB治療。

目前認為機體免疫細胞功能尤其是細胞免疫不足是導致HBV感染慢性化的主要原因，而JAK/STAT/SOCS信號通路不僅可介導細胞因子炎性作用，還可通過影響免疫細胞功能及反應性，參與CHB的進展。有研究[16]發現HBV-miR-3通過下調肝細胞SOCS5表達，不僅激活JAK/STAT通路增強干擾素抗HBV作用，還可抑制SOCS5介導的表皮生長因子泛素化而促進IL-6的分泌參與肝臟炎癥改變；而STAT1的磷酸化促進 HBV-miR-3 外泌體誘導的 M1 極化，也可能加劇炎癥過程。有學者[17]在 HBV 轉基因小鼠中抑制JAK-STAT途徑后，發現HBV DNA載量升高，而病毒特異性T淋巴細胞數量及反應性明顯降低，且Th1樣細胞因子水平分泌減少；提示JAK/STAT 信號通路參與調節T淋巴細胞定向免疫應答，靶向JAK/STAT可能改善病毒特異性T淋巴細胞反應及功能，成為治療CHB的方向。此外，HBsAg 激活 ERK/IL-6/STAT3 通路，促進髓樣來源的抑制細胞極化來抑制宿主免疫反應，并損害 CHB 患者的T淋巴細胞活化從而導致CHB發生并加重肝損傷[16]。對于SOCS在HBV中的作用，有學者[18-19]發現在CHB肝組織中SOCS1/3表達上調，不僅與肝臟炎癥程度相關，它們基因的多態性還與HBV易感性及相關肝病進展有關。而目前關于SOCS在HBV感染過程中上調機制尚不清楚，也許可能是HBV抗原刺激STAT過度激活從而導致SOCS反應性上調所致。

2.2 JAK/STAT/SOCS與肝硬化 肝硬化或肝纖維化是由于長期慢性肝臟炎癥刺激發展而來，主要以肝星狀細胞(HSC)激活及細胞外基質蛋白積累為主要特征。TGFβ是刺激HSC活化的主要因子，其發揮促纖維化作用，可能還需要JAK/STAT通路介導。Tang等[20]研究表明除了Smad3通路外，TGFβ還可通過JAK1/STAT3通路促進HSC中TGFβ靶基因亞群的表達而發揮促纖維化作用，認為JAK1/STAT3和Smads途徑之間的合作對TGFβ在肝纖維化的作用至關重要；阻斷JAK1/STAT3通路，可導致HSC凋亡增加且膠原蛋白表達明顯降低[21]；提示JAK1/STAT3參與肝纖維化過程，而靶向JAK1/STAT3可能成為治療肝硬化有效手段。然而，也有部分學者認為JAK/STAT3活化具有抗纖維化作用。Zhao等[22]發現在CHB中，STAT3的下調可導致NK細胞功能障礙，并對IL-21反應減弱，從而加重HBV誘導的纖維化；還有研究[23]認為JAK/STAT3活化可調節肝細胞中表皮因子受體及胰島素樣生長因子1的表達從而發揮纖維化保護作用。對于上述STAT3在肝纖維化中的相反作用，目前考慮可能與肝損傷程度的不同以及STAT3活化細胞類型差異有關，總的來說STAT3活化促進炎癥反應有利于纖維化發生。

瘦素作為一種促纖維化因子，與受體結合激活JAK2/STAT3信號，不僅直接激活HSC抑制其凋亡，還可促進H2O2及金屬蛋白酶組織抑制劑表達，下調基質金屬蛋白酶-1的基因表達從而促進肝纖維化發生[24]；此外，在肝臟中，STAT4可依賴IL-12刺激激活JAK/STAT4途徑促進肝臟炎癥，從而加劇肝纖維化發生，但同時也可通過防止過度感染而減輕肝纖維化誘發；STAT6在肝臟中通過IL-4刺激激活可直接作用HSC促進膠原蛋白的產生，從而促進纖維化發展；有研究[25]發現IFNα激活STAT1不僅可發揮抗病毒作用，還可上調Smad7使TGFβ信號受損，從而發揮抗纖維化作用；可見STAT1和STAT3在肝纖維中呈現相反作用，也許可通過維持STAT1及STAT3平衡來改善肝纖維化發生。

SOCS對JAK/STAT負調控以減少炎癥因子刺激，使HSC和細胞外基質的生成減少有一定纖維化保護作用。有研究[26]發現SOCS通過表觀調控抑制巨噬細胞的炎癥反應和HSC的活化，從而發揮抗纖維化作用；而在嚴重肝纖維化中，SOCS常因甲基化而失活，可能促進肝硬化發生，機制可能與TGFβ以SMAD依賴的方式誘導成纖維細胞DNA甲基轉移酶的表達有關[10]。Yoshida等[27]通過對慢性肝病患者SOCS1基因檢測，發現肝纖維化程度與SOCS1甲基化相關，并發現SOCS1(-/+)的小鼠比野生型的SOCS1(+/+)小鼠發展成更嚴重的肝纖維化，認為SOCS1基因缺失可能導致IFN/STAT1信號過度表達，并抑制STAT3來協同促進肝損傷和纖維化進展。還有研究[28]通過小鼠肝纖維化模型進行肝細胞特異性SOCS3基因敲除，小鼠肝臟炎癥減輕，但纖維化更明顯，認為肝細胞中的SOCS3對肝細胞穩態的調節有助改善肝纖維化病變；如上所述，SOCS功能下調促進纖維化機制可能與JAK/STAT過度活化相關，因此，有理由相信在人HSC中，針對JAK/STAT通路過度活化靶點以及抗SOCS甲基化治療可能成為肝纖維化或肝硬化的治療新策略，但SOCS在肝纖維化中的作用是否存在其他機制可能還需進一步研究。

2.3 JAK/STAT/SOCS與肝衰竭 肝衰竭是以大量肝細胞壞死同時肝細胞再生不足而導致的肝功能急劇喪失為特點的一組臨床綜合征。在肝衰竭早期炎癥因子可通過JAK-STAT途徑介導過度的炎癥反應來加重肝損傷從而促進肝衰竭發生。Kim等[29]通過實驗發現HBV相關的慢性肝衰竭患者體內p-STAT3表達增加，認為mTOR可誘導IL-6/STAT3通路增強患者的輔助性T淋巴細胞17反應，從而產生更強的炎癥刺激加重肝衰竭發生。而SOCS1和SOCS3作為JAK/STAT負調控因子可抑制IL-6/STAT3信號通路，在肝衰竭中也有著重要作用。Li等[30]發現HBV相關肝衰竭患者外周血及肝臟中SOCS3表達明顯升高，并與促炎因子及ALT、AST水平呈正相關，提示SOCS3參與了肝衰竭機制的發生。樹突狀細胞(dendritic cell, DC)在肝臟中作為免疫反應誘導劑參與急性肝衰竭發生，Li等[31]通過實驗發現SOCS1可通過對JAK2/STAT1通路負調控使DC維持不成熟狀態，減輕肝損傷，從而對急性肝衰竭起保護作用。在肝衰竭治療中，Zhang等[32]發現HBV相關肝衰竭患者在糖皮質激素治療后SOCS1表達明顯更高，且在幸存者中升高更明顯，并與終末期肝病評分模型呈負相關，認為沒有SOCS1甲基化的患者可能對糖皮質激素治療反應效果更好；間充質干細胞也可通過IL-10/STAT3途徑發揮抗炎作用，在肝衰竭治療中也有一定地位[33]。

總之，JAK/STAT通路參與肝衰竭發生發展，而SOCS作為信號通路負調控因子不僅參與肝衰竭發病機制還與部分治療反應相關，但目前對于JAK/STAT/SOCS通路在HBV相關肝衰竭中的研究較少，肝衰竭過程中SOCS蛋白表達升高的機制目前尚不明確。

2.4 JAK/STAT/SOCS與肝癌 HCC常常發生在一系列事件之后，包括慢性肝損傷及肝細胞增殖等，而JAK/SAT通路的異常激活不僅可促進炎癌轉化，還可通過多種機制促進肝癌的侵襲及轉移等過程。在肝癌環境中IL-6結合受體復合物，可激活JAK-STAT3通路，并形成IL-6/STAT3正反饋，不僅激活炎癥級聯反應，還可誘導抗凋亡蛋白、細胞周期蛋白以及血管生長相關因子表達，來促進肝細胞增殖以及腫瘤血管生成，為肝癌生長、侵襲及轉移提供有利條件[34]；而腫瘤細胞來源的IL-6/STAT3通路活化可明顯抑制人單核細胞來源 DC 表面趨化因子受體 7 的表達，使DC 遷移受損，導致抗腫瘤免疫活性下降[35]；由此可見IL-6/STST3不僅促進肝癌發生及轉移，還可抑制機體抗腫瘤免疫使肝癌細胞發生免疫逃逸，從而促進肝癌發生。肝癌干細胞被認為對肝癌發生有支持作用，其與肝癌侵襲、轉移、復發及抗藥性相關。有研究[36]發現肝癌相關成纖維細胞通過分泌IL-6激活JAK/STAT3 通路，不僅增強Notch 信號，還可上調Oct4 和胚胎干細胞轉錄因子的表達，促進 HCC 細胞中的干細胞樣特性；這就提示JAK/STAT3不僅促進肝癌發生，還可能與耐藥性及復發相關。此外，IL-6/STAT3通路還參與腫瘤微環境調節促進肝癌發生。在腫瘤微環境中，IL-4可誘導巨噬細胞IL-6/STAT3通路活化，促進M1表型向M2極化[37]，而微環境中的STAT3激活還可介導Smad3/TGFβ1信號途徑，誘導肝上皮-間質轉化，促進肝癌遷移和侵襲；STAT3 調節 PKM2 的表達，可改變癌細胞的新陳代謝以促進肝癌發生[38]。腫瘤微環境與肝癌干細胞之間相互作用，是目前肝癌發病機制的熱點研究，而IL-6/STAT3通路在其中發揮主要調節，因此靶點阻斷STAT3通路將成為肝癌治療新策略。

除STAT3外，JAK/STAT/SOCS通路的其他成員也在肝癌疾病過程中發揮重要作用。Chen等[39]發現肝癌患者STAT1表達明顯降低，并且與肝癌分級、HBsAg和AFP陽性率呈負相關，而STAT1過表達可上調P53表達，抑制肝癌細胞增殖和凋亡；此外IL-21激活STAT1途徑可恢復HBV相關HCC患者中的NK細胞的功能，增強機體對肝癌細胞的免疫，從而發揮保護作用[40]。然而，也有學者[41]認為STAT1上調多種促炎因子表達可能具有一定促癌作用；可見目前對于STAT1在肝癌中的作用存在不同看法，而這種差異性作用或許與遺傳背景相關，但具體仍需進一步研究明確。生長因子可介導JAK2/STAT5促進肝細胞增殖，在肝損傷中具有保護作用；有研究[42]發現肝癌患者中STAT5表達上調，而GH/JAK2/STAT5信號通路破壞，或STAT5缺乏可增強成熟TGFβ的穩定性，代償性誘導STAT3活化，不僅可導致肝臟代謝改變，還與肝細胞惡性轉化相關；此外，Wang等[43]分析肝癌組織中JAK/STAT成分表達時，發現STAT3蛋白表達最高，并認為JAK/STAT通路中的基因對肝癌的診斷及預后有著重要意義，但具體的作用機制可能有待進一步研究。

SOCS異常表達可參與肝癌的發生發展，并可能與肝癌相關預后有關。很多研究發現肝癌組織中SOCS基因常因甲基化而有缺失，其中以SOCS1基因缺失明顯，認為SOCS1甲基化可增加肝癌的易感性，并可作為預測HCC風險的指標[44]；而SOCS1和SOCS3在肝癌中的保護機制可能與抑制肝細胞生長因子及表皮生長因子信號通路，降低增殖和遷移有關[45]；與SOCS1一樣，SOCS3甲基化能增強JAK/STAT和FAK信號傳導，也可促進HCC發生，同時也是HCC預后不良及經肝動脈化療栓塞術治療反應的一個預測指標[46]。此外，肝癌患者中SOCS2和SOCS6的下調與TNM分期及血清AFP相關，可作為肝癌預后和復發的指標[47]。目前對于SOCS5在肝癌中作用尚不完全明確，有學者[48]認為SOCS5表達可鈍化PI3K/Akt/mTOR通路，抑制自噬來促進肝癌轉移及侵襲，是否還存在其他作用機制可能還需進一步研究明確。如上所述，針對SOCS依賴控制肝細胞增殖在肝癌中的作用，不僅可通過正調節SOCS1 和 SOCS3來抑制肝癌生長以達到治療目的，還可靶向促進SOCS1或 SOCS3沉默，以增強工程肝組織的擴增潛能,或許能為肝移植中肝源問題帶來益處；而基于SOCS對肝癌患者的預后、復發以及治療反應的相關性，對指導患者選擇有效的肝癌治療方式可能有一定意義。

3 結語

綜上所述，SOCS家族成員通過對細胞因子通路尤其是對JAK-STAT通路的調控參與HBV感染相關肝病的發生、發展、治療及預后的各個方面，通過對JAK/STAT/SOCS在HBV感染相關肝病中的研究，可更好的掌握HBV相關疾病的發病機制以及疾病發展預后預測，對進一步研發更有效治療方案有著重要意義，而以JAK-STAT為靶點的抑制性治療或SOCS甲基化的抑制有望成為HBV相關疾病治療新的策略。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：彭玉娟負責文獻閱讀及綜述撰寫；李靜、唐光俊負責提供意見；游晶負責課題設計擬定寫作思路，指導撰寫、修改文章并最后定稿。