慢性乙型肝炎信號轉導及轉錄激活因子3、5與Treg/Th17平衡的關系

李敏玥, 楊紅菊, 李 靜, 宋 瑞, 游 晶

1 國家衛健委毒品依賴和戒治重點實驗室， 昆明醫科大學第一附屬醫院 老年消化內科，昆明 650032； 2 昆明醫科大學 公共衛生學院， 昆明 650500

慢性乙型肝炎(CHB)已經是全球嚴重公共衛生事件之一，雖然現在乙型肝炎疫苗已經問世多年，但是全球仍然有超過2.4億的人群感染HBV，并逐漸往肝硬化、肝癌方向發展[1]。目前，CHB的發病機制尚未明確，CHB患者體內發生的肝細胞損傷與機體清除HBV時產生的免疫反應有關[2]。當免疫反應過強，會引起機體廣泛性損傷，繼而發生肝功能損傷；當免疫反應減弱，則會引起HBV感染的慢性化，出現HBV持續性感染。越來越多研究[3-4]表明CHB發病機制與機體感染病毒后的免疫炎癥反應有關，尤其是調節性T淋巴細胞(Treg)/輔助性T淋巴細胞17(Th17)比例的失衡，同時Th17的促炎作用和Treg的抗炎作用已經基本得到證實[5]。當機體處于正常情況下，Th17和Treg的比值是處于動態平衡狀態，維持體內正常的免疫狀態。Treg/Th17失衡與很多免疫的紊亂以及腫瘤、感染性疾病[6]有關。有研究[7]表明，STAT3及STAT5a/b是刺激Treg和Th17分化的關鍵性因子，最終引起Treg和Th17的不平衡擴增，誘導免疫耐受，使得HBV感染持續性存在。因此，本文主要對STAT3和STAT5與Treg/Th17比例平衡的關系進行綜述，探究CHB的免疫發病機制。

1 STAT家族

STAT主要是與干擾素刺激的反應性元件結合的蛋白質,可以與DNA結合。STAT蛋白的分子量是84～113 kD，主要由750～850個氨基酸構成。STAT蛋白家族分為7種：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5、STAT6，其中STAT5又被分成了STAT5a和STAT5b。STAT蛋白主要參與到JAK(Janus激酶)-STAT信號轉導通路中，參與人體的一系列生物學反應，如炎癥、免疫、凋亡和增殖等，同時在肝臟疾病中的炎癥、病毒感染、肝纖維化以及肝癌發生中也發揮著重要作用[8-9]。磷酸化的JAK激活STAT蛋白，隨后磷酸化STAT蛋白在二聚體化之后轉移到細胞核中，參與基因的轉錄。STAT蛋白在細胞因子介導的信號傳遞以及Th細胞分化上有著重要作用。STAT3和STAT5在Treg和Th17上的作用是正好相反的。

2 STAT3和STAT5與Treg/Th17平衡的關系

2.1 STAT3誘導Th17分化以及抑制Treg產生 選擇性產生IL-17的輔助性T淋巴細胞稱為Th17，屬于最新識別的T淋巴細胞亞群之一，在各種免疫性疾病以及宿主抵抗細胞外細菌和真菌的過程中發揮著重要作用。IL-17是一系列的相關細胞因子組成的，即IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F，實際上平常所描述的IL-17就是指IL-17A。當CD4+細胞去除STAT3基因后，Th17不會自然產生，同時依賴于Th17的自身免疫反應也不會發生[10]。研究[11]利用染色質免疫沉淀和大規模平行測序(CHIP-SEQ)發現，STAT3可直接結合Th17相關基因位點，包括IL-17A、IL-12、IL-17F基因啟動子及IL-17A和IL-17F基因位點間區域，從而直接調控Th17分化, 對Th17細胞程序的轉錄誘導起關鍵性的全局作用。一些研究[12-13]發現在T淋巴細胞中發現了多個STAT3的直接靶點基因。這些基因包括幾乎所有已知的調節Th17分化的基因，如編碼視黃酸受體相關的孤兒受體γt(retinoid-related orphan receptor γt，RORγt)、RORα、BATF、IRF4、AHR和c-Maf的基因，同時還包括促進生存和增殖的基因。Yang等[14]發現，在STAT3缺陷的Th中，RORγt的表達顯著降低，同時還有叉狀頭轉錄因子3(fork-head boxp3，FOXP3)的表達增加。這說明了在Th17分化過程中，STAT3是RORγt表達所必需的，而且STAT3還可能存在抑制誘導Treg分化的作用。這里有理由推測使用STAT3蛋白抑制劑可能有助于炎癥性疾病的治療干預。

此外，IL-6介導的STAT3激活會降低FOXP3的表達，并影響FOXP3位點的染色質修飾，似乎存在抑制Treg分化的功能。Durant等[11]通過CHIP-SEQ發現在機體沒有炎癥的情況下，STAT3對FOXP3的表達幾乎沒有影響，而當機體處于炎癥狀態下，STAT3就可能會抑制原始T淋巴細胞向Treg的轉化。但是目前對于這種抑制機制還不能確定，可以推測STAT3可能是通過增強RORγt的表達來間接調節FOXP3，RORγt能與FOXP3結合并抑制FOXP3功能。另外，還有研究[13]在存在有STAT3缺陷的Treg的基因表達分析中發現，有助于抑制Treg功能表達的基因也出現了一定的缺損，這些基因主要是指穿孔素1、顆粒酶B、殺傷細胞凝集素樣受體G1、CCR6(CC趨化因子受體6)、IL-1受體1和IL-6受體α。這為接下來研究STAT3如何抑制Treg分化提供了方向。

2.2 STAT5維持Treg發育及負性調節Th17分化 Treg是一類限制免疫反應發生的亞群，在CHB的發生發展中占有重要地位。STAT5蛋白分為STAT5a和STAT5b,它們是由頭對頭的串聯基因編碼的，都是被IL-2激活，是主要信號轉導通路之一[14]。IL-2是Treg分化和維持所必須的，其主要作用于FOXP3基因，而STAT蛋白則是將IL-2信號與FOXP3基因聯系起來的途徑[16]。研究[17]發現在IL-2信號轉導時，STAT5主要與FOXP3基因座上一個保守非編碼序列CNS2結合，保護Treg不受其他細胞因子信號的影響，并維持FOXP3的可遺傳轉錄。CNS2是高度保守的CpG基序，又被稱為Treg特異性去甲基化區域(TSDR)。Treg可大量表達CD25(IL-2Rα)，CD25是一種低親和力的IL-2受體，對Treg細胞的發育和維持十分重要[17]。STAT5作為參與IL-2Rα基因誘導的轉錄因子，當其表達的缺乏也會抑制CD25的表達，導致T淋巴細胞增殖失敗[18]。在T淋巴細胞的成熟過程中，會經歷TCRβ和TCRγ位點的重排[19]，而STAT5的缺失會破壞到TCRγ的重排以及CD8+T淋巴細胞的存活[20]，最終會引起對HBV感染的免疫應答缺陷，引起CHB的發生。有研究[21]還發現STAT5還與IL-17A的啟動子結合，但與STAT3的作用不同，STAT5可能是一種抑制因子，負向調節IL-17的產生。同時，STAT5還可以結合Th17基因座中STAT3靶向的DNA結合位點，同STAT3競爭相同的同源結合位點[22]。不僅如此，還有研究[23]發現STAT5還能與IL-17A遠端位點結合，而這些位點都是STAT3的結合區域、預測STAT結合位點的基序和刺激Th17中的DNA酶敏感位點。

2.3 Treg/Th17失衡與CHB的關系 CD4+T淋巴細胞在適應性免疫當中發揮著重要作用，保護機體免受病原體的傷害。CD4+T淋巴細胞可以從幼稚細胞在不同細胞因子作用下分化為一系列具有特殊功能的效應細胞亞群，包括Th1、Th2、Th17、Treg和濾泡輔助性T淋巴細胞。雖然Treg和Th17有共同前體細胞，但是功能上大不相同。Th17可能有助于激活機體免疫反應，從而使得疾病進一步發展，而Treg可能抑制這一過程，并在維持免疫穩態方面發揮關鍵作用，而這一關系與HBV所引起的肝損傷也有著密切關系。所以Treg/Th17的動態平衡在CHB的發生發展中具有重要作用。

Treg主要表達FOXP3，這一類細胞能夠抑制炎癥反應，防止自身免疫的作用。在HBV感染者當中，出現Treg數量的增多可能是因為需要Treg的抗炎作用。Treg能夠分泌抗炎細胞因子IL-10和TGFβ[24]，維持免疫耐受，控制免疫反應，以此來減輕肝細胞的損傷，但是這也引起了HBV的延遲清除，導致疾病的慢性化。有研究[25]發現CHB患者Treg上的程序性死亡受體-配體-1(programmed death receptor ligand-1，PD-L1)明顯上調。當PD-L1與受體結合后，傳遞抑制性信號，抑制效應T淋巴細胞的反應，促進HBV感染的進展，可以推測通過阻斷表達Treg的PD-L1與受體在效應T淋巴細胞上的相互作用可能會達到CHB治療的目的[25]。另外，Treg還能分泌IL-35，而IL-35是一種較為強大的免疫抑制因子，也可以抑制T淋巴細胞的增殖和功能[26]。Th17主要表達RORγt，能夠產生IL-17A、IL-22和IL-21等促炎因子[27]，同時還能夠促進炎癥細胞的聚集和增加炎癥因子的表達來發揮促炎作用，最終引起肝損傷。有研究[28]表明，Th17還可以通過高表達CXCR3、CCR4以及CCR6來介導Th17從外周組織進入肝臟并誘導肝臟炎癥。在Th17的分化中，樹突狀細胞分泌產生的IL-23，以及低濃度的TGFβ、IL-6、IL-21都參與其中，同時低濃度的TGFβ能夠上調Th17表面的IL-23受體表達，加大Th17對于IL-23的反應性[29]。

有研究[30]發現HBV感染者中，Treg和Th17數量均升高，但是Th17頻率升高更明顯，所以Th17/Treg比值在HBV感染者中高于未感染者，與肝損傷成正相關。另外還發現Treg百分比與病毒載量呈正相關。Treg和Th17在CHB中是一個動態平衡的過程。在這個過程中主要涉及了IL-23、TGFβ、IL-21、IL-6和IL-2等一系列細胞因子及其下游信號通路。在CHB患者的治療中，恢復Treg/Th17比例的微妙平衡有助于維持免疫平衡以及開發新的治療策略。

3 STAT3和STAT5調節HBV感染的可能機制

3.1 STAT基因的多態性與HBV感染的易感性 目前，除了在動物模型中發現STAT蛋白的作用之外，在對于很多患有自身免疫性疾病的患者研究當中發現了重要的證據，比如STAT3的編碼基因突變與高IgE綜合征[31]有關，其基因多態性與克羅恩病[32]和強直性脊柱炎[33]有關等。但是STAT3和STAT5在CHB患者的研究數據有限，其遺傳易感性的分子機制尚不清楚。STAT3的3′-非翻譯區(UTR)包含可轉錄后調控基因表達的調控元件，3′-UTR多態性對STAT3基因的表達起著重要的調節作用，可增加JAK/STAT細胞內信號通路的活性，可能對HBV感染和HBV相關肝臟疾病的易感性有影響[34]。研究[35-36]薈萃分析發現STAT3 SNP rs1053004及STAT4 SNP rs7574865基因多態性可能是HBV感染的風險因素，但與HBV相關肝細胞癌(HCC)無相關性。但有研究[37]發現STAT3基因多態性雖然與HCC易感性沒有明顯相關性，但是其與HBV突變的相互作用會影響到HCC的發生，例如STAT3 SNP rs4796793和rs2293152[38]與HBV突變宿主的HCC發生有一定關系。Fatemipour等[39]在分析STAT3基因的rs1053004等位基因(T/C)時，發現T等位基因是抗HCC進展的保護性等位基因，C等位基因是促進HCC進展的等位基因，而且在45歲以上且具有CC基因型的人群中，CHB進展為HCC的可能性比其他人更大。Li等[40]發現STAT3 rs1053004和rs1053005多態性以及二者所形成的單倍型與慢性HBV感染有關，并且這些單倍型似乎也與肝病的發展有關。還有研究[41-42]發現微小STAT4 rs7574865等位基因能將HBV誘導的HCC風險顯著降低。Xie等[37]研究發現STAT3 rs2293152GG基因型與HCC風險增加顯著相關，與高病毒載量顯著相關，同時rs2293152GG基因型和女性的交互作用以及rs1053004和男性的相互作用與HCC風險顯著相關。

3.2 STAT蛋白抑制劑與HBV相關肝病 有研究[43]發現HBV可以促進STAT3激活，而STAT3反過來激活HBV，形成正反饋環路。當人體感染HBV后，可以通過HBV X蛋白和HBsAg來激活STAT3，影響抗病毒免疫、病毒復制以及肝癌的發生[44-46]。有研究[47]發現表皮生長因子受體抑制劑可以抑制STAT3磷酸化來達到抗HBV的效果。例如厄洛替尼對HBV復制有抑制作用，這可能與其上調細胞因子信號轉導抑制因子3的表達，進一步抑制STAT3磷酸化有關。Yang等[43]發現利用shRNA為基礎的基因治療技術，能夠在HepG2 2.15細胞中沉默STAT3的表達，抑制肝癌細胞生長，同時有效清除HBV。

Ⅰ型IFN是由IFNβ和IFNα組成，在抗病毒感染中發揮著重要先天性免疫的細胞因子[48-50]。Ⅰ型IFN的抗病毒作用主要是通過誘導干擾素刺激基因來進行介導的，包括蛋白激酶R、2′,5′-寡腺苷酸合成酶(OAS)、核糖核酸酶L、誘導型一氧化氮合酶和干擾素調節因子(IRF)[51]。有研究[52]發現，在病毒感染過程中，STAT3直接通過調節IFN應答和誘導病毒感受器和IRF來抑制抗病毒反應，STAT3可以負調控干擾素刺激應答元件驅動基因，包括OAS、蛋白激酶R和IRF7。可以推測利用STAT3抑制劑來下調STAT3磷酸化似乎可以發揮抗病毒作用[47,53]。STAT3抑制劑在治療HCC及其他類型癌癥上有一定的令人鼓舞的研究結果，但是還未應用到HCC患者當中。有研究[54-55]表明索拉非尼這一類藥物可以通過誘導蛋白酪氨酸磷酸酶的激活來抑制HCC細胞中的STAT3。

4 展望

CHB是一種感染率較高的疾病，HBV在感染人體之后誘發機體的免疫反應，間接造成肝細胞損傷。在抗感染過程中，保持炎癥和調節因子之間的平衡能夠控制對自身抗原的有害反應，同時防止組織損傷，炎癥因子和調節因子之間的平衡對于防止感染過程中的組織損傷和控制對自身抗原的有害反應至關重要。STAT在功能網絡中發揮著既相互獨立，又相互聯系的作用，并與轉錄因子的協同作用，以此來保證不同T淋巴細胞之間的平衡。在IL-2誘導的Treg和IL-6誘導的Th17的相互作用中，STAT3和STAT5發揮著相互拮抗的作用[21]。在未來要進一步深入研究STAT3與基因間位點的結合是如何影響到其對IL-17基因轉錄的調控，同時將STAT3和STAT5的活性調節到既促進免疫作用又阻止過度的炎癥反應可能成為接下來臨床上研究的關鍵之處。

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：李敏玥負責文獻閱讀及綜述撰寫；楊紅菊、李靜、宋瑞負責提供修改意見；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。