赵九洲，姜晓旭，李宏伟，覃梓瀚，陈宇豪，刘 瑞，陈子卓，海春旭，，李文丽，，于卫华，

(1．空军军医大学军事预防医学院毒理学教研室，陕西省自由基生物学重点实验室，特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室，陕西 西安 710032；2．空军军医大学基础医学院学员大队，陕西 西安 710032；3．空军军医大学第一附属医院综合诊疗科，陕西 西安 710032)

巨噬细胞是机体内广泛存在的固有免疫细胞，在感染和非感染性炎症疾病中均发挥关键作用。巨噬细胞在感染和脂多糖等刺激下发生M1 型极化，释放大量促炎因子，如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素6(interleukin 6，IL-6)和IL-1β等。而M2型分化巨噬细胞则会分泌IL-4和IL-10等抗炎因子。近年来，有关巨噬细胞炎症分化调控及其生物学功能的研究成为了国际新热点。研究表明，JAK-STAT 在多种炎症因子刺激下激活，进而发挥信号转导和转录调控功能，影响巨噬细胞的分化和炎症。由于炎症因子种类繁杂，JAKSTAT 信号通路也存在诸多亚型，阐明二者相互关系，对于认识巨噬细胞极化和炎症发展过程意义重大。

1 JAK-STAT信号通路简介

Janus 激酶(Janus kinases，JAKs)是一种非受体型酪氨酸蛋白激酶，可在众多细胞因子作用下激活，通过信号转导子和转录激活子(signal transducers and activators of transcription，STATs)启动下游靶基因，进而发挥其细胞生物功能的调控作用。研究表明，JAK-STAT 途径在进化过程中高度保守，基因突变和异常表达会导致炎症、免疫缺陷和肿瘤等多种疾病[1-3]。JAK-STAT 通路传导主要由3 部分构成：酪氨酸激酶相关受体、JAKs 和 STATs。目前已经确定的 JAKs 有 4 种：JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶2(tyrosine kinase 2，TYK2)。其中，JAK3仅存在于骨髓和淋巴细胞中，而其他3个成员则广泛存在于机体各组织和器官中。STATs 由6 个成员构成，即STAT1～STAT6，含有734～851 个氨基酸，广泛分布于各组织。STATs蛋白主要包含5段结构域：N-端保守序列、DNA结合区、SH3(src homology 3)结构区、SH2 结构区和C-端转录激活序列。而STATs的SH2结构区与JAK中的对应核心序列完全相同，负责识别特异性的JAK。JAK-STAT 基本信号传导过程如下：当细胞因子与细胞表面受体结合后，受体分子发生二聚化，并促进JAKs 聚合和磷酸化，活化的JAKs 可与STATs 的SH2 结构域相结合，STATs 磷酸化修饰后激活，并最终以同源或异源二聚体形式进入细胞核，启动靶基因的转录[4]。

2 炎症因子对JAK-STAT信号通路的激活调控

研究发现，γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)和白介素等炎症因子可促进JAK-STAT 信号通路激活，进而发挥其免疫调控功能。JAK-STAT 基因突变和功能缺失，往往会引起动物自身免疫缺陷和肿瘤发生，甚至会导致胚胎致死风险[5]。IL-6 是机体免疫应答的重要炎症介质，即可由T 细胞、B 细胞和巨噬细胞等表达分泌。IL-6 结合受体后可活化JAK1，并促使STAT3 的磷酸化和转录激活，最终调控T 细胞的分化和炎症反应[6]。IFN-γ是重要的巨噬细胞活化因子，主要由T细胞和NK细胞生成。IFN-γ与其受体结合，可促进JAK1 与JAK2 形成二聚体和磷酸化，并进一步诱导STAT1磷酸化和二聚体形成，最终在核内启动IL-2 和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)等下游靶基因表达，参与机体抗感染应答[7]。巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)则通过激活 JAK2 和 STAT5，参与调控骨髓细胞、红细胞和血小板的生成[8]。而IL-2 和IL-21 可激活JAK1/JAK3，并通过STAT3转录因子调控淋巴细胞的增殖和稳态[9]。IL-4和IL-13则可通过JAK1-STAT6途径，调控T细胞和B 细胞和巨噬细胞的分化[10]。IFN-γ可选择性激活STAT1，IL-6 可选择性激活STAT3，GM-CSF 可选择性的激活STAT5。然而，STAT1 也可以被IL-2、IL-4、IL-10 和IFN-β等激活，STAT3和STAT5也可以被IL-2和IL-4等激活。可见，一种JAK激酶可参与多种细胞因子的信号转导，一种细胞因子也可影响多种JAK 酶的活性，但某些细胞因子对STAT 的激活却具有相对的选择性。

3 JAK-STAT对巨噬细胞炎症走向的调控作用

JAK-STAT 信号通路与巨噬细胞炎症分化关系密切。炎症因子种类复杂，可激活相应的JAK-STAT，发挥信号转导和转录激活功能，进而影响巨噬细胞的M1/M2型分化和炎症走向。

3.1 JAK-STAT与巨噬细胞的促炎调控

巨噬细胞在促炎因子刺激下，可释放一系列促炎因子，而这些细胞因子可进一步促进巨噬细胞的募集和M1 型极化，形成恶性循环，这也就解释了机体炎症反应的自我放大效应和相关疾病的治疗困境。大量研究显示，JAK-STAT 信号通路可能与巨噬细胞的促炎分化密切相关。与野生型小鼠相比，TYK2、STAT1 和STAT4 缺失小鼠对内毒素的抵抗作用显著增强，主要表现为巨噬细胞的M1 型极化和促炎因子分泌的减少[11]。而JAK2可通过调控多种STAT 亚型活化，参与巨噬细胞的免疫功能调控，给予JAK2 抑制剂AG490 可显著抑制LPS 和IFN-γ诱导巨噬细胞中HMGB1 和IL-6 分泌。在盲肠穿刺的小鼠脓毒血症模型中，通过抑制剂和基因敲减干预JAK2-STAT3通路，可有效阻断核转录因子kappa-B(nuclear factor kappa-B， NF-κB)激 活 ， 提 高 小 鼠 的 生 存 率[12]。 STAT1 抑 制 剂Fludarabine 可阻断LPS 诱导的巨噬细胞iNOS 和NO 合成增多。研究发现敲减JAK2或STAT5，可显著降低LPS诱导的巨噬细胞表达IL-6。此外，还有研究认为JAK-STAT 通路可与Toll 样受体(toll like receptor，TLR)交互作用，共同调控巨噬细胞的M1型极化和炎症反应[13]。由此可见，JAK-STAT 可能在巨噬细胞炎症启动调控中发挥了关键作用。

3.2 JAK-STAT与巨噬细胞的抗炎调控

M2型巨噬细胞可分泌IL-4和IL-10等抗炎因子，在机体的炎症消除和创伤修复中扮演重要角色。研究发现，JAK-STAT可能参与了巨噬细胞M2型激活和抗炎分化的调控过程。IL-10可抑制LPS 诱导的TNF-α表达，而这一作用则依赖于JAK1。JAK1 可激活STAT3，进而参与巨噬细胞抗炎因子的转录调控[14]。骨髓特异性敲除STAT3的小鼠会分泌大量的TNF-a 等促炎因子，而给予IL-10 则无法抑制炎症的发展[15]。而有关STAT6 在炎症调控中的作用存在一定的争议。一些研究发现，STAT6 缺失小鼠会对盲肠穿刺引起的脓毒血症产生抵抗作用，促炎因子水平和组织炎症损伤较野生型动物组显著降低，认为STAT6 活化促进了机体炎症反应[16]。而大多数研究则支持STAT6的激活是巨噬细胞抗炎分化中的关键事件，与野生型毒物相比，STAT6基因缺失小鼠的炎症水平和死亡率更高[17]。在IL-4 刺激的M2 型分化巨噬细胞中，检测到STAT6 磷酸化显著升高，沉默STAT6可逆转IL-4诱导的抗炎相关因子分泌[18]。此外，研究还发现STAT4基因缺失可显著促使巨噬细胞的M2 型极化，并改善LPS 诱导的小鼠急性肺损伤[19-20]。Fukao 等[21]的研究发现，Th2 型细胞因子可刺激巨噬细胞STAT4 磷酸化，抑制IFN-γ以及NO 等促炎因子的表达。可见，STAT4 与巨噬细胞M2 型极化的调控关系也存在争议，但大多数研究认为STAT4激活促使巨噬细胞抗炎分化，相关问题仍需进一步深入研究。

4 JAK-STAT信号抑制剂在炎症相关疾病中的应用

鉴于JAK/STAT 信号通路与炎症疾病的密切关系，相关小分子抑制的研发及在疾病中应用成为了国际上研究的热点[22]。由于JAK 和STAT 家族成员众多，且彼此结构相似，多数JAK抑制剂特异性较差。Ruxolitinib 是一种JAK1 和JAK2 的小分子抑制剂，目前已被美国食品与药物管理局(FDA)批准上市，专门用于治疗骨髓纤维化。临床研究证实，口服Ruxolitinib 可有效抑制骨髓纤维化患者的脾脏增大和炎症因子增多[23-24]。在2018年的一项随机双盲临床研究，研究者使用Ruxolitinib 治疗乳腺癌和全身性炎症疾病，患者病情均得到明显改善[25]。而美国哥伦比亚大学的研究则认为，Ruxolitinib 可阻断免疫细胞对头发毛囊的破坏，可令秃头或脱发患者重新长出头发[26]。Tofacitinib 是辉瑞公司开发的一款新型JAK 抑制剂，不仅可阻断JAK1和JAK2激活，还可强力抑制JAK3，目前主要用于类风湿性关节炎的治疗[27]。而AG490 作为一种JAK2 和JAK3 的抑制剂，在基础研究中大量使用，在脓毒血症、心肌缺血再灌注和肿瘤等疾病治疗中显示出良好的效果[28-29]。关于STATs 抑制剂的研究较多的是STAT3，产品种类比较丰富，包括Stattic、Napabucasin 和 Artesunate 等。2017 年 Drugs 报道表明，STAT3抑制剂Napabucasin 可降低癌症干细胞的活性，增强动物抗肿瘤免疫活性，阻止多种癌症的复发和转移[30]。Stattic 可通过抑制STAT3 而降低肿瘤组织内巨噬细胞的M2 型，进而发挥抗肿瘤作用[31]。此外，大量研究表明，姜黄素、红景天苷和黄芪等中医药可抑制JAK/STAT 信号通路，并在多种炎症相关疾病中显示出良好效果[32-33]。可见，JAK/STAT在炎症和免疫相关疾病中应用前景较广，值得进一步的深入研究和挖掘。

5 小 结

JAK-STAT 是机体内重要的信号传导通路，尤其在炎症反应和巨噬细胞活化中发挥关键作用。本文就JAK-STAT 信号通路与巨噬细胞炎症反应的相关文献进行了综述。细胞因子和JAK-STAT 的激活调控关系复杂，一种JAK 激酶可能被多种细胞因子激活，一种细胞因子也可能影响多种STAT 酶活性。但某些细胞因子对STAT 的激活却具有相对的选择性，如IL-6可选择性激活STAT3，GM-CSF 可选择性地激活STAT5。此外，在外界刺激因素和机体分泌的炎症因子作用下，巨噬细胞内JAK-STAT 通路激活，可反馈调控巨噬细胞自身的分化。一方面，在致炎因子刺激下巨噬细胞JAK2及其下游的多种STAT被激活，进而增强相关促炎基因表达。另一方面，在IL-4和IL-10 刺激下，巨噬细胞的STAT4 和STAT6 激活，进而调控Arg1等抗炎因子表达升高。事实上，炎症因子与JAK-STAT 的相关调控研究尚不完全清楚，很多研究还存在争议，有待于进一步完善。

毋庸置疑的是，JAK-STAT 通路和炎症因子关系密切，炎症因子可刺激JAK-STAT 信号激活，而JAK-STAT 途径可通过转录调控作用影响炎症因子的表达。此外，我们还探讨了JAK-STAT 通路抑制剂在炎症和免疫相关疾病中应用，目前开发的JAK-STAT 抑制剂种类较多，但特异性不是很好。尽管如此，已有多款小分子抑制剂已经获批上市，并广泛用于自身免疫病和肿瘤的治疗。因此，JAK-STAT 相关药物研发前景光明，但药物特异性和安全性问题研究任重而道远。