葫芦素Ⅰ对银屑病STAT3调控作用的研究进展

黄锦萍 综述 温炬 审校

广东医科大学研究生院，广东 湛江 524023

银屑病(psoriasis，Ps)是一种常见的自身免疫介导的慢性炎症性复发性疾病，以角质形成细胞增殖、毛细血管增生和明显的炎症细胞浸润为特征，是皮肤科的一大研究热点[1]。信号转导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)是细胞内重要核转录因子，研究表明其通过基因调节参与细胞增殖、存活、分化、迁移和炎症等过程，在银屑病的发病机制中发挥关键作用。葫芦素类成分是从葫芦科植物及其他植物提取的一种四环三萜类化合物，具有抗癌、细胞毒、抗肝损害、抗炎及提高机体免疫力等作用[2]。目前研究证明葫芦素Ⅰ(cucurbitacinⅠ，JSI-124)能通过抑制STAT3磷酸化抑制Hacat细胞增殖，并能抑制血管增生[3-4]，但尚未有研究证实其能通过抑制STAT3磷酸化达到治疗银屑病的作用。因此，本文将在此综述葫芦素Ⅰ通过抑制STAT3磷酸化有望治疗银屑病的相关论据。

1 银屑病

1.1 银屑病研究现状 一项全球流行病学研究显示，全球银屑病患病率成人为0.51%～11.43%，儿童为0～1.37%[5]。国外文献报道，日本银屑病患者接近总人口数的1.4%[6]，加拿大患病率为3.3%[6]，美国患病率为2%，可见银屑病的发病情况不容乐观。近年，流行病学显示银屑病患者心血管疾病、糖尿病、代谢综合征、抑郁等并发症的发病率逐年上升[7]。数据统计，银屑病患者较正常人与非银屑病患者更容易患抑郁、焦虑、自杀等心理疾病[8]。甚至有报道指出，银屑病是糖尿病和主要不良心血管事件的独立危险因素[9]。基于银屑病的慢性、复发性、可致残和相关并发症给社会、家庭、个人带来巨大的心理和经济负担，2013年世界卫生组织(WHO)提出将银屑病列为全球关注性疾病。为解决这一难题，给银屑病患者生活质量、心理健康带来质的飞跃，深入探讨银屑病的发病机制并研制出有效的治疗药物具有重大的临床意义。

银屑病的病因、发病机制仍未明确，普遍认为其与遗传、免疫、感染、代谢等因素有关。研究显示，40%的患者有银屑病家族史或一级亲属有银屑病关节炎病史[6]，可见遗传因素有着重大的作用。目前银屑病被认为是固有免疫及适应性免疫共同作用的疾病，其炎症过程主要由树突状细胞及T细胞共同介导，且研究证实IL-23/Th17通路在银屑病发病中起关键作用[10]。在皮肤屏障受损后，角质形成细胞可释放相关抗原诱导树突状细胞表达相关炎症细胞因子(IL-6、IL-23、IFN-α等)，刺激Th17细胞分化[11]。Th17细胞增殖活化后释放下游效应细胞因子，包括IL-17A、IL-17F、IL-22等，诱导角质形成细胞(keratinocyte，KC)增殖。与此同时，下游效应细胞因子诱导免疫细胞、角质形成细胞、成纤维细胞等释放促炎因子、趋化因子、抗菌肽和补体至正常皮肤，并激活STAT1、STAT3、NF-kB等通路，募集、活化中性粒细胞，共同促进银屑病前馈炎症反应的发生[10]。IL-36作为IL-1家族的一员，能促进IL-6、IL-23等的分泌，促使Th17细胞进一步分泌炎症因子IL-17、IL-22等，形成“炎症因子-细胞-炎症因子”循环回路。此外，血管生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是目前发现的重要促血管生成因子，研究发现其在肿瘤及银屑病中高表达且与STAT3呈正相关，是银屑病的发病的另一重要因素。

1.2 STAT3 STAT3是信号转导与转录激活因子家族中的一员，是一种由750～795个氨基酸组成的潜在胞质蛋白，分子量为89～92 kD，主要存在于细胞质中，被胞外信号激活后转入细胞核，具有信号转导和转录活化双重作用。STAT3编码基因位于17号染色体上，结构上主要有氨基末端结构域(NTD)、螺旋区(CCD)、DNA结合域(DBD)、连接区、SH2结构域和羧基末端反式激活结构域(TAD)，其中SH2结构域在磷酸化及转录激活中占主要作用[12]。JAK/STAT途径是STAT3活化的主要途径，当多种细胞因子(如IL-6、IL-10等)或生长因子(如表皮生长因子EGF)与靶细胞受体结合，其上游激酶(Janus激酶，JAK)可被募集、活化，使受体酪氨酸残基发生磷酸化并与STAT3的SH2结构域相结合，引起STAT3第705位点酪氨酸磷酸化，导致其活化、二聚化进入细胞核调控相关基因的表达[13-14]。有丝分裂原激活的蛋白激酶(mitogen activited protein kinase，MAPK)途径是STAT3活化的另一重要途径，其具有具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性，能使STAT3第727位点丝氨酸发生磷酸化修饰，并使之与Ras途径相联系，调控STAT3与靶基因的结合[15]。此外，G蛋白偶联受体、Toll样受体等也能激活STAT3进而调控靶基因的转录、翻译。STAT3具有调节细胞增殖、凋亡、转移，参与新生血管生成和自身免疫应答等生物学功能，是癌细胞增殖、存活和侵袭的关键因素。它能调节多种癌细胞周期、存活和免疫应答，并可抑制癌细胞的凋亡，促进其有丝分裂。异常活化的STAT3可增强肿瘤侵袭能力及抗癌药物耐药性，进一步促进癌症发展及转移[16]。此外，临床研究发现活化STAT3在类风湿关节炎、炎症性肠炎、银屑病等免疫炎症性疾病中存在过度表达，可见其在免疫相关疾病发病机制中也发挥重要作用[12]。

1.3 银屑病与STAT3的关系 银屑病的病理学改变主要表现为角质形成细胞过度增生、新生血管形成及炎症细胞浸润。国外学者SANO等[17]发现银屑病患者皮损中STAT3几乎都高表达且呈活化状态，而一些表皮增生的非银屑病皮肤疾病(扁平苔藓、慢性皮炎等)并未发现活化STAT3，因此认为活化STAT3在银屑病中特异性高表达；为此，笔者以K5.STAT3c转基因小鼠构建模型，发现在无胸腺小鼠身上刮伤皮肤并不能产生银屑病样皮损，而在无胸腺小鼠皮肤内注射活化的T细胞后就能产生银屑病样皮损，且用寡聚核苷酸阻止STAT3活化可缓解甚至抑制银屑病皮损的发生，提示STAT3与活化T细胞共同参与银屑病发病并可能成为潜在的治疗靶点。炎症反应中IL-6的产生能激活STAT3，进而诱导IL-23表达，启动IL-23/Th17炎症轴。且有研究发现STAT3突变导致髙IgE综合征患者Th17细胞缺乏，可见STAT3参与Th17细胞分化[18]。Th17细胞分泌的IL-17、IL-22可激活STAT3诱导KC产生角蛋白(Keratin，K)17。K17被称为“银屑病相关角蛋白”，在银屑病中高表达，并能介导银屑病发生适应性免疫反应[19]。K17与链球菌M6蛋白具有相似的表位，可刺激T细胞增殖活化，分泌IFN-γ、IL-17、IL-22等，这些细胞因子又可以作用于KC，使之增殖并增加K17的表达，从而形成“细胞因子-T细胞-K17”循环通路，促进银屑病的发展[20]。AGERHOLM等[21]发现缺乏STAT3的小鼠银屑病样炎症反应明显减轻，IL-17、IL-22表达下调，证明STAT3在协调Th17细胞稳态及致病性中起关键作用。此外，表皮生长因子受体可使STAT3发生磷酸化修饰，活化STAT3能直接上调VEGF转录并直接促进新生血管的形成。可见STAT3参与银屑病角质形成细胞的增殖与活化，并与银屑病炎症反应和新生血管形成有关。鉴于STAT3在银屑病发病中起主要作用，以STAT3为靶点抑制银屑病已成为新的研究方向。但目前正在临床研究的抑制剂主要以其上游JAK激酶为靶点，STAT3抑制剂仍在研究当中。

2 葫芦素Ⅰ

葫芦素(cucurbitacin)是从葫芦科植物中提取的一种四环三萜类化合物，其结构母核为具有特征性的四环葫芦酸核，按其侧链的差异可从A到T分为12个亚型，已发现的葫芦素衍生物超过200多种。研究表明葫芦素具有解热、抗炎、抗菌、细胞毒及抗肿瘤等药理作用，能通过多种机制抑制肿瘤细胞的生长，包括促凋亡、诱导细胞自噬、阻滞细胞周期、抑制癌细胞侵袭、转移以及调节多种信号传导[22-23]，在多种癌细胞中得到证实并被广泛研究。葫芦素B、D、Ⅰ、Ⅱa能通过阻断STAT3活化诱导细胞凋亡，是STAT3的选择性抑制剂，主要通过阻断STAT3信号通路抑制与细胞凋亡相关靶基因(如抗凋亡蛋白Bcl-xL、原癌基因c-myc、细胞周期蛋白Cyclin D1)的表达[24-26]。

研究认为葫芦素Ⅰ可能是葫芦素E的下一个代谢产物，但具体研究仍未得到证实。大量研究证实葫芦素Ⅰ可抑制多种癌细胞系和体内肿瘤模型，包括胶质细胞瘤、结肠癌、非小细胞肺癌、鼻咽癌等，其中抑制STAT3信号通路进而抑制细胞凋亡是发挥强大抗癌作用的主要机制[27]。研究发现葫芦素Ⅰ比葫芦素B具有更强的抗肿瘤活性，一定剂量范围的葫芦素Ⅰ可以明显地抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移，并增强其对药物的化学敏感性，但对正常细胞无明显作用[28-29]。KIM等[30]用葫芦素Ⅰ对人脐静脉内皮细胞进行研究，发现葫芦素Ⅰ能抑制血管内皮生长因子受体2和成纤维细胞生长因子受体1的磷酸化，而这两个受体是内皮细胞功能和血管生成的关键调节因子，由此推测葫芦素Ⅰ可破坏血管生成的正常通路抑制血管生成。

3 葫芦素I与银屑病

银屑病是一种遗传与环境相互作用的自身免疫介导的炎症性皮肤病，尽管银屑病治疗领域进展飞速，目前仍未有药物能对其根治。葫芦素Ⅰ是葫芦素类的其中一种天然化合物，目前研究证实其能抑制STAT3磷酸化，在许多人类癌症发挥强大抗增殖及抗肿瘤作用。STAT3参与多种疾病的发病机制，并与银屑病角质形成细胞增殖，炎症细胞因子及血管生成密切相关，在银屑病发病过程发挥重要作用。LI等[31]发现葫芦素B能通过NF-κB和STAT3信号通路下调咪喹莫特小鼠角质形成细胞内炎症因子IL-8、CCL-20的表达，并抑制角质形成细胞的增殖，改善银屑病症状。朴贤美等[32]通过人脐静脉内皮细胞和鸡胚绒毛尿囊膜模型观察葫芦素D对血管的作用，结果发现葫芦素D能抑制新生血管的生成。姚秋楠等[3]用不同浓度的葫芦素Ⅰ对HaCaT细胞进行体外研究，结果发现葫芦素Ⅰ可抑制HaCaT细胞的体外增殖，并可在mRNA水平下调K17、VEGF的表达，在蛋白水平下调K17、磷酸化STAT3、VEGF的表达。葫芦素Ⅰ是STAT3的特异性抑制剂，与葫芦素B、D具有相同的母核结构，且药理作用相似，结合姚秋楠等[3]的实验结果，进一步证实葫芦素Ⅰ具有抑制角质形成细胞增殖、抑制炎症细胞因子及新生血管生成、改善银屑病样皮损的潜能，有望成为治疗银屑病的新型药物。

4 结论

银屑病治疗药物多种多样，有局部治疗、系统治疗及物理治疗，主要以局部治疗为主，包括维A酸类、糖皮质激素等，这些药物对银屑病有一定的疗效，但使用后仍会反复发作，长期使用糖皮质激素会使表皮萎缩、毛细血管扩张，影响患者外观。目前生物制剂也不断被研发，但因其价格昂贵及相关不良反应，临床应用仍受限。而葫芦素Ⅰ是从葫芦科植物提取的一种天然化合物，目前主要用于体外肿瘤方面的研究。但研究发现其对银屑病具有潜在的治疗作用，且葫芦素片已用于临床治疗肝炎及原发性肝癌，具有一定的安全性。因此进行以上综述，以期为研制出更加安全有效、适合银屑病患者的新型药物提供理论依据。