JAK/STAT/SOCS信号通路在HBV相关肝脏疾病中的作用

彭玉娟，游 晶，李 静，唐光俊

1 昆明医科大学第一附属医院 感染性疾病和肝病科，昆明 650032；2 昆明医科大学 公共卫生学院，昆明 650500

HBV感染目前仍呈全世界流行，据世界卫生组织报道，全球约有2.57亿慢性HBV感染者[1]，其中，我国HBV慢性感染者约有7000万，而慢性乙型肝炎(CHB)患者占2000～3000万[2]。CHB患者随着疾病进展大部分可逐渐发展为包括肝硬化、肝衰竭甚至肝癌在内的终末期肝病而威胁着生命，目前对HBV感染相关肝病发病机制及治疗仍在进一步研究中。细胞因子信号转导抑制因子(suppressor of cytokine signaling, SOCS)是Janus激酶/信号转导和转录激活因子(Janus kinase/signal transduction and activators of transcription, JAK-STAT) 信号通路主要的负调控因子之一，在多种疾病中发挥重要作用。很多研究发现SOCS蛋白失调导致STAT异常表达，在HBV感染过程中不仅能促进病毒免疫逃逸导致CHB发生，还可参与肝硬化、肝衰竭甚至肝癌的发生发展，并对这些疾病的治疗、预后产生影响。基于JAK/STAT/SOCS在部分自身免疫及肿瘤性疾病中的作用，目前已有针对该靶点药物用于相关疾病治疗。本文希望通过阐述分析JAK/STAT/SOCS信号通路在HBV感染相关肝病中作用的研究进展，为进一步探究肝病发病机制和HBV感染相关肝病的治疗方案提供新的思路。

1 JAK/STAT/SOCS信号通路

1.1 JAK/STAT JAK/STAT是一类介导多种细胞因子、生长因子及激素等作用的信号传递通路，主要与Ⅰ型及Ⅱ型细胞因子受体关联参与多种细胞的增殖、分化及成熟调节，并对免疫反应进行调控[3]。JAK-STAT通路中，JAK是一种非受体型酪氨酸激酶家族，有7个同源结构域(JH1～7)，包括JAK1、JAK2、JAK3及TYK2(tyrosine kinase 2) 4个家族成员，其中，JAK1-2和Tyk2与IL-6受体复合物相关，JAK1和JAK3与IL-2受体复合物相关，发挥不同细胞因子受体下游信号转导作用[3-4]；STAT是一种能够与DNA序列特异性结合的蛋白家族，可在多数免疫细胞中表达，它的激活对多种免疫的上调至关重要[5]。STAT家族主要有7个成员(STAT1～6)，其中STAT5包含STAT5a和STAT5b两个亚型；在结构上包含：N端结构域、卷曲螺旋域、DNA结合域、SH2结构域和C端转录激活域，其中SH2结构域最为重要[3-4,6]。

典型的JAK/STAT通路激活过程包含3个酪氨酸磷酸化，首先细胞因子与受体结合可诱导JAK发生二聚体化而被激活，活化的JAK介导受体尾部磷酸化，通过SH2结构域募集STAT蛋白停靠，并使STAT的C端酪氨酸残基磷酸二聚体化，然后激活的STAT脱离受体并移位至胞核与特定DNA序列结合，从而调控目的基因的转录及表达[3,7]。

1.2 SOCS 典型的JAK/STAT信号通路可被多种调控蛋白调控，SOCS作为该通路关键的负调控蛋白之一，主要由细胞因子诱导并反馈性调节多种细胞因子作用。哺乳动物SOCS家族共有8大成员：SOCS1～7和细胞因子诱导的含SH2蛋白，其中，SOCS1和SOCS3因具有一个激酶抑制区短基序，可直接结合JAK激酶结构域并抑制其活性，因此作用最为广泛[8]。SOCS蛋白有三大结构域：中心SH2结构域，主要参与底物结合，决定了SOCS蛋白对细胞因子作用的特异性；N端结构域包含了激酶抑制区，可能有助于底物间相互作用；C端是一段保守氨基酸序列称为SOCS盒，常与泛素化连接酶机制组件相互作用，主要诱导蛋白酶体降解从而抑制下游信号传导[9]。

SOCS蛋白是STAT蛋白转录靶点，STAT信号的激活可诱导SOCS蛋白表达从而对其产生负调节[10]；SOCS对JAK/STAT的抑制作用主要有4个方面：首先，可通过掩盖受体上STAT结合位点，阻止STATs的募集；其次，可通过泛素化降解靶蛋白；此外，SOCS可与JAK结合并抑制其激酶活性；最后，还可以通过蛋白酶体降解靶JAK从而阻断信号传导[6]。因此，JAK/STAT/SOCS通路的异常表达可介导多种疾病发生，而本文主要介绍JAK/STAT/SOCS在HBV相关肝病中的作用。

2 JAK/STAT/SOCS与HBV相关肝病

2.1 JAK/STAT/SOCS与CHB HBV感染常常使病情迁延慢性化，而JAK/STAT以及SOCS异常表达可参与HBV相关免疫逃逸来促进CHB发生。HBV感染机体后Ⅰ型干扰素与受体结合，可激活JAK1和TYK2，促进STAT1及STAT2磷酸化形成异二聚体，并与干扰素调节因子9结合转移至胞核作用于干扰素刺激基因，从而发挥抗病毒作用[11]。然而HBV相关抗原蛋白，可导致SOCS/STAT信号失调，不仅可抑制干扰素抗病毒免疫，还可通过JAK/STAT异常激活诱导炎症作用，从而加剧肝损伤。Yu等[12]研究发现HBeAg可通过ERK途径激活SOCS2表达，导致TYK2稳定下降，减弱STAT1磷酸化；还可通过与pSTAT1竞争结合核转运蛋白，阻止pSTAT1核移位[13]，从而抑制干扰素抗病毒作用，促进HBV免疫逃逸。Chang等[14]发现HBV感染可通过X蛋白及表面抗原刺激STAT3活化，通过JAK/STAT3通路不仅促进炎症发生，还促进了HBV复制；而经损伤的HBV感染肝细胞产生的HBV核心抗原刺激巨噬细胞后产生大量IL-23，可激活JAK/STAT3通路，不仅与肝脏炎症相关，还可刺激增强巨噬细胞诱导的血管生成促进CHB向肝细胞癌(HCC)进展[15]。干扰素具有抗病毒作用，同时也能在一定程度上耗竭cccDNA，被认为是一种可能彻底治愈乙型肝炎的药物。而STAT/SOCS失调抑制干扰素抗病毒作用，可能是部分患者干扰素抵抗的原因之一，因此在HBV感染早期靶向抑制SOCS2或STAT3可能有利于CHB治疗。

目前认为机体免疫细胞功能尤其是细胞免疫不足是导致HBV感染慢性化的主要原因，而JAK/STAT/SOCS信号通路不仅可介导细胞因子炎性作用，还可通过影响免疫细胞功能及反应性，参与CHB的进展。有研究[16]发现HBV-miR-3通过下调肝细胞SOCS5表达，不仅激活JAK/STAT通路增强干扰素抗HBV作用，还可抑制SOCS5介导的表皮生长因子泛素化而促进IL-6的分泌参与肝脏炎症改变；而STAT1的磷酸化促进 HBV-miR-3 外泌体诱导的 M1 极化，也可能加剧炎症过程。有学者[17]在 HBV 转基因小鼠中抑制JAK-STAT途径后，发现HBV DNA载量升高，而病毒特异性T淋巴细胞数量及反应性明显降低，且Th1样细胞因子水平分泌减少；提示JAK/STAT 信号通路参与调节T淋巴细胞定向免疫应答，靶向JAK/STAT可能改善病毒特异性T淋巴细胞反应及功能，成为治疗CHB的方向。此外，HBsAg 激活 ERK/IL-6/STAT3 通路，促进髓样来源的抑制细胞极化来抑制宿主免疫反应，并损害 CHB 患者的T淋巴细胞活化从而导致CHB发生并加重肝损伤[16]。对于SOCS在HBV中的作用，有学者[18-19]发现在CHB肝组织中SOCS1/3表达上调，不仅与肝脏炎症程度相关，它们基因的多态性还与HBV易感性及相关肝病进展有关。而目前关于SOCS在HBV感染过程中上调机制尚不清楚，也许可能是HBV抗原刺激STAT过度激活从而导致SOCS反应性上调所致。

2.2 JAK/STAT/SOCS与肝硬化 肝硬化或肝纤维化是由于长期慢性肝脏炎症刺激发展而来，主要以肝星状细胞(HSC)激活及细胞外基质蛋白积累为主要特征。TGFβ是刺激HSC活化的主要因子，其发挥促纤维化作用，可能还需要JAK/STAT通路介导。Tang等[20]研究表明除了Smad3通路外，TGFβ还可通过JAK1/STAT3通路促进HSC中TGFβ靶基因亚群的表达而发挥促纤维化作用，认为JAK1/STAT3和Smads途径之间的合作对TGFβ在肝纤维化的作用至关重要；阻断JAK1/STAT3通路，可导致HSC凋亡增加且胶原蛋白表达明显降低[21]；提示JAK1/STAT3参与肝纤维化过程，而靶向JAK1/STAT3可能成为治疗肝硬化有效手段。然而，也有部分学者认为JAK/STAT3活化具有抗纤维化作用。Zhao等[22]发现在CHB中，STAT3的下调可导致NK细胞功能障碍，并对IL-21反应减弱，从而加重HBV诱导的纤维化；还有研究[23]认为JAK/STAT3活化可调节肝细胞中表皮因子受体及胰岛素样生长因子1的表达从而发挥纤维化保护作用。对于上述STAT3在肝纤维化中的相反作用，目前考虑可能与肝损伤程度的不同以及STAT3活化细胞类型差异有关，总的来说STAT3活化促进炎症反应有利于纤维化发生。

瘦素作为一种促纤维化因子，与受体结合激活JAK2/STAT3信号，不仅直接激活HSC抑制其凋亡，还可促进H2O2及金属蛋白酶组织抑制剂表达，下调基质金属蛋白酶-1的基因表达从而促进肝纤维化发生[24]；此外，在肝脏中，STAT4可依赖IL-12刺激激活JAK/STAT4途径促进肝脏炎症，从而加剧肝纤维化发生，但同时也可通过防止过度感染而减轻肝纤维化诱发；STAT6在肝脏中通过IL-4刺激激活可直接作用HSC促进胶原蛋白的产生，从而促进纤维化发展；有研究[25]发现IFNα激活STAT1不仅可发挥抗病毒作用，还可上调Smad7使TGFβ信号受损，从而发挥抗纤维化作用；可见STAT1和STAT3在肝纤维中呈现相反作用，也许可通过维持STAT1及STAT3平衡来改善肝纤维化发生。

SOCS对JAK/STAT负调控以减少炎症因子刺激，使HSC和细胞外基质的生成减少有一定纤维化保护作用。有研究[26]发现SOCS通过表观调控抑制巨噬细胞的炎症反应和HSC的活化，从而发挥抗纤维化作用；而在严重肝纤维化中，SOCS常因甲基化而失活，可能促进肝硬化发生，机制可能与TGFβ以SMAD依赖的方式诱导成纤维细胞DNA甲基转移酶的表达有关[10]。Yoshida等[27]通过对慢性肝病患者SOCS1基因检测，发现肝纤维化程度与SOCS1甲基化相关，并发现SOCS1(-/+)的小鼠比野生型的SOCS1(+/+)小鼠发展成更严重的肝纤维化，认为SOCS1基因缺失可能导致IFN/STAT1信号过度表达，并抑制STAT3来协同促进肝损伤和纤维化进展。还有研究[28]通过小鼠肝纤维化模型进行肝细胞特异性SOCS3基因敲除，小鼠肝脏炎症减轻，但纤维化更明显，认为肝细胞中的SOCS3对肝细胞稳态的调节有助改善肝纤维化病变；如上所述，SOCS功能下调促进纤维化机制可能与JAK/STAT过度活化相关，因此，有理由相信在人HSC中，针对JAK/STAT通路过度活化靶点以及抗SOCS甲基化治疗可能成为肝纤维化或肝硬化的治疗新策略，但SOCS在肝纤维化中的作用是否存在其他机制可能还需进一步研究。

2.3 JAK/STAT/SOCS与肝衰竭 肝衰竭是以大量肝细胞坏死同时肝细胞再生不足而导致的肝功能急剧丧失为特点的一组临床综合征。在肝衰竭早期炎症因子可通过JAK-STAT途径介导过度的炎症反应来加重肝损伤从而促进肝衰竭发生。Kim等[29]通过实验发现HBV相关的慢性肝衰竭患者体内p-STAT3表达增加，认为mTOR可诱导IL-6/STAT3通路增强患者的辅助性T淋巴细胞17反应，从而产生更强的炎症刺激加重肝衰竭发生。而SOCS1和SOCS3作为JAK/STAT负调控因子可抑制IL-6/STAT3信号通路，在肝衰竭中也有着重要作用。Li等[30]发现HBV相关肝衰竭患者外周血及肝脏中SOCS3表达明显升高，并与促炎因子及ALT、AST水平呈正相关，提示SOCS3参与了肝衰竭机制的发生。树突状细胞(dendritic cell, DC)在肝脏中作为免疫反应诱导剂参与急性肝衰竭发生，Li等[31]通过实验发现SOCS1可通过对JAK2/STAT1通路负调控使DC维持不成熟状态，减轻肝损伤，从而对急性肝衰竭起保护作用。在肝衰竭治疗中，Zhang等[32]发现HBV相关肝衰竭患者在糖皮质激素治疗后SOCS1表达明显更高，且在幸存者中升高更明显，并与终末期肝病评分模型呈负相关，认为没有SOCS1甲基化的患者可能对糖皮质激素治疗反应效果更好；间充质干细胞也可通过IL-10/STAT3途径发挥抗炎作用，在肝衰竭治疗中也有一定地位[33]。

总之，JAK/STAT通路参与肝衰竭发生发展，而SOCS作为信号通路负调控因子不仅参与肝衰竭发病机制还与部分治疗反应相关，但目前对于JAK/STAT/SOCS通路在HBV相关肝衰竭中的研究较少，肝衰竭过程中SOCS蛋白表达升高的机制目前尚不明确。

2.4 JAK/STAT/SOCS与肝癌 HCC常常发生在一系列事件之后，包括慢性肝损伤及肝细胞增殖等，而JAK/SAT通路的异常激活不仅可促进炎癌转化，还可通过多种机制促进肝癌的侵袭及转移等过程。在肝癌环境中IL-6结合受体复合物，可激活JAK-STAT3通路，并形成IL-6/STAT3正反馈，不仅激活炎症级联反应，还可诱导抗凋亡蛋白、细胞周期蛋白以及血管生长相关因子表达，来促进肝细胞增殖以及肿瘤血管生成，为肝癌生长、侵袭及转移提供有利条件[34]；而肿瘤细胞来源的IL-6/STAT3通路活化可明显抑制人单核细胞来源 DC 表面趋化因子受体 7 的表达，使DC 迁移受损，导致抗肿瘤免疫活性下降[35]；由此可见IL-6/STST3不仅促进肝癌发生及转移，还可抑制机体抗肿瘤免疫使肝癌细胞发生免疫逃逸，从而促进肝癌发生。肝癌干细胞被认为对肝癌发生有支持作用，其与肝癌侵袭、转移、复发及抗药性相关。有研究[36]发现肝癌相关成纤维细胞通过分泌IL-6激活JAK/STAT3 通路，不仅增强Notch 信号，还可上调Oct4 和胚胎干细胞转录因子的表达，促进 HCC 细胞中的干细胞样特性；这就提示JAK/STAT3不仅促进肝癌发生，还可能与耐药性及复发相关。此外，IL-6/STAT3通路还参与肿瘤微环境调节促进肝癌发生。在肿瘤微环境中，IL-4可诱导巨噬细胞IL-6/STAT3通路活化，促进M1表型向M2极化[37]，而微环境中的STAT3激活还可介导Smad3/TGFβ1信号途径，诱导肝上皮-间质转化，促进肝癌迁移和侵袭；STAT3 调节 PKM2 的表达，可改变癌细胞的新陈代谢以促进肝癌发生[38]。肿瘤微环境与肝癌干细胞之间相互作用，是目前肝癌发病机制的热点研究，而IL-6/STAT3通路在其中发挥主要调节，因此靶点阻断STAT3通路将成为肝癌治疗新策略。

除STAT3外，JAK/STAT/SOCS通路的其他成员也在肝癌疾病过程中发挥重要作用。Chen等[39]发现肝癌患者STAT1表达明显降低，并且与肝癌分级、HBsAg和AFP阳性率呈负相关，而STAT1过表达可上调P53表达，抑制肝癌细胞增殖和凋亡；此外IL-21激活STAT1途径可恢复HBV相关HCC患者中的NK细胞的功能，增强机体对肝癌细胞的免疫，从而发挥保护作用[40]。然而，也有学者[41]认为STAT1上调多种促炎因子表达可能具有一定促癌作用；可见目前对于STAT1在肝癌中的作用存在不同看法，而这种差异性作用或许与遗传背景相关，但具体仍需进一步研究明确。生长因子可介导JAK2/STAT5促进肝细胞增殖，在肝损伤中具有保护作用；有研究[42]发现肝癌患者中STAT5表达上调，而GH/JAK2/STAT5信号通路破坏，或STAT5缺乏可增强成熟TGFβ的稳定性，代偿性诱导STAT3活化，不仅可导致肝脏代谢改变，还与肝细胞恶性转化相关；此外，Wang等[43]分析肝癌组织中JAK/STAT成分表达时，发现STAT3蛋白表达最高，并认为JAK/STAT通路中的基因对肝癌的诊断及预后有着重要意义，但具体的作用机制可能有待进一步研究。

SOCS异常表达可参与肝癌的发生发展，并可能与肝癌相关预后有关。很多研究发现肝癌组织中SOCS基因常因甲基化而有缺失，其中以SOCS1基因缺失明显，认为SOCS1甲基化可增加肝癌的易感性，并可作为预测HCC风险的指标[44]；而SOCS1和SOCS3在肝癌中的保护机制可能与抑制肝细胞生长因子及表皮生长因子信号通路，降低增殖和迁移有关[45]；与SOCS1一样，SOCS3甲基化能增强JAK/STAT和FAK信号传导，也可促进HCC发生，同时也是HCC预后不良及经肝动脉化疗栓塞术治疗反应的一个预测指标[46]。此外，肝癌患者中SOCS2和SOCS6的下调与TNM分期及血清AFP相关，可作为肝癌预后和复发的指标[47]。目前对于SOCS5在肝癌中作用尚不完全明确，有学者[48]认为SOCS5表达可钝化PI3K/Akt/mTOR通路，抑制自噬来促进肝癌转移及侵袭，是否还存在其他作用机制可能还需进一步研究明确。如上所述，针对SOCS依赖控制肝细胞增殖在肝癌中的作用，不仅可通过正调节SOCS1 和 SOCS3来抑制肝癌生长以达到治疗目的，还可靶向促进SOCS1或 SOCS3沉默，以增强工程肝组织的扩增潜能,或许能为肝移植中肝源问题带来益处；而基于SOCS对肝癌患者的预后、复发以及治疗反应的相关性，对指导患者选择有效的肝癌治疗方式可能有一定意义。

3 结语

综上所述，SOCS家族成员通过对细胞因子通路尤其是对JAK-STAT通路的调控参与HBV感染相关肝病的发生、发展、治疗及预后的各个方面，通过对JAK/STAT/SOCS在HBV感染相关肝病中的研究，可更好的掌握HBV相关疾病的发病机制以及疾病发展预后预测，对进一步研发更有效治疗方案有着重要意义，而以JAK-STAT为靶点的抑制性治疗或SOCS甲基化的抑制有望成为HBV相关疾病治疗新的策略。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：彭玉娟负责文献阅读及综述撰写；李静、唐光俊负责提供意见；游晶负责课题设计拟定写作思路，指导撰写、修改文章并最后定稿。