慢性乙型肝炎信号转导及转录激活因子3、5与Treg/Th17平衡的关系

李敏玥, 杨红菊, 李 静, 宋 瑞, 游 晶

1 国家卫健委毒品依赖和戒治重点实验室， 昆明医科大学第一附属医院 老年消化内科，昆明 650032； 2 昆明医科大学 公共卫生学院， 昆明 650500

慢性乙型肝炎(CHB)已经是全球严重公共卫生事件之一，虽然现在乙型肝炎疫苗已经问世多年，但是全球仍然有超过2.4亿的人群感染HBV，并逐渐往肝硬化、肝癌方向发展[1]。目前，CHB的发病机制尚未明确，CHB患者体内发生的肝细胞损伤与机体清除HBV时产生的免疫反应有关[2]。当免疫反应过强，会引起机体广泛性损伤，继而发生肝功能损伤；当免疫反应减弱，则会引起HBV感染的慢性化，出现HBV持续性感染。越来越多研究[3-4]表明CHB发病机制与机体感染病毒后的免疫炎症反应有关，尤其是调节性T淋巴细胞(Treg)/辅助性T淋巴细胞17(Th17)比例的失衡，同时Th17的促炎作用和Treg的抗炎作用已经基本得到证实[5]。当机体处于正常情况下，Th17和Treg的比值是处于动态平衡状态，维持体内正常的免疫状态。Treg/Th17失衡与很多免疫的紊乱以及肿瘤、感染性疾病[6]有关。有研究[7]表明，STAT3及STAT5a/b是刺激Treg和Th17分化的关键性因子，最终引起Treg和Th17的不平衡扩增，诱导免疫耐受，使得HBV感染持续性存在。因此，本文主要对STAT3和STAT5与Treg/Th17比例平衡的关系进行综述，探究CHB的免疫发病机制。

1 STAT家族

STAT主要是与干扰素刺激的反应性元件结合的蛋白质,可以与DNA结合。STAT蛋白的分子量是84～113 kD，主要由750～850个氨基酸构成。STAT蛋白家族分为7种：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5、STAT6，其中STAT5又被分成了STAT5a和STAT5b。STAT蛋白主要参与到JAK(Janus激酶)-STAT信号转导通路中，参与人体的一系列生物学反应，如炎症、免疫、凋亡和增殖等，同时在肝脏疾病中的炎症、病毒感染、肝纤维化以及肝癌发生中也发挥着重要作用[8-9]。磷酸化的JAK激活STAT蛋白，随后磷酸化STAT蛋白在二聚体化之后转移到细胞核中，参与基因的转录。STAT蛋白在细胞因子介导的信号传递以及Th细胞分化上有着重要作用。STAT3和STAT5在Treg和Th17上的作用是正好相反的。

2 STAT3和STAT5与Treg/Th17平衡的关系

2.1 STAT3诱导Th17分化以及抑制Treg产生 选择性产生IL-17的辅助性T淋巴细胞称为Th17，属于最新识别的T淋巴细胞亚群之一，在各种免疫性疾病以及宿主抵抗细胞外细菌和真菌的过程中发挥着重要作用。IL-17是一系列的相关细胞因子组成的，即IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F，实际上平常所描述的IL-17就是指IL-17A。当CD4+细胞去除STAT3基因后，Th17不会自然产生，同时依赖于Th17的自身免疫反应也不会发生[10]。研究[11]利用染色质免疫沉淀和大规模平行测序(CHIP-SEQ)发现，STAT3可直接结合Th17相关基因位点，包括IL-17A、IL-12、IL-17F基因启动子及IL-17A和IL-17F基因位点间区域，从而直接调控Th17分化, 对Th17细胞程序的转录诱导起关键性的全局作用。一些研究[12-13]发现在T淋巴细胞中发现了多个STAT3的直接靶点基因。这些基因包括几乎所有已知的调节Th17分化的基因，如编码视黄酸受体相关的孤儿受体γt(retinoid-related orphan receptor γt，RORγt)、RORα、BATF、IRF4、AHR和c-Maf的基因，同时还包括促进生存和增殖的基因。Yang等[14]发现，在STAT3缺陷的Th中，RORγt的表达显著降低，同时还有叉状头转录因子3(fork-head boxp3，FOXP3)的表达增加。这说明了在Th17分化过程中，STAT3是RORγt表达所必需的，而且STAT3还可能存在抑制诱导Treg分化的作用。这里有理由推测使用STAT3蛋白抑制剂可能有助于炎症性疾病的治疗干预。

此外，IL-6介导的STAT3激活会降低FOXP3的表达，并影响FOXP3位点的染色质修饰，似乎存在抑制Treg分化的功能。Durant等[11]通过CHIP-SEQ发现在机体没有炎症的情况下，STAT3对FOXP3的表达几乎没有影响，而当机体处于炎症状态下，STAT3就可能会抑制原始T淋巴细胞向Treg的转化。但是目前对于这种抑制机制还不能确定，可以推测STAT3可能是通过增强RORγt的表达来间接调节FOXP3，RORγt能与FOXP3结合并抑制FOXP3功能。另外，还有研究[13]在存在有STAT3缺陷的Treg的基因表达分析中发现，有助于抑制Treg功能表达的基因也出现了一定的缺损，这些基因主要是指穿孔素1、颗粒酶B、杀伤细胞凝集素样受体G1、CCR6(CC趋化因子受体6)、IL-1受体1和IL-6受体α。这为接下来研究STAT3如何抑制Treg分化提供了方向。

2.2 STAT5维持Treg发育及负性调节Th17分化 Treg是一类限制免疫反应发生的亚群，在CHB的发生发展中占有重要地位。STAT5蛋白分为STAT5a和STAT5b,它们是由头对头的串联基因编码的，都是被IL-2激活，是主要信号转导通路之一[14]。IL-2是Treg分化和维持所必须的，其主要作用于FOXP3基因，而STAT蛋白则是将IL-2信号与FOXP3基因联系起来的途径[16]。研究[17]发现在IL-2信号转导时，STAT5主要与FOXP3基因座上一个保守非编码序列CNS2结合，保护Treg不受其他细胞因子信号的影响，并维持FOXP3的可遗传转录。CNS2是高度保守的CpG基序，又被称为Treg特异性去甲基化区域(TSDR)。Treg可大量表达CD25(IL-2Rα)，CD25是一种低亲和力的IL-2受体，对Treg细胞的发育和维持十分重要[17]。STAT5作为参与IL-2Rα基因诱导的转录因子，当其表达的缺乏也会抑制CD25的表达，导致T淋巴细胞增殖失败[18]。在T淋巴细胞的成熟过程中，会经历TCRβ和TCRγ位点的重排[19]，而STAT5的缺失会破坏到TCRγ的重排以及CD8+T淋巴细胞的存活[20]，最终会引起对HBV感染的免疫应答缺陷，引起CHB的发生。有研究[21]还发现STAT5还与IL-17A的启动子结合，但与STAT3的作用不同，STAT5可能是一种抑制因子，负向调节IL-17的产生。同时，STAT5还可以结合Th17基因座中STAT3靶向的DNA结合位点，同STAT3竞争相同的同源结合位点[22]。不仅如此，还有研究[23]发现STAT5还能与IL-17A远端位点结合，而这些位点都是STAT3的结合区域、预测STAT结合位点的基序和刺激Th17中的DNA酶敏感位点。

2.3 Treg/Th17失衡与CHB的关系 CD4+T淋巴细胞在适应性免疫当中发挥着重要作用，保护机体免受病原体的伤害。CD4+T淋巴细胞可以从幼稚细胞在不同细胞因子作用下分化为一系列具有特殊功能的效应细胞亚群，包括Th1、Th2、Th17、Treg和滤泡辅助性T淋巴细胞。虽然Treg和Th17有共同前体细胞，但是功能上大不相同。Th17可能有助于激活机体免疫反应，从而使得疾病进一步发展，而Treg可能抑制这一过程，并在维持免疫稳态方面发挥关键作用，而这一关系与HBV所引起的肝损伤也有着密切关系。所以Treg/Th17的动态平衡在CHB的发生发展中具有重要作用。

Treg主要表达FOXP3，这一类细胞能够抑制炎症反应，防止自身免疫的作用。在HBV感染者当中，出现Treg数量的增多可能是因为需要Treg的抗炎作用。Treg能够分泌抗炎细胞因子IL-10和TGFβ[24]，维持免疫耐受，控制免疫反应，以此来减轻肝细胞的损伤，但是这也引起了HBV的延迟清除，导致疾病的慢性化。有研究[25]发现CHB患者Treg上的程序性死亡受体-配体-1(programmed death receptor ligand-1，PD-L1)明显上调。当PD-L1与受体结合后，传递抑制性信号，抑制效应T淋巴细胞的反应，促进HBV感染的进展，可以推测通过阻断表达Treg的PD-L1与受体在效应T淋巴细胞上的相互作用可能会达到CHB治疗的目的[25]。另外，Treg还能分泌IL-35，而IL-35是一种较为强大的免疫抑制因子，也可以抑制T淋巴细胞的增殖和功能[26]。Th17主要表达RORγt，能够产生IL-17A、IL-22和IL-21等促炎因子[27]，同时还能够促进炎症细胞的聚集和增加炎症因子的表达来发挥促炎作用，最终引起肝损伤。有研究[28]表明，Th17还可以通过高表达CXCR3、CCR4以及CCR6来介导Th17从外周组织进入肝脏并诱导肝脏炎症。在Th17的分化中，树突状细胞分泌产生的IL-23，以及低浓度的TGFβ、IL-6、IL-21都参与其中，同时低浓度的TGFβ能够上调Th17表面的IL-23受体表达，加大Th17对于IL-23的反应性[29]。

有研究[30]发现HBV感染者中，Treg和Th17数量均升高，但是Th17频率升高更明显，所以Th17/Treg比值在HBV感染者中高于未感染者，与肝损伤成正相关。另外还发现Treg百分比与病毒载量呈正相关。Treg和Th17在CHB中是一个动态平衡的过程。在这个过程中主要涉及了IL-23、TGFβ、IL-21、IL-6和IL-2等一系列细胞因子及其下游信号通路。在CHB患者的治疗中，恢复Treg/Th17比例的微妙平衡有助于维持免疫平衡以及开发新的治疗策略。

3 STAT3和STAT5调节HBV感染的可能机制

3.1 STAT基因的多态性与HBV感染的易感性 目前，除了在动物模型中发现STAT蛋白的作用之外，在对于很多患有自身免疫性疾病的患者研究当中发现了重要的证据，比如STAT3的编码基因突变与高IgE综合征[31]有关，其基因多态性与克罗恩病[32]和强直性脊柱炎[33]有关等。但是STAT3和STAT5在CHB患者的研究数据有限，其遗传易感性的分子机制尚不清楚。STAT3的3′-非翻译区(UTR)包含可转录后调控基因表达的调控元件，3′-UTR多态性对STAT3基因的表达起着重要的调节作用，可增加JAK/STAT细胞内信号通路的活性，可能对HBV感染和HBV相关肝脏疾病的易感性有影响[34]。研究[35-36]荟萃分析发现STAT3 SNP rs1053004及STAT4 SNP rs7574865基因多态性可能是HBV感染的风险因素，但与HBV相关肝细胞癌(HCC)无相关性。但有研究[37]发现STAT3基因多态性虽然与HCC易感性没有明显相关性，但是其与HBV突变的相互作用会影响到HCC的发生，例如STAT3 SNP rs4796793和rs2293152[38]与HBV突变宿主的HCC发生有一定关系。Fatemipour等[39]在分析STAT3基因的rs1053004等位基因(T/C)时，发现T等位基因是抗HCC进展的保护性等位基因，C等位基因是促进HCC进展的等位基因，而且在45岁以上且具有CC基因型的人群中，CHB进展为HCC的可能性比其他人更大。Li等[40]发现STAT3 rs1053004和rs1053005多态性以及二者所形成的单倍型与慢性HBV感染有关，并且这些单倍型似乎也与肝病的发展有关。还有研究[41-42]发现微小STAT4 rs7574865等位基因能将HBV诱导的HCC风险显著降低。Xie等[37]研究发现STAT3 rs2293152GG基因型与HCC风险增加显著相关，与高病毒载量显著相关，同时rs2293152GG基因型和女性的交互作用以及rs1053004和男性的相互作用与HCC风险显著相关。

3.2 STAT蛋白抑制剂与HBV相关肝病 有研究[43]发现HBV可以促进STAT3激活，而STAT3反过来激活HBV，形成正反馈环路。当人体感染HBV后，可以通过HBV X蛋白和HBsAg来激活STAT3，影响抗病毒免疫、病毒复制以及肝癌的发生[44-46]。有研究[47]发现表皮生长因子受体抑制剂可以抑制STAT3磷酸化来达到抗HBV的效果。例如厄洛替尼对HBV复制有抑制作用，这可能与其上调细胞因子信号转导抑制因子3的表达，进一步抑制STAT3磷酸化有关。Yang等[43]发现利用shRNA为基础的基因治疗技术，能够在HepG2 2.15细胞中沉默STAT3的表达，抑制肝癌细胞生长，同时有效清除HBV。

Ⅰ型IFN是由IFNβ和IFNα组成，在抗病毒感染中发挥着重要先天性免疫的细胞因子[48-50]。Ⅰ型IFN的抗病毒作用主要是通过诱导干扰素刺激基因来进行介导的，包括蛋白激酶R、2′,5′-寡腺苷酸合成酶(OAS)、核糖核酸酶L、诱导型一氧化氮合酶和干扰素调节因子(IRF)[51]。有研究[52]发现，在病毒感染过程中，STAT3直接通过调节IFN应答和诱导病毒感受器和IRF来抑制抗病毒反应，STAT3可以负调控干扰素刺激应答元件驱动基因，包括OAS、蛋白激酶R和IRF7。可以推测利用STAT3抑制剂来下调STAT3磷酸化似乎可以发挥抗病毒作用[47,53]。STAT3抑制剂在治疗HCC及其他类型癌症上有一定的令人鼓舞的研究结果，但是还未应用到HCC患者当中。有研究[54-55]表明索拉非尼这一类药物可以通过诱导蛋白酪氨酸磷酸酶的激活来抑制HCC细胞中的STAT3。

4 展望

CHB是一种感染率较高的疾病，HBV在感染人体之后诱发机体的免疫反应，间接造成肝细胞损伤。在抗感染过程中，保持炎症和调节因子之间的平衡能够控制对自身抗原的有害反应，同时防止组织损伤，炎症因子和调节因子之间的平衡对于防止感染过程中的组织损伤和控制对自身抗原的有害反应至关重要。STAT在功能网络中发挥着既相互独立，又相互联系的作用，并与转录因子的协同作用，以此来保证不同T淋巴细胞之间的平衡。在IL-2诱导的Treg和IL-6诱导的Th17的相互作用中，STAT3和STAT5发挥着相互拮抗的作用[21]。在未来要进一步深入研究STAT3与基因间位点的结合是如何影响到其对IL-17基因转录的调控，同时将STAT3和STAT5的活性调节到既促进免疫作用又阻止过度的炎症反应可能成为接下来临床上研究的关键之处。

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：李敏玥负责文献阅读及综述撰写；杨红菊、李静、宋瑞负责提供修改意见；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。