慢性乙型肝炎信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3、5與Treg/Th17平衡的關(guān)系

李敏玥, 楊紅菊, 李 靜, 宋 瑞, 游 晶

1 國家衛(wèi)健委毒品依賴和戒治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 老年消化內(nèi)科，昆明 650032； 2 昆明醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院， 昆明 650500

慢性乙型肝炎(CHB)已經(jīng)是全球嚴(yán)重公共衛(wèi)生事件之一，雖然現(xiàn)在乙型肝炎疫苗已經(jīng)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(fā)展[1]。目前，CHB的發(fā)病機(jī)制尚未明確，CHB患者體內(nèi)發(fā)生的肝細(xì)胞損傷與機(jī)體清除HBV時(shí)產(chǎn)生的免疫反應(yīng)有關(guān)[2]。當(dāng)免疫反應(yīng)過強(qiáng)，會(huì)引起機(jī)體廣泛性損傷，繼而發(fā)生肝功能損傷；當(dāng)免疫反應(yīng)減弱，則會(huì)引起HBV感染的慢性化，出現(xiàn)HBV持續(xù)性感染。越來越多研究[3-4]表明CHB發(fā)病機(jī)制與機(jī)體感染病毒后的免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)，尤其是調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)/輔助性T淋巴細(xì)胞17(Th17)比例的失衡，同時(shí)Th17的促炎作用和Treg的抗炎作用已經(jīng)基本得到證實(shí)[5]。當(dāng)機(jī)體處于正常情況下，Th17和Treg的比值是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，維持體內(nèi)正常的免疫狀態(tài)。Treg/Th17失衡與很多免疫的紊亂以及腫瘤、感染性疾病[6]有關(guān)。有研究[7]表明，STAT3及STAT5a/b是刺激Treg和Th17分化的關(guān)鍵性因子，最終引起Treg和Th17的不平衡擴(kuò)增，誘導(dǎo)免疫耐受，使得HBV感染持續(xù)性存在。因此，本文主要對STAT3和STAT5與Treg/Th17比例平衡的關(guān)系進(jìn)行綜述，探究CHB的免疫發(fā)病機(jī)制。

1 STAT家族

STAT主要是與干擾素刺激的反應(yīng)性元件結(jié)合的蛋白質(zhì),可以與DNA結(jié)合。STAT蛋白的分子量是84～113 kD，主要由750～850個(gè)氨基酸構(gòu)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(zhuǎn)導(dǎo)通路中，參與人體的一系列生物學(xué)反應(yīng)，如炎癥、免疫、凋亡和增殖等，同時(shí)在肝臟疾病中的炎癥、病毒感染、肝纖維化以及肝癌發(fā)生中也發(fā)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(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，參與基因的轉(zhuǎn)錄。STAT蛋白在細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號傳遞以及Th細(xì)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(guān)系

2.1 STAT3誘導(dǎo)Th17分化以及抑制Treg產(chǎn)生 選擇性產(chǎn)生IL-17的輔助性T淋巴細(xì)胞稱為Th17，屬于最新識別的T淋巴細(xì)胞亞群之一，在各種免疫性疾病以及宿主抵抗細(xì)胞外細(xì)菌和真菌的過程中發(fā)揮著重要作用。IL-17是一系列的相關(guān)細(xì)胞因子組成的，即IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F，實(shí)際上平常所描述的IL-17就是指IL-17A。當(dāng)CD4+細(xì)胞去除STAT3基因后，Th17不會(huì)自然產(chǎn)生，同時(shí)依賴于Th17的自身免疫反應(yīng)也不會(huì)發(fā)生[10]。研究[11]利用染色質(zhì)免疫沉淀和大規(guī)模平行測序(CHIP-SEQ)發(fā)現(xiàn)，STAT3可直接結(jié)合Th17相關(guān)基因位點(diǎn)，包括IL-17A、IL-12、IL-17F基因啟動(dòng)子及IL-17A和IL-17F基因位點(diǎn)間區(qū)域，從而直接調(diào)控Th17分化, 對Th17細(xì)胞程序的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)起關(guān)鍵性的全局作用。一些研究[12-13]發(fā)現(xiàn)在T淋巴細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)STAT3的直接靶點(diǎn)基因。這些基因包括幾乎所有已知的調(diào)節(jié)Th17分化的基因，如編碼視黃酸受體相關(guān)的孤兒受體γt(retinoid-related orphan receptor γt，RORγt)、RORα、BATF、IRF4、AHR和c-Maf的基因，同時(shí)還包括促進(jìn)生存和增殖的基因。Yang等[14]發(fā)現(xiàn)，在STAT3缺陷的Th中，RORγt的表達(dá)顯著降低，同時(shí)還有叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子3(fork-head boxp3，F(xiàn)OXP3)的表達(dá)增加。這說明了在Th17分化過程中，STAT3是RORγt表達(dá)所必需的，而且STAT3還可能存在抑制誘導(dǎo)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(yù)。

此外，IL-6介導(dǎo)的STAT3激活會(huì)降低FOXP3的表達(dá)，并影響FOXP3位點(diǎn)的染色質(zhì)修飾，似乎存在抑制Treg分化的功能。Durant等[11]通過CHIP-SEQ發(fā)現(xiàn)在機(jī)體沒有炎癥的情況下，STAT3對FOXP3的表達(dá)幾乎沒有影響，而當(dāng)機(jī)體處于炎癥狀態(tài)下，STAT3就可能會(huì)抑制原始T淋巴細(xì)胞向Treg的轉(zhuǎn)化。但是目前對于這種抑制機(jī)制還不能確定，可以推測STAT3可能是通過增強(qiáng)RORγt的表達(dá)來間接調(diào)節(jié)FOXP3，RORγt能與FOXP3結(jié)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(dá)分析中發(fā)現(xiàn)，有助于抑制Treg功能表達(dá)的基因也出現(xiàn)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(xì)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(fā)育及負(fù)性調(diào)節(jié)Th17分化 Treg是一類限制免疫反應(yīng)發(fā)生的亞群，在CHB的發(fā)生發(fā)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(lián)基因編碼的，都是被IL-2激活，是主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(lián)系起來的途徑[16]。研究[17]發(fā)現(xiàn)在IL-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)，STAT5主要與FOXP3基因座上一個(gè)保守非編碼序列CNS2結(jié)合，保護(hù)Treg不受其他細(xì)胞因子信號的影響，并維持FOXP3的可遺傳轉(zhuǎn)錄。CNS2是高度保守的CpG基序，又被稱為Treg特異性去甲基化區(qū)域(TSDR)。Treg可大量表達(dá)CD25(IL-2Rα)，CD25是一種低親和力的IL-2受體，對Treg細(xì)胞的發(fā)育和維持十分重要[17]。STAT5作為參與IL-2Rα基因誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)其表達(dá)的缺乏也會(huì)抑制CD25的表達(dá)，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞增殖失敗[18]。在T淋巴細(xì)胞的成熟過程中，會(huì)經(jīng)歷TCRβ和TCRγ位點(diǎn)的重排[19]，而STAT5的缺失會(huì)破壞到TCRγ的重排以及CD8+T淋巴細(xì)胞的存活[20]，最終會(huì)引起對HBV感染的免疫應(yīng)答缺陷，引起CHB的發(fā)生。有研究[21]還發(fā)現(xiàn)STAT5還與IL-17A的啟動(dòng)子結(jié)合，但與STAT3的作用不同，STAT5可能是一種抑制因子，負(fù)向調(diào)節(jié)IL-17的產(chǎn)生。同時(shí)，STAT5還可以結(jié)合Th17基因座中STAT3靶向的DNA結(jié)合位點(diǎn)，同STAT3競爭相同的同源結(jié)合位點(diǎn)[22]。不僅如此，還有研究[23]發(fā)現(xiàn)STAT5還能與IL-17A遠(yuǎn)端位點(diǎn)結(jié)合，而這些位點(diǎn)都是STAT3的結(jié)合區(qū)域、預(yù)測STAT結(jié)合位點(diǎn)的基序和刺激Th17中的DNA酶敏感位點(diǎn)。

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

Treg主要表達(dá)FOXP3，這一類細(xì)胞能夠抑制炎癥反應(yīng)，防止自身免疫的作用。在HBV感染者當(dāng)中，出現(xiàn)Treg數(shù)量的增多可能是因?yàn)樾枰猅reg的抗炎作用。Treg能夠分泌抗炎細(xì)胞因子IL-10和TGFβ[24]，維持免疫耐受，控制免疫反應(yīng)，以此來減輕肝細(xì)胞的損傷，但是這也引起了HBV的延遲清除，導(dǎo)致疾病的慢性化。有研究[25]發(fā)現(xiàn)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(diào)。當(dāng)PD-L1與受體結(jié)合后，傳遞抑制性信號，抑制效應(yīng)T淋巴細(xì)胞的反應(yīng)，促進(jìn)HBV感染的進(jìn)展，可以推測通過阻斷表達(dá)Treg的PD-L1與受體在效應(yīng)T淋巴細(xì)胞上的相互作用可能會(huì)達(dá)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(qiáng)大的免疫抑制因子，也可以抑制T淋巴細(xì)胞的增殖和功能[26]。Th17主要表達(dá)RORγt，能夠產(chǎn)生IL-17A、IL-22和IL-21等促炎因子[27]，同時(shí)還能夠促進(jìn)炎癥細(xì)胞的聚集和增加炎癥因子的表達(dá)來發(fā)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(dá)CXCR3、CCR4以及CCR6來介導(dǎo)Th17從外周組織進(jìn)入肝臟并誘導(dǎo)肝臟炎癥。在Th17的分化中，樹突狀細(xì)胞分泌產(chǎn)生的IL-23，以及低濃度的TGFβ、IL-6、IL-21都參與其中，同時(shí)低濃度的TGFβ能夠上調(diào)Th17表面的IL-23受體表達(dá)，加大Th17對于IL-23的反應(yīng)性[29]。

有研究[30]發(fā)現(xiàn)HBV感染者中，Treg和Th17數(shù)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(guān)。另外還發(fā)現(xiàn)Treg百分比與病毒載量呈正相關(guān)。Treg和Th17在CHB中是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。在這個(gè)過程中主要涉及了IL-23、TGFβ、IL-21、IL-6和IL-2等一系列細(xì)胞因子及其下游信號通路。在CHB患者的治療中，恢復(fù)Treg/Th17比例的微妙平衡有助于維持免疫平衡以及開發(fā)新的治療策略。

3 STAT3和STAT5調(diào)節(jié)HBV感染的可能機(jī)制

3.1 STAT基因的多態(tài)性與HBV感染的易感性 目前，除了在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)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(dāng)中發(fā)現(xiàn)了重要的證據(jù)，比如STAT3的編碼基因突變與高IgE綜合征[31]有關(guān)，其基因多態(tài)性與克羅恩病[32]和強(qiáng)直性脊柱炎[33]有關(guān)等。但是STAT3和STAT5在CHB患者的研究數(shù)據(jù)有限，其遺傳易感性的分子機(jī)制尚不清楚。STAT3的3′-非翻譯區(qū)(UTR)包含可轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控元件，3′-UTR多態(tài)性對STAT3基因的表達(dá)起著重要的調(diào)節(jié)作用，可增加JAK/STAT細(xì)胞內(nèi)信號通路的活性，可能對HBV感染和HBV相關(guān)肝臟疾病的易感性有影響[34]。研究[35-36]薈萃分析發(fā)現(xiàn)STAT3 SNP rs1053004及STAT4 SNP rs7574865基因多態(tài)性可能是HBV感染的風(fēng)險(xiǎn)因素，但與HBV相關(guān)肝細(xì)胞癌(HCC)無相關(guān)性。但有研究[37]發(fā)現(xiàn)STAT3基因多態(tài)性雖然與HCC易感性沒有明顯相關(guān)性，但是其與HBV突變的相互作用會(huì)影響到HCC的發(fā)生，例如STAT3 SNP rs4796793和rs2293152[38]與HBV突變宿主的HCC發(fā)生有一定關(guān)系。Fatemipour等[39]在分析STAT3基因的rs1053004等位基因(T/C)時(shí)，發(fā)現(xiàn)T等位基因是抗HCC進(jìn)展的保護(hù)性等位基因，C等位基因是促進(jìn)HCC進(jìn)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(jìn)展為HCC的可能性比其他人更大。Li等[40]發(fā)現(xiàn)STAT3 rs1053004和rs1053005多態(tài)性以及二者所形成的單倍型與慢性HBV感染有關(guān)，并且這些單倍型似乎也與肝病的發(fā)展有關(guān)。還有研究[41-42]發(fā)現(xiàn)微小STAT4 rs7574865等位基因能將HBV誘導(dǎo)的HCC風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。Xie等[37]研究發(fā)現(xiàn)STAT3 rs2293152GG基因型與HCC風(fēng)險(xiǎn)增加顯著相關(guān)，與高病毒載量顯著相關(guān)，同時(shí)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(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)。

3.2 STAT蛋白抑制劑與HBV相關(guān)肝病 有研究[43]發(fā)現(xiàn)HBV可以促進(jìn)STAT3激活，而STAT3反過來激活HBV，形成正反饋環(huán)路。當(dāng)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(fù)制以及肝癌的發(fā)生[44-46]。有研究[47]發(fā)現(xiàn)表皮生長因子受體抑制劑可以抑制STAT3磷酸化來達(dá)到抗HBV的效果。例如厄洛替尼對HBV復(fù)制有抑制作用，這可能與其上調(diào)細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3的表達(dá)，進(jìn)一步抑制STAT3磷酸化有關(guān)。Yang等[43]發(fā)現(xiàn)利用shRNA為基礎(chǔ)的基因治療技術(shù)，能夠在HepG2 2.15細(xì)胞中沉默STAT3的表達(dá)，抑制肝癌細(xì)胞生長，同時(shí)有效清除HBV。

Ⅰ型IFN是由IFNβ和IFNα組成，在抗病毒感染中發(fā)揮著重要先天性免疫的細(xì)胞因子[48-50]。Ⅰ型IFN的抗病毒作用主要是通過誘導(dǎo)干擾素刺激基因來進(jìn)行介導(dǎo)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(dǎo)型一氧化氮合酶和干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)[51]。有研究[52]發(fā)現(xiàn)，在病毒感染過程中，STAT3直接通過調(diào)節(jié)IFN應(yīng)答和誘導(dǎo)病毒感受器和IRF來抑制抗病毒反應(yīng)，STAT3可以負(fù)調(diào)控干擾素刺激應(yīng)答元件驅(qū)動(dòng)基因，包括OAS、蛋白激酶R和IRF7?？梢酝茰y利用STAT3抑制劑來下調(diào)STAT3磷酸化似乎可以發(fā)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(jié)果，但是還未應(yīng)用到HCC患者當(dāng)中。有研究[54-55]表明索拉非尼這一類藥物可以通過誘導(dǎo)蛋白酪氨酸磷酸酶的激活來抑制HCC細(xì)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(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)，間接造成肝細(xì)胞損傷。在抗感染過程中，保持炎癥和調(diào)節(jié)因子之間的平衡能夠控制對自身抗原的有害反應(yīng)，同時(shí)防止組織損傷，炎癥因子和調(diào)節(jié)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(yīng)至關(guān)重要。STAT在功能網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著既相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系的作用，并與轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用，以此來保證不同T淋巴細(xì)胞之間的平衡。在IL-2誘導(dǎo)的Treg和IL-6誘導(dǎo)的Th17的相互作用中，STAT3和STAT5發(fā)揮著相互拮抗的作用[21]。在未來要進(jìn)一步深入研究STAT3與基因間位點(diǎn)的結(jié)合是如何影響到其對IL-17基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，同時(shí)將STAT3和STAT5的活性調(diào)節(jié)到既促進(jìn)免疫作用又阻止過度的炎癥反應(yīng)可能成為接下來臨床上研究的關(guān)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(xiàn)聲明：李敏玥負(fù)責(zé)文獻(xiàn)閱讀及綜述撰寫；楊紅菊、李靜、宋瑞負(fù)責(zé)提供修改意見；游晶負(fù)責(zé)課題設(shè)計(jì)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫、修改文章并最后定稿。