摘要：JAK激酶(Janus kinase)/信号转导和转录激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT)通路是细胞因子信号转导的重要通路之一。细胞因子等细胞外刺激因素，与细胞表面的受体结合，使结合于受体亚基上的JAK相互靠近，并相继磷酸化而被激活。JAK还可使受体酪氨酸残基磷酸化，使受体与含有SH2区的STAT结合。作用于受体分子上的STAT由于JAK催化而磷酸化，磷酸化的STAT与受体的亲和力下降而脱离受体，穿过细胞核膜进入核内，结合于特定的基因启动子序列，增强mRNA表达。目前已发现的JAK激酶有4个，STAT家族成员有6个。与其它已发现的信号通路相比，该通路所涉及的激酶较少，环节简单，且普遍存在于各型细胞内，在细胞生理和病理反应中发挥着重要调控作用。已证实，脓毒症时细胞因子明显增多，众多免疫细胞内STAT活化明显，并与细胞凋亡、急性肺损伤、脓毒性休克等相关。现发现不同的细胞因子活化的STAT不同，在脓毒症的发生、发展和转归中可能具有重要作用。JAK/STAT是脓毒症时细胞内各种信号转导系统中的主要通路之一，与其它信号途径如Ras-丝裂素活化蛋白激酶家族(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、核因子kappa B (NF-κB)，存在着交汇作用，相互影响。现将近年来有关脓毒症中JAK/STAT通路的研究进展作一概述。1 细菌内、外毒素刺激对JAK/STAT的影响在脓毒症动物模型中，细菌内毒素(LPS)、肠毒素B(SEB) 是常见的致病因子，体内、体外实验证实这两类毒素刺激均能引起细胞内多条信号转导途径的活化。LPS在细胞膜上的受体有CD14、Toll样受体(TLR)、CD11/CD18等；SEB是金黄色葡萄球菌产生的外毒素之一，可不经抗原提呈细胞处理，以完整的蛋白质分子直接结合到主要组织相容性复合物(MHC)-Ⅱ类分子抗原结合槽外侧上，再与带有特异性Vβ区的免疫细胞结合。细菌内、外毒素与受体的结合能否直接活化JAK/STAT通路，目前有两种不同看法。大多数学者认为不能直接活化STAT，依据是〔1，2〕：①用LPS刺激RAW2647巨噬细胞，对30分钟内核内总蛋白进行检测，未发现有STAT1、3、4的活化产物。LPS刺激虽然也能活化一种类似STAT的核转录因子，但这种因子与STAT1进行序列比较时，并不结合于CD236基因的STAT1序列上,该因子也不与STAT1、3、4的抗体结合。但它能被结合于NF-κB序列的寡核苷酸肽链所竞争抑制且具有特异性，并能与NF-κB1和Rel-A复合物抗体相结合。②用抗体阻断γ-干扰素(IFN-γ)受体、白介素-2 (IL-2)受体可使LPS、SEB等诱导活化的STAT1、3明显减少，说明其活化与细胞因子有关。环孢菌素A也能明显地抑制超抗原对STAT的活化，其抑制作用是通过下调细胞因子的合成。③LPS诱导STAT活化的时相与IFN-γ刺激时相相同，因此，LPS活化STAT1与IFN-γ产生有关。与STAT1活化相似，LPS活化其它STAT蛋白可能与合成粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-4等密切相关。④目前发现LPS与受体CD14结合可活化脂多糖/白介素-1介导的STAT(LIL-1-STAT)核转录因子，该因子结合于人类IL-1β基因上，促进其基因表达，与急性T细胞白血病及急性髓细胞白血病细胞增殖有关。该因子与STATs不相同，它的抗体表现为抗-STAT1 N，而STAT1的抗体表现为抗-STAT1 C；它的结合序列为GAS样序列（TTC CTG AGA），而不是GAS序列（TTN6AA）。LIL-1-STAT与DNA的结合可被磷酸化的酪氨酸所抑制。LIL-1-STAT的活化在急性T细胞白血病及急性髓细胞白血病等疾病中具有重要意义。少数学者认为LPS可以直接活化STAT核转录因子。Bendhant等〔3〕在研究LPS诱导IL-10基因表达中发现，LPS能够有效地诱导STAT3活化，证据是：①从LPS刺激的细胞核蛋白萃取物中发现STAT3的丝氨酸残基和酪氨酸残基位点都发生了磷酸化，这种现象表明在信号转导中有不同的激酶起作用。因此有理由相信，LPS刺激后，活化STAT3是LPS的另一信号机制。②实验中LPS的污染程度＜3%，并且加热变性后并不影响LPS诱导STAT3的活化。③LPS刺激B细胞、单核细胞、外周血单个核细胞亦可引起STAT3的活化。④LPS的刺激浓度与STAT3的活化程度呈正相关。⑤在CD14阳性细胞中，LPS刺激STAT3活化更明显。实验过程中考虑到纯化单核细胞可能引起STAT3的活化，有人应用细胞内STAT3着色技术，用流式细胞仪检测发现CD14阳性细胞中有很强的STAT3信号。⑥用抗体阻断IFN-γ受体，并不能使LPS诱导活化的STAT完全抑制。总之，脓毒症时STATs家族核转录因子的活化与细胞因子关系密切，但又不同于一般细胞因子的单独刺激效应，具有其特殊性。单一的细胞因子刺激表现为某些特定的STAT蛋白的活化（如下表）。脓毒症时由于细胞因子网络较为复杂，因此STAT核转录因子的活化也不尽相同。

2 促炎因子与STAT的活化及意义2.1干扰素：IFN-γ具有抗病毒活性、刺激巨噬细胞活性、调节MHCⅠ和Ⅱ类抗原表达、调节特异性免疫发育等功能。IFN-γ是脓毒症时重要的炎症介质，LPS合并IFN-γ攻击能使小鼠的致死率明显升高。引起这一变化的原因可能与IFN-γ活化STAT1有关〔4,5〕，其主要作用表现在以下几方面：第一，IFN-γ的刺激信号作用可诱导活化JAK/STAT1通路，使TNF-α、IL-1β分泌增多；当LPS再刺激时，LPS诱导NF-κB的活化信号可进一步被这些细胞因子增强。IFN-γ还能通过加速IκB中IκB-α降解，促使NF-κB与DNA的结合，从而促进细胞因子如TNF-α、IL-1mRNA的表达。第二，LPS、IFN-γ双信号刺激作用能诱导多种细胞一氧化氮合酶（iNOS）mRNA表达，一氧化氮(NO)产生增多。IFN-γ通过活化STAT1，使STAT1与iNOS mRNA启动子结合，促进iNOS的表达。业已明确，iNOS mRNA启动子上存在多个核转录因子，其中以NF-κB的作用尤为重要，IFN-γ的共刺激作用能明显增强其活化，提示JAK/STAT在促进iNOS表达中具有一定作用。有报道证实，经IFN-γ预处理后，STAT1活化延长，引起IL-1介导小鼠胰岛细胞分泌iNOS。另有学者发现，LPS、IFN-γ的双信号刺激，活化的STAT1使ADP-核糖基化基因表达上调，ADP-核糖基化参与了NOSmRNA的转录过程，但并非作用于iNOSmRNA。一般认为，正常生理情况下由内皮细胞产生的NO在维持血管紧张性和正常血压方面具有调节功能，并可抑制血小板聚集和中性粒细胞黏附；但在病理情况下，iNOS活性升高，NO大量生成，就会造成血管病理性扩张和严重的循环障碍，最终发展为多器官功能障碍综合征。第三，LPS攻击时，IFN-α分泌增多，激活STAT3，后者与TNF-α基因启动子结合，促进TNF-αmRNA的转录。第四，SEB等超抗原所致脓毒症时IFN-γ活化STAT1，对免疫炎性介质的诱生具有重要的作用。2.2 IL-1：IL-1β作为一种重要的促炎因子，参与了炎症和免疫反应过程多种细胞分化及功能调控；对中枢神经系统和内分泌系统也具有重要影响。脓毒症时IL-1β刺激对JAK/STAT途径的影响主要表现在以下几个方面〔6-8〕：①在脓毒症时，能诱导肝幼稚细胞对生长因子产生抑制作用。正常情况下生长激素通过JAK/STAT途径使STAT5活化，使肝细胞中Als基因分泌增加；IL-1β预刺激后，IL-1β通过延迟作用（8～24小时）使细胞因子信号转导抑制因子3 (SOCS3) mRNA表达增强，SOCS3合成增多。SOCS3一方面可抑制JAK激酶的活化，另一方面可抑制STAT5的酪氨酸磷酸化。因此，SOCS3生成增加使得生长激素所活化的STAT5降低，从而结合Als mRNA启动子上的STAT5减少，Als产生减少，导致肝幼稚细胞对生长激素耐受。生长激素在肝脏的重要功能是诱导肝细胞产生生长介素，又称为胰岛素样生长因子，后者调节肝胚胎发育和成熟，以及肝脏损伤后的修复过程。②脓毒症时IL-1β、IL-6等刺激使肝脏合成、分泌脂多糖结合蛋白(LBP)。IL-1β、IL-6活化了STAT3、AP-1等核转录因子并结合于LBP基因启动子上，在促进LBP mRNA表达中起到关键作用。③腹腔注射LPS和IL-1β能刺激三叉神经细胞IL-6的合成，引起STAT1、STAT3的活化，诱导IL-6分泌增多。3 抑炎因子与STAT的活化及意义3.1 IL-4：IL-4是重要的抑炎因子之一，主要生物学特性是刺激B细胞生长、增强B细胞MHC类抗原的表达、调节造血功能、增强正常休止期T细胞的活性和生长能力。当用于干预LPS的刺激作用时,可促进IgG1和IgE的生成，能下调CD14的表达，并抑制TNF-α 、IL-1β、IL-6 mRNA的表达，还能降低LPS诱导AP-1的结合活性和NF-κB的转录活性等。目前IL-4在脓毒症免疫调节中的功能与其活化STAT6的关系尚未完全澄清。初步的研究结果包括〔9〕：在LPS刺激之前，预先经IL-4孵化的肝细胞、单核/吞噬细胞中可溶性IL-1受体拮抗剂(sIL-1ra)表达增多。其可能机制是IL-4活化STAT6，结合于sIL-1ra基因启动子SBE1上，从而使sIL-1ra表达增强。由于sIL-1ra是脓毒症时急性期蛋白的重要组成部分，其大量分泌能显著减轻脓毒症时IL-1的刺激作用，从而抑制炎症反应的进一步发展。此外,预先经IL-4处理的细胞受到LPS攻击时，CD14的表达减少。目前认为这种现象可能与IL-4活化STAT6有关。3.2 IL-10：IL-10是另一个重要的抑炎因子，又名"细胞因子合成抑制因子"。其主要生物学特性是激活单核/巨噬细胞抑制炎症细胞因子产生，促进B细胞增殖和免疫球蛋白分泌、对巨噬细胞的功能有免疫抑制潜能。它在脓毒症中的调节作用主要表现为〔10〕：在IL-10加LPS刺激信号时，IL-10可活化STAT1、3，使中性粒细胞表达SOCSmRNA上调。SOCS的表达增多，则可有效抑制炎性因子活化JAK/STAT通路，从而减轻炎症反应。其次,IL-10能抑制LPS诱导细胞产生GM-CSF对STAT5活化作用。它可能是通过活化STAT1间接地干扰GM-CSF的合成，从而抑制STAT5活化，使STAT5不能结合于环氧合酶 -2基因启动子上，环氧合酶-2表达下调，造成前列腺素E2产生减少。4 其它细胞因子与STAT活化及意义4.1干细胞因子：干细胞因子(stem cell factor,SCF）的主要生物学特性是能与多种生长因子协同刺激各系前体细胞，刺激肥大细胞增殖和分化。在盲肠结扎并穿孔造成脓毒症模型中〔11〕，SCF的预刺激能使STAT3活化，结合于单核细胞趋化因子-1和IL-10 mRNA启