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JAK-STAT信号通路在银屑病调控中的作用机制研究

新药情报编辑 | 2024-09-27 |

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银屑病,又称牛皮癣,是一种慢性炎症性皮肤病。其特征不仅包括红斑、边界清晰及覆盖银白色鳞片的典型皮肤表现,还伴有真皮和表皮的免疫细胞浸润、真皮上部血管扩张以及表皮增厚等微观改变。临床上,银屑病可分为寻常型、脓疱型、关节病型和红皮病型四种类型,其中寻常型最为常见。尽管银屑病的发病机制尚未完全阐明,但已有研究表明,多个免疫信号通路在其发病和发展中起重要作用。特别是Janus激酶/信号转导与转录激活因子(JAK/STAT)信号通路被认为在银屑病的病理机制中发挥关键作用。通过JAK/STAT信号通路,一些细胞因子如白介素17IL-17IL-23等调控细胞核内靶基因的转录表达,导致银屑病病情的进展。因此,抑制JAK/STAT通路相关的研究成为银屑病治疗领域的重要方向。

JAK-STAT信号通路受多种生长因子和细胞因子的影响,由酪氨酸激酶相关受体、Janus激酶和转录因子(STAT)组成,参与细胞凋亡、增殖、分化及免疫调节等重要生物学过程。酪氨酸激酶受体在近膜区段具有特定的功能区域,可与JAK结合,当受体与配体结合后,JAK被激活。Janus激酶家族包括JAK1JAK2JAK3酪氨酸激酶2TYK2JAK激酶家族有七个同源结构域,JH1具有激酶催化功能,JH2与激酶功能相关但不具有催化活性,JH3JH7与细胞因子受体有关。STAT蛋白位于JAK下游,包括STAT1STAT4STAT5aSTAT5bSTAT6,具有同源结构域2SH2),可以形成二聚体,同时SH2结构域也是STAT抑制剂的重要靶点。SOCSPIASJAK-STAT通路的重要调节因子,SOCS可阻止STAT蛋白活化,PIAS可结合磷酸化的STAT蛋白,阻止其二聚化。

JAK通过磷酸化来分解目标蛋白质上的酪氨酸残基,从而抑制目标蛋白的活性。当细胞膜上的细胞因子受体接受信号后,内在的JAK蛋白自磷酸化形成二聚体并磷酸化STAT蛋白,导致STAT蛋白二聚体化并移位到细胞核中,从而直接调节基因表达,影响细胞的增殖、分化和凋亡。许多银屑病相关的细胞因子如IFN-α/βIFN-γIL-6IL-12IL-22IL-23等依赖于JAK-STAT通路,这使得JAK/STAT信号传导通路成为众多皮肤病治疗的潜在靶点。

研究表明,银屑病的发生与多种细胞因子如IL-2IL-6IL-17IL-23TNF-αIFN-γ等有关。IL-2T细胞、B细胞的分化相关,能促进角质形成细胞(KC)增殖,导致表皮增生与异常分化。IL-6调控表皮和真皮细胞的生长和分化,其异常升高会导致Th17/Treg平衡失调;IL-23可以诱导KC增殖,促进新生血管生成;IFN-γ通过诱导KC表达角质蛋白17,促使KC过度增生。虽然JAK-STAT通路没有TNF-αIL-17的相关受体,但通过抑制其上游的JAK-STAT依赖的细胞因子(如IL-23),可以间接抑制这些细胞因子的产生。

1IL-6介导的JAK1/STAT3信号通路
IL-6主要通过JAK/STAT信号通路家族中的JAK1STAT3亚型运作。IL-6与跨膜的IL-6受体(mIL-6R)结合后,诱导mIL-6R发生构型变化,与糖蛋白130gp130)组成六聚体复合物,激活信号。二聚化的gp130通过磷酸化JAK1,进一步诱导STAT3磷酸化形成二聚体,将信号从细胞外传递到细胞内,激活基因转录。在银屑病机制研究中,JAK1/STAT3通路的激活可导致炎症诱导加剧和KC细胞过度增生,还会导致辅助性T细胞17(Th17)/Treg 细胞的平衡失调。

2IL-21介导的JAK1/3/STAT1/3信号通路
IL-21是一种多功能的细胞因子,主要由滤泡辅助性T细胞(Tfh)、Th17细胞和自然杀伤细胞(NK)产生,涉及多个细胞功能。在银屑病中,IL-21蛋白和mRNA的表达水平显著增加,其含量与银屑病患者的PASI评分呈正相关。IL-21通过与IL-21R结合,诱导JAK1JAK3磷酸化,进而促进STAT1STAT3的磷酸化,调控多个基因的表达。同时,IL-21还直接影响Th17细胞的分化和Treg细胞的发育,改变Th17/Treg细胞的平衡状态。

3IL-22/IL-22R1复合物介导的JAK1/STAT3信号通路
IL-22属于IL-10家族成员,在银屑病皮损中由Th1Th17Th22细胞及皮肤CD4+T淋巴细胞产生。IL-22IL-22R1结合,激活JAK途径,在JAK1TYK2的调节下,磷酸化细胞表面的STAT3,引发角质形成细胞的过度增生,并进一步放大IL-22的活性,导致角化过度。

4IL-23介导的JAK2/STAT3信号通路
IL-23p19p40两个亚单位组成,需共同表达才能形成有生物活性的二聚体。IL-23通过调控JAK2/STAT3信号通路,诱导记忆性T淋巴细胞分化为Th17细胞,分泌多种细胞因子。在银屑病皮损中,IL-23p19p40亚基的mRNA浓度均显著升高。

5IFN-γ介导的JAK1/2/STAT1信号通路
IFN-γT淋巴细胞、NK细胞等分泌,通过激活TYK2JAK1JAK2实现信号传导,磷酸化STAT1,启动K17角蛋白高表达,并进一步促使Th1细胞活化和炎性因子基因的表达。

6SOCS1/3介导的JAK1/2/STAT3信号通路
SOCS通过N-末端激酶抑制区(KIR)直接抑制JAK酪氨酸激酶活性,尤其对JAK1JAK2具有高亲和力。SOCS通过结合受体上的磷酸化酪氨酸和JAK,特异性地阻断JAK活性,或通过SOCS盒与延伸蛋白(ELO)复合体相互作用,抑制信号传导。此外,SOCS1还能通过非依赖MyD88信号调控,抑制JAK/STAT通路的活性,调节巨噬细胞活化,诱导机体的固有免疫反应。

 



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