細胞因子信號轉導抑制因子-3與缺血性腦血管病

岑 琳，唐興江，陳路熙

瀘州醫學院附屬醫院神經內科，四川瀘州 646000

腦缺血性疾病是目前常見病、多發病，致死、致殘率很高。缺血性腦血管疾病的缺血后再灌注損傷同樣危害極大，而多種過度表達的炎癥細胞因子（TNF、IL-1、IL-6）介導的炎癥反應是誘發再灌注損傷的主要因素之一[1]。近年來的研究發現，炎癥細胞因子的轉導通路受細胞因子信號轉導抑制因子（Suppressor of cytokine signaling，SOCS）的負性調控。實驗表明，在腦缺血后梗死灶給予高滲KCl/NaCl可誘導腦缺血耐受，而Muamatsu等人經研究發現，經高滲KCl/NaCl預處理后腦缺血組織中，SOCS-3可用Northern印跡法檢測到其迅速而廣泛的表達[2]。而新近的研究也發現，某些神經營養因子（如睫狀肌神經營養因子）對腦缺血損傷的保護作用也與其刺激SOCS-3上調相關[3]。反之，減少缺血誘導的SOCS-3表達，則梗死的面積會增大，同時，神經功能缺損也會加重，目前，SOCS-3作為SOCS家族一員，因作用廣泛尤受廣大研究者的關注。在腦缺血后缺血灶及周邊區域的表達明顯升高，對局灶性腦缺血再灌注的炎癥反應有抑制作用，進而影響著病情的程度和患者的預后，SOCS-3在局灶性腦缺血再灌注損傷的表達和作用也成為探討研究治療腦血管病的熱點問題[4]，本文就目前的研究現狀做一綜述。

1 SOCS-3結構特點及其分布

SOCS家族的第一個成員是Yoshimura等[5]在1995年研究細胞因子信號轉導的負性調節時首次發現的，后來根據其氨基酸序列查找基因文庫，發現了家族的其他成員SOCS-2～SOCS-7。SOCS-3含有225個氨基酸殘基，由N區（氨基端）、SH2和羧基端的SOCS盒組成[6]。SH2區含有SH2結構域，能與磷酸化酪氨酸殘基結合，它介導SOCS-3分子與其他信號轉導分子之間的結合和相互作用，是其主要的功能部分，而其結構的其他部分的作用現在還不明確。

有研究[7]發現SOCS-3廣泛分布于腦組織，包括小腦、垂體等。在胚胎期至出生后短時間表達較高，隨著年齡的增長逐漸減少。在正常成人腦組織中SOCS-3表達水平極低，石獻忠等[8]通過免疫組織化學染色方法研究SOCS-3在成年大鼠腦內的基礎表達中發現，SOCS-3在各個年齡段均有表達，大多數SOCS-3蛋白分布在神經元的胞核內，少數分布在神經元的胞漿中。依據現有的理論，SOCS-3蛋白只有在胞漿中才能發揮其作用，那么考慮該蛋白作為基礎的蛋白成分之一持續存在細胞核內，在受到傷害因素刺激或是某些細胞因子（如 IFNγ、G-CSF、EPO、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6 等)誘導時,其表達量會在短時間內發生明顯變化，并且胞核內的SOCS-3轉入胞漿而發揮作用。

2 SOCS-3的作用機制

SOCS-3主要作用機制是通過細胞因子細胞內信號轉導通路Janus激酶/信號轉導與轉錄激活子途徑（Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）途徑的負性調控者。在多種因子或刺激因素的作用下，通過JAK/STAT信號通路迅速誘導SOCS-3的轉錄和表達，而且這種誘導效應具有細胞和組織特異性。目前普遍認為，SOCS-3對JAK/STAT通路的調節主要通過3種不同的方式：①SOCS-3可以抑制JAK激酶活性，阻斷JAK/STAT通路[9]。多個實驗表明，SOCS-3可通過其結構中的SH2部分，競爭性的與JAK2中JH1的酪氨酸殘基直接結合，實現其抑制JAK激酶活性的作用。也有反向實驗證實，如果去除N端靠近SH2結構域的12個氨基酸結構，SOCS則失去此作用，因此間接證明SOCS-3是通過SH2結構實現其抑制JAK激酶，阻斷STAT磷酸化的作用的。②SOCS-3利用和STAT相似的SH2結構域，競爭性與多種細胞因子受體結合發揮負性調節作用。近來有研究證實SOCS-3可特異性地和多種細胞因子，如gp130上酪氨酸殘基Y757，促紅細胞生成素（EPO）受體Y401等結合，反饋抑制這些因子誘導的JAK2的酪氨酸磷酸化和JAK誘導的瘦素受體酪氨酸磷酸化，從而抑制JAK/STAT通路的信號轉導，進而達到與①類似的機制。③通過SOCS盒促進結合蛋白發生蛋白酶體依賴途徑的降解。研究發現SOCS-3可通過C端的SOCS盒與延伸蛋白BC復合體結合，將SOCS-3結合的信號蛋白如JAK和STAT通過泛素化途徑降解[10]。

3 SOCS-3與缺血性腦血管疾病的關系

3.1 腦缺血性疾病后及再灌注過程的炎癥反應

腦梗死及再灌注損傷是通過多種途徑引起的，其中炎癥反應是其中最重要的發病機制之一。而在炎癥反應中，是以細胞因子的表達作為最主要的環節。這些細胞因子廣泛參與了腦組織由缺血性損傷向炎癥性損傷的轉變的全過程。細胞因子的細胞內信號轉導通路主要包括核因子kB（NF-kB)及JAK/STAT通路。在炎癥反應過程中，一方面組織的壞死，使得多種炎癥因子的釋放，這些炎癥因子一方面通過趨化多種白細胞、吞噬細胞等滲透至腦缺血灶，參與炎癥反應；另一方面這些白細胞等釋放更多的致炎因子，進而形成級聯放大，使腦組織在缺血壞死的基礎上進一步產生局部炎癥過程，最終導致神經元壞死。以此反推可以看出，通過對kB（NF-kB）及JAK/STAT通路這兩條通路的調節和控制，就可以達到控制細胞因子，進而控制缺血性腦損傷后的炎癥反應的目的。

3.2 腦缺血性損傷后SOCS-3的表達情況

Raghavendra[11]分析成年大鼠創傷性腦損傷后基因表達的變化，發現局灶性腦創傷24 h內大腦皮質SOCS-3的表達明顯上調。國內楊靜等[12]用實時熒光定量PCR法檢測急性腦梗死患者的PMBC（外周血單個核細胞）SOCS-3 mRNA的表達，發現在腦梗死患者發病后1～6 d PMBC SOCS-3 mRNA的表達明顯高于正常對照組，其后呈下降趨勢，至7、14 d時與正常對照組差異已無統計學意義。其調控的蛋白質的表達在發病后第2～3天升高并達到高峰，至第7天仍高于正常水平。這些都提示SOCS-3是一個缺血后上調基因，它的上升是對整個炎癥過程進行細胞因子水平的調節（主要是抑制性作用）：局部的細胞因子環境導致負性調控因子的激活，例如SOCS-3等。

3.3 SOCS-3的神經保護機制

SOCS-3具體的神經保護機制目前上不完全清楚，但現有的實驗發現：給予腺病毒載體過度表達的SOCS-3，可以明顯減少腦缺血模型梗塞體積[13]，反向的實驗也有同樣的結論。提示SOCS-3表達的增高可以減輕炎癥反應的程度，提高機體對腦缺血狀態的耐受?？赡軝C制為：①抑制IL-6等白介素因子的表達水平：白介素系列因子是介導各種炎癥反應的主要因子，其表達水平與炎癥程度正相關，在腦缺血性疾病中表現為神經功能的損傷呈正相關。IL-6等與受體相結合導致與其受體相關的JAK轉磷酸化，這將會通過使得整過JAK/STAT通路激活。部分實驗表明，SOCS-3具有抑制白介素系列因子的表達，但還沒有得到很確定的實驗證實；②介導EPO信號傳導：EPO是一種對紅系祖細胞的分化與增殖起到關鍵作用的造血生長因子，缺血性腦損傷時EPO通過阻斷JAK/STAT信號轉導通路可阻止炎癥反應的程度。EPO受體包含多個SOCS-3結合位點，所以有人認為，SOCS-3通過結合EPO受體，間接影響JAK/STAT信號轉導通路；③促進Th2細胞的生成和活化：SOCS-3可以促進Th2細胞的生成和活化，Th2 細胞進一步釋放 IL-4、IL-5、IL-10、IL-13 等抗炎癥因子，從而減輕腦缺血后炎癥反應的程度?？傊?，目前對SOCS-3的神經保護作用機制研究還有很多不足，往往涉及多個細胞信號通路來實現其作用。

4 目前對腦缺血性疾病和SOCS-3研究存在的疑問

如前所述，SOCS-3雖然對腦缺血性疾病有很好的保護作用，但目前對其的研究還存在很多的不足和疑問，主要集中在幾個方面：①SOCS-3上除SH2以外的其它部分（N區、SOCS盒等）的作用尚沒有解釋清楚；②SOCS-3是如何被外界刺激所調控的，這個過程又是通過什么途徑實現的；SOCS-3又有沒有自己的負反饋調節機制；③SOCS-3的神經保護作用具體是如何實現的，在多個假說中，哪種學說是站主導的地位；④SOCS-3在沒有受到外界因子刺激時，它在細胞核內有沒有基礎的作用，這個作用是什么。這些問題都還需要大量的實驗進一步的探索和闡述。

5 展望

腦血管疾病發病率逐年升高，而缺血性腦血管病尤其常見。腦缺血后炎癥反應是導致繼發性損傷的主要因素。而目前研究已經表明：SOCS-3能通過JAK/STAT細胞因子信號轉導途徑，對多種炎性細胞因子進行調控，減輕細胞因子的過度表達所引起的炎癥損傷，從而減輕腦損傷的程度。在這都說明了進一步研究SOCS-3的重要意義，以及廣闊的應用前景。另一方面，新近在SOCS-3及信號轉導和轉錄激活蛋白STAT-3對中樞神經系統再生作用的研究表明：SOCS-3可通過抑制JAK/STAT通路阻止STAT活化，從而抑制損傷后中樞神經元軸突的再生，有學者認為此與神經受損后炎癥反應刺激有關[14]。目前關于SOCS-3的神經保護機制尚未明了，而其對中樞神經系統再生的抑制作用也需進一步探究，隨著不斷的深入研究，相信一定會對SOCS-3在缺血性腦血管病中的作用有更深入的認識，也必將為將來臨床治療缺血性腦血管疾病提供新的治療途徑。

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