JAK2/STAT3信號通路在腦缺血再灌注損傷中的作用及中藥干預研究進展

關鍵詞 中藥；腦缺血再灌注損傷；JAK2/STAT3 信號通路；機制

缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）是一種高發于中老年群體的難治性疾病，具有極高的發病率、致殘率、病死率，備受社會各界的廣泛關注[1]。IS 患者的致殘率和病死率高，其關鍵因素在于：當腦細胞遭遇缺血、缺氧損傷后，會進一步出現再灌注損傷，這種再灌注損傷不僅會加劇腦功能障礙，還會導致更為嚴重的結構損傷[2]。上述現象被稱為腦缺血再灌注損傷（cerebral ischemiareperfusioninjury，CIRI）。可見，有效預防和治療CIRI是顯著改善IS 患者預后的關鍵。Janus 激酶2（Janus kinase2，JAK2）/信號轉導及轉錄活化因子3（signal transducerand activator of transcription 3，STAT3）信號通路可通過調控神經元生長、分化、凋亡來參與中樞神經系統發育過程，其異常激活是介導CIRI 發生的關鍵病理機制[3]。近年來，研究者致力于深入剖析JAK2/STAT3 信號通路在CIRI 中的具體作用機制，也圍繞該通路就中藥單體及復方對CIRI 的改善作用進行了積極的實驗性探索，并取得了顯著進展。本文在概述JAK2/STAT3 信號通路及其與CIRI 關系的基礎上，系統綜述了中藥通過調控該通路改善CIRI 的研究現狀，以期為CIRI 的新藥研發和臨床診療提供參考。

1 JAK2/STAT3 信號通路概述

JAK2/STAT3 信號通路是一條關鍵的細胞內信號轉導途徑，可通過調控抗凋亡基因（如survivin）、促增殖基因（如c-Fos、cMyc、cyclin）的轉錄和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）等多種因子的表達，從而在神經元增殖、分化、凋亡及免疫穩態維持中發揮多維度的調節作用[4]。該通路的核心構成包括JAK2、STAT3 及酪氨酸激酶相關受體，這三者協同作用，共同完成包括細胞外信號轉導、細胞內基因表達調控在內的復雜過程[5]。在實驗研究中，通常以磷酸化JAK2（phosphorylatedJAK2，p-JAK2）與JAK2、磷酸化STAT3（phosphorylatedSTAT3，p-STAT3）與STAT3 的蛋白表達比值作為評估JAK2/STAT3 信號通路激活的標志[6]。

2 JAK2/STAT3 信號通路對CIRI的影響

CIRI 的發生發展是一個復雜且迅速的病理過程，涉及多個環節和因素[如鈣離子（Ca2+）超載、炎癥反應、神經元壞死和線粒體功能障礙等]，最終造成CIRI 后神經功能障礙和腦梗死灶形成[7]。研究指出，當發生CIRI時，JAK2/STAT3 信號通路被缺血應激所致的能量代謝紊亂和炎癥因子異常釋放共同激活并轉化為磷酸化狀態，從而參與神經炎癥、細胞凋亡及氧化應激等核心病理環節，成為CIRI 病理進展的核心樞紐[3]。

2.1 抑制JAK2/STAT3信號通路對CIRI的影響

2.1.1 減輕炎癥反應

炎癥反應伴隨CIRI 發展。在缺血缺氧條件刺激下，小膠質細胞被激活并促進JAK2、STAT3 蛋白磷酸化，釋放白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎癥介質，引發炎癥反應，繼而誘導凋亡，加重腦組織損傷；而下調JAK2/STAT3 信號通路，則可顯著減少炎癥介質的釋放，從而減輕炎癥反應，發揮神經保護作用[8]。星形膠質細胞是中樞神經系統中數量最多的神經膠質細胞，在CIRI 發生發展中的作用復雜且具有雙面性：一方面，活化的星形膠質細胞可極化為促炎性A1 表型，釋放大量促炎因子和神經毒性介質，從而加重缺血性損傷；另一方面，星形膠質細胞可活化為神經保護性A2 表型，通過上調多種營養因子和抗炎因子的表達而促進神經功能的恢復[9]。已有實驗證實，抑制JAK2/STAT3 信號通路的激活能夠抑制星形膠質細胞A1 型極化，進而通過減少促炎因子的釋放來緩解神經炎癥反應，進而減輕腦損傷[10]。

2.1.2 增強細胞自噬

細胞自噬是細胞內選擇性降解以維持細胞內穩態和能量代謝平衡的動態調控機制。該途徑在腦損傷的早期階段被激活，可清除受損細胞器和蛋白，減輕氧化應激和炎癥反應，從而起到神經保護作用；但持續的應激損傷會導致自噬功能異常，破壞細胞內穩態，最終導致細胞死亡[11]。研究指出，抑制JAK2/STAT3 信號通路可通過上調自噬相關因子的表達來激活保護性自噬，這些因子包括自噬相關蛋白Beclin-1、微管相關蛋白1 輕鏈3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）等[12]。

2.1.3 抑制細胞凋亡

細胞凋亡是CIRI 致細胞死亡的主要形式，此過程在腦缺血后數小時內是可逆的。抑制JAK2/STAT3 信號通路能顯著下調B 細胞淋巴瘤2 相關X 蛋白（Bcl-2 associatedX protein，Bax）、切割的胱天蛋白酶3（cleavedcaspase-3）的表達，上調B 細胞淋巴瘤2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）的表達，從而減少細胞凋亡、改善神經功能障礙[13]。促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）作為神經元保護因子，可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來抑制神經元凋亡，從而發揮對CIRI的保護作用[14]。

2.2 激活JAK2/STAT3信號通路對CIRI的影響

2.2.1 抗氧化應激

CIRI 發生過程中，缺血可導致線粒體功能障礙，隨后的再灌注可進一步導致線粒體膜電位下降、腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）合成減少、活性氧（reactiveoxygen species，ROS）生成過度，從而引起脂質、蛋白和核酸的過氧化，破壞細胞膜結構，最終導致細胞凋亡和壞死[15]。在缺血性腦損傷中，JAK2/STAT3 信號通路存在雙向調控作用：一方面，適度激活STAT3 可誘導超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的表達，減輕ROS所致損傷，具有神經保護作用；另一方面，過度激活STAT3 則會上調IL-6、TNF-α等促炎因子的表達，間接促進ROS生成，加劇炎癥反應和氧化應激[16]。

2.2.2 促進血管新生

血管新生是創傷修復過程中新生血管形成及組織細胞增殖分化的核心環節。研究顯示，VEGF表面存在STAT3 的特異性結合位點，當JAK2/STAT3 信號通路被激活后，活化的STAT3 可顯著上調VEGF 的轉錄水平，從而促進血管新生，改善腦組織的血供[17]。

2.2.3 提高神經元存活率

在大鼠腦缺血模型中，STAT3 的磷酸化水平與腦梗死面積呈負相關，激活的STAT3 可縮小腦梗死面積、提高神經元存活率，從而減輕中樞神經系統損傷[18]。表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是一種跨膜糖蛋白酪氨酸激酶受體，其被激活后可誘導JAK2 磷酸化并激活STAT3，進而調控下游靶基因的表達，縮小腦梗死面積并增加神經元生存數量，對CIRI 具有神經保護作用[19]。

由此可見，抑制JAK2/STAT3 信號通路可通過減輕炎癥反應、增強細胞自噬、抑制細胞凋亡來減緩CIRI 的病理進程；激活JAK2/STAT3 信號通路則可通過抗氧化應激、促進血管新生、提高神經元存活率來延緩CIRI 的病理進展。JAK2/STAT3 信號通路在CIRI 中的作用機制見圖1。

3 中藥調控JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI

中醫理論認為，CIRI 屬“中風”范疇，其病機特點以“本虛標實”為主。其中，“本虛”指的是肝腎陰虛和氣血衰少，致使神機失用和腦絡受損，是CIRI 發生的內在基礎；“標實”為血瘀、痰阻、邪毒相互滋生和積聚，導致氣血津液運行不暢、脈絡不通，進而加重腦組織損傷[20]。近年來，關于中藥調控JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI的研究逐漸豐富，大量中藥單體及中藥復方均可通過靶向調節該通路來發揮抗CIRI 的作用。

3.1 中藥抑制JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI

3.1.1 中藥單體

藏紅花素是從藏紅花中提取的類胡蘿卜素化合物，具有抗炎、抗腫瘤、抑制細胞凋亡等藥理作用[21]。李曉蕾等[22]制備CIRI 大鼠模型，并于造模前分別灌胃10、20、40 mg/（kg·d）的藏紅花素（連續7 d）進行預處理。結果顯示，該成分能顯著改善CIRI 大鼠的神經元病理學改變并減少神經元凋亡，降低腦組織內IL-1β、IL-8、TNF-α等炎癥因子含量，下調cleaved caspase-3 與caspase-3、Bax與Bcl-2、p-JAK2 與JAK2、p-STAT3 與STAT3 的表達量比值。這表明藏紅花素可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來發揮抗炎作用，從而改善CIRI。

姜黃素是從姜科植物姜黃的根莖中提取的天然黃色多酚類化合物，具有抗炎、抗氧化、降血脂、抗腫瘤等多種藥理活性[23]。局灶性腦缺血（middle cerebral arteryocclusion，MCAO）模型是直接模擬CIRI 核心病理過程的動物模型[24]。高遷移率族蛋白B1（high mobilitygroup box 1，HMGB1）在腦缺血后的神經炎癥級聯反應中具有核心調控作用[25]。徐靜等[26]建立MCAO大鼠模型后，立即尾靜脈注射40 mg/kg 的姜黃素。結果顯示，該成分能顯著降低腦組織中IL-6、IL-1β、TNF- α、HMGB1 的表達水平，下調p-JAK2 與JAK2、p-STAT3 與STAT3 的表達量比值。這說明姜黃素可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來減輕炎癥反應，從而緩解CIRI。

甘草次酸是從甘草根部提取的天然化合物，具有抗炎、調節免疫、抗氧化等多種藥理活性[27]。Liang 等[28]構建MCAO 大鼠模型，并于造模前腹腔注射5、10、20mg/（kg·d）的甘草次酸（連續3 d）進行預處理。結果顯示，該成分能顯著上調腦組織中自噬關鍵因子LC3-Ⅱ的表達量和Bcl-2 與Bax 的表達量比值，降低JAK2、STAT3蛋白的磷酸化水平。這提示甘草次酸可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來增強細胞自噬，從而延緩CIRI進展。

紅景天苷是從紅景天根莖中提取的主要活性成分，具有抗氧化、抗菌、抗凋亡、保護神經等作用[29]。盛明等[30]制備MCAO大鼠模型，并在栓塞2 h 后立即腹腔注射50 mg/（kg·d）的紅景天苷（連續6 d）。結果顯示，經紅景天苷干預后，MACO大鼠神經功能評分和腦組織內神經元存活率均顯著升高，p-JAK2、p-STAT3 蛋白及Bcl-2mRNA的表達均顯著下調（P＜0.05）。這提示紅景天苷對CIRI 大鼠的保護作用可能與抑制JAK2/STAT3 信號通路有關。

雷公藤內酯醇是從雷公藤中分離得到的二萜類三環氧內酯化合物，具有抗炎、抗腫瘤、保護神經等作用[31]。吳潔等[32]復制CIRI 大鼠模型，并于造模前腹腔注射0.2、0.4、0.8 mg/kg的雷公藤內酯醇進行預處理。結果顯示，該成分能提高CIRI 大鼠缺血側皮質組織中Bcl-2蛋白的表達水平，降低Bax、TNF-α、IL-1β、cleaved caspase-3、HMGB1 蛋白的表達水平，并下調p-JAK2 與JAK2、p-STAT3 與STAT3 的表達量比值。這表明雷公藤內酯醇可能通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來減輕炎癥反應、抑制細胞凋亡，從而改善CIRI。

木犀草素廣泛存在于菊花、金銀花等傳統藥用植物中，具有抗菌、抗氧化、保護黏膜、調節免疫等作用[33]。呂明義等[34]以SD 大鼠為對象，經連續7 d 灌胃50、100mg/（kg·d）的木犀草素后制備MCAO 模型。實驗結果顯示，木犀草素能明顯降低大鼠腦組織中IL-6、IL-1β、TNF-α 的含量，上調Bcl-2 蛋白的表達，下調Bax、caspase-3、p-JAK2、p-STAT3 蛋白的表達。這提示木犀草素可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路，減輕炎癥并抑制神經元凋亡，從而發揮抗CIRI的作用。

3.1.2 中藥復方

活血榮絡方（雞血藤、石楠藤、生地黃、玄參、黃精、乳香、沒藥、川芎組成）具有活血化瘀、通絡止痛等功效，常用于IS 的治療。周穎璨等[35]制備MCAO大鼠模型，再以110 mg/kg 的活血榮絡方藥液灌胃（每天2 次，連續3d）。結果顯示，活血榮絡方組大鼠的神經功能缺損評分和腦組織中JAK2、STAT3 蛋白的表達水平均較模型組顯著降低（P＜0.05）。這表明活血榮絡方可能通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來促進神經功能恢復，從而發揮抗CIRI 的作用。

桃紅四物湯（桃仁、紅花、熟地黃、白芍、當歸、川芎組成）作為經典的活血調經方劑，具有活血化瘀、滋陰養血的功效以及顯著的神經保護作用。王慧芳等[36]以SD大鼠為對象，制備大腦中動脈閉塞/再灌注模型，造模24h 后分別灌胃4.5、9、18 g/（kg·d）的桃紅四物湯（連續灌胃7 d）。結果顯示，該方可顯著下調大鼠腦缺血側皮質組織中JAK2、STAT3、A1 型星形膠質細胞相關標志物C3 的表達，降低IL-6、IL-1β、TNF-α mRNA的表達水平，提高VEGF和A2 型星形膠質細胞相關標志物S100A10的含量，表明桃紅四物湯可能通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來活化A2 型星形膠質細胞分泌VEGF 以促進CIRI 后的血管新生，并介導星形膠質細胞A1/A2 表型的轉化，從而改善炎癥反應，發揮抗CIRI的作用。

黃角顆粒（大黃、水牛角組成）具有通腑泄熱、涼血解毒的功效，是治療CIRI 的效方之一。潘宋斌等[37]制備MCAO大鼠模型，在缺血再灌注前30 min 腹腔注射10g/kg 的黃角顆粒溶液。結果顯示，黃角顆粒組大鼠腦梗死面積和凋亡細胞數均較模型組顯著減少（P＜0.05），神經元細胞損傷程度明顯減輕，腦組織內p-JAK2、p-STAT3 蛋白的表達水平均顯著降低（P＜0.05）。這說明黃角顆粒可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路激活來改善CIRI。

3.2 中藥激活JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI

3.2.1 中藥單體

黃芪甲苷是一種從中藥黃芪根部提取的活性成分，具有增強免疫力、抗病毒、抗腫瘤、抗炎等多種藥理作用[38]。氧糖剝奪/復糖復氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R）細胞模型是體外模擬CIRI 的經典模型[39]。Xu等[40]構建OGD/R細胞模型并予10、30、60μg/mL 的黃芪甲苷處理24 h，結果顯示，該成分可顯著增強或上調OGD/R 細胞中SOD 的活性和p-JAK2、p-STAT3 的表達，降低丙二醛的活性并減少ROS的產生。同時，該團隊構建MCAO大鼠模型，并于再灌注后立即灌胃20 mg/kg 的黃芪甲苷，結果顯示，黃芪甲苷可明顯縮小大鼠的腦梗死體積，提高腦組織中JAK2、STAT3 蛋白的磷酸化水平。上述體外和體內研究均表明，黃芪甲苷可通過激活JAK2/STAT3 信號通路來抑制氧化應激，從而減輕CIRI。

銀杏內酯K是一種從銀杏葉中提取的二萜類化合物，具有抗炎、抗氧化、抑制細胞凋亡等作用[41]。Chen等[42]構建短暫性大腦中動脈閉塞小鼠模型，以3.5 mg/（kg·d）的銀杏內酯K連續灌胃14 d。結果顯示，該成分能顯著縮小小鼠腦梗死體積并改善其受損血腦屏障，上調小鼠腦組織中缺氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）、VEGF水平。同時，該團隊離體培養小鼠腦源性內皮細胞系（brain-derived endothelial cells.3，bEnd.3），并以10 μmol/L 的銀杏內酯K預孵育2 h 后行OGD 3 h，于復糖復氧24 h 后進行相關指標檢測。結果顯示，銀杏內酯K 能顯著提升OGD 組細胞中p-JAK2、p-STAT3、HIF-1α、VEGF蛋白的表達水平，促進血管腔形成。這說明銀杏內酯K可通過激活JAK2/STAT3 信號通路來促進血管新生和腦血流恢復，從而減輕CIRI。

山麥冬皂苷B 是一種從百合科植物山麥冬的干燥塊根中提取的甾體皂苷，具有抗腫瘤、抗氧化、調節免疫以及保護心血管等多種生物活性[43]。程瑾霞等[44]構建MCAO大鼠模型，分別于造模前10 min 和造模后2 h 尾靜脈注射10、20、40 mg/kg 的山麥冬皂苷B。結果顯示，40 mg/kg 的山麥冬皂苷B 能明顯減輕大鼠腦海馬區的病理改變，增加完整尼氏小體數量，顯著升高p-JAK2 與JAK2、p-STAT3 與STAT3 的表達量比值。這提示山麥冬皂苷B可通過激活JAK2/STAT3 信號通路、提高神經元存活率來緩解CIRI。

3.2.2 中藥復方

清腦滴丸（梔子、三七、冰片組成）具有清熱瀉火、活血宣竅的功效，主要用于治療缺血性腦血管疾病。張昕洋等[45]構建MCAO大鼠模型，于術后2 h 按0.15 g/kg 的劑量灌胃清腦滴丸，每隔12 h 給藥1 次，24 h 后處死大鼠。結果顯示，清腦滴丸可增加CIRI 大鼠的神經元存活數量，提高神經功能評分，上調梗死側海馬區內p-JAK2 與JAK2、p-STAT3 與STAT3 的表達量比值。這提示清腦滴丸可通過激活JAK2/STAT3 信號通路、提高神經元存活率來發揮抗CIRI的作用。

4 結語與展望

CIRI 可引發炎癥反應、氧化應激、神經元凋亡等病理改變，上述改變與中樞神經JAK2/STAT3 信號通路失調密切相關。中藥通過多靶點協同作用調控JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI 時表現出雙向調節效應，這種矛盾既與中藥多成分、多途徑整合干預的作用特點相關，也與JAK2/STAT3 信號通路可通過抗炎、抗氧化、抑制細胞凋亡等不同機制來影響CIRI 病理進程有關。上述研究表明，一些中藥單體及復方可通過抑制JAK2/STAT3 信號通路來發揮抑制炎癥反應、增強自噬、抑制細胞凋亡等作用，如甘草次酸、雷公藤內酯醇、桃紅四物湯等；同樣，一部分中藥單體及復方也可通過激活JAK2/STAT3 信號通路來發揮促進血管新生、抗氧化應激、提高神經元存活率等作用，如黃芪甲苷、銀杏內酯K、清腦滴丸等。

JAK2/STAT3 信號通路可通過多基因調控網絡來參與神經系統的生理病理過程，其雙重角色（抑制/激活）取決于激活程度、細胞類型及微環境。未來的研究應更加注重多靶點、多通路之間的交互作用，通過高通量篩選、網絡藥理學、系統生物學等手段，揭示中藥在這些復雜網絡中的具體調控機制，為更有效、精準的治療策略開發提供科學依據。此外，中藥改善CIRI 的分子機制研究已在基礎實驗階段取得了顯著進展，但臨床研究仍較為欠缺，且安全性和臨床適應證尚不明確，因此開展高質量、多中心、大樣本的臨床試驗十分必要。目前，中藥通過靶向調控JAK2/STAT3 信號通路改善CIRI 的研究已顯示出明顯優勢及較廣的臨床應用前景，后續應繼續深入探索，積極促進研究成果的臨床轉化。