支气管哮喘（简称哮喘）是由多种细胞包括气道炎性细胞（如嗜酸粒细胞、T 细胞、肥大细胞、中性粒细胞）、结构细胞（如平滑肌细胞、成纤维细胞、上皮细胞等）和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。哮喘的病理基础是伴有细胞因子产生异常及气道内变态反应性炎症发生的一种免疫失衡性疾病，即Th1 型免疫反应减弱，而Th2 型免疫反应却异常增强。因此，调节Th1/Th2 反应失衡对哮喘有预防及治疗作用。
研究发现：多种信号转导系统介导各种细胞因子、炎性介质和黏附因子对机体的作用，其中白介素13 （interleukin-13 ，IL-13 ）激活的Janus 激酶（janus kinases ，JAK ）/ 信号转导及转录激活因子（signal transduction and activator of transcription ，STAT ）信号转导通路是目前的研究热点，是哮喘发病机制中的重要通路之一。该信号转导通路广泛参与细胞的增殖、分化、胶原合成及免疫调节等过程，介导多种细胞因子和生长因子的生物学作用。本文就JAK/STAT6 信号转导通路的特点及其在哮喘发病中的作用作一综述。
1 JAK/STAT6 信号转导通路的结构、功能及激活途径
1.1 JAK 的结构、功能及激活途径 JAK 是一种非受体型蛋白酪氨酸激酶，迄今为止，共发现有JAK1 、JAK2 、JAK3 和JAK4 四个家族成员，整个分子可分为7 个结构域（JH ）：JH1 位于羧基末端，具有激酶催化功能；JH2 与激酶功能相关，但不具有催化活性；JH3-JH7 的功能暂不明确；最保守的是JH4 ，整个家族成员中位于中心的18 个残基均相同，但无催化活性。C 端有2 个功能区，即激酶相关功能区和催化功能区，N 端调节JAK 与受体蛋白耦联的过程。
JAK 由细胞因子受体超家族活化，JAK/STAT6 信号转导通路主要由IL-13 直接激活，IL-13 与受体结合后，可诱导受体聚集，形成同源或异源二聚体，并影响与之耦联的JAK ，使之处于适当的空间位置，激活JAK 的自磷酸化.JAK/STAT6 信号转导通路被激活。
1.2 STAT6 的结构、功能及激活途径 STAT6 作为JAK 的底物，可将信号传递到核内以调节特定基因的表达。该基因位于人类染色体17q 11.1-22 上，可编码约850 个氨基酸长度的序列蛋白，相对分子质量为94 000 。STAT6 的第641 位氨基酸残基是酪氨酸，其磷酸化在IL-13 诱导的STAT6 的激活中起关键作用。SH2 （Src Homology 2 ）区域是STAT 家族的共有保守区，其激活不依赖DNA 结合区，可与IL-4 受体的磷酸化位点结合，也是STAT6 同源或异源二聚化结合的区域。STAT6 在胞质内作为单体形式存在，活化的STAT6 需进入核内起作用，此过程与其二聚化及丝氨酸的状态有关。Johnson 等提出了Importin/Ran 核输入作用模式，即STAT6 通过核孔复合体（nuclearpore complexes ，NPCs ）的主动转运进入细胞核。
STAT6 的激活途径主要为：IL-13 首先与IL-13R α1 链结合，IL-13R α1 链作为IL-13 作用于细胞的主要连接蛋白，募集IL-4R α 链使受体亚基二聚化，使配体与受体之间具有较高的亲和力，其胞浆尾部与JAK 激酶结合，进一步磷酸化JAK 激酶，同时受体复合物自身的酪氨酸残基也发生磷酸化，从而成为一些富含SH2 结构域分子的STAT6 的结合位点，STAT6 与受体结合而磷酸化激活，最后与IL-4Rα 脱离，通过SH2 结构域两个STAT6 分子相互作用而自身二聚化，形成同源二聚体进入细胞核内与目的基因的启动子结合，同其他转录因子相互作用以调控基因转录，诱导基因的表达。STAT6 通过细胞核内酪氨酸磷酸酶和（或）通过蛋白降解，使STAT6 脱磷酸化完成该信号转导的终止。
2 JAK/STAT6 信号转导通路诱发哮喘的病理机制
Xu 等研究表明：IL-13 是一种多效能免疫调节细胞因子，由激活的Th2 细胞产生，是由Ⅱ类细胞因子诱导的病理过程的关键诱导物，在哮喘的发病机制中起重要作用。IL-13 受体在呼吸道成纤维细胞、平滑肌细胞、上皮细胞、肥大细胞、B 细胞、单核巨噬细胞、嗜碱粒细胞、内皮细胞中均有表达，这与IL-13 作用的靶细胞具有一致性，而JAK/STAT6 信号转导通路主要由IL-13 直接激活，提示JAK/STAT6 信号转导通路的激活与哮喘密切相关。IL-13 与其相应受体结合，可引起STAT6 的磷酸化，诱导其特异性靶基因的表达，进而产生相应的生物学效应，这些效应包括哮喘的主要特征，如IgE 升高、嗜酸粒细胞浸润、黏液高分泌、气道高反应性、成纤维细胞增殖及胶原合成增加等。
2.1 JAK/STAT6 信号转导通路与Th2 优势应答的关系 JAK/STAT6 信号转导通路主要由IL-13/IL-4 激活，能诱导哮喘的Th2 优势应答。研究证实：Th2 细胞的激活依赖JAK/STAT6 信号转导通路，其机制主要为IL-13/IL-4 与IL-4R 结合可激活JAK/STAT6 信号通路，使STAT6 磷酸化并形成二聚体以转移到细胞核中，与靶基因的启动子元件结合，上调免疫相关性基因（如IgE 、IL-4R 、MHCⅡ 类分子、Eotaxin 、FcR 等）的表达，以调节免疫应答反应。体内实验证实当JAK/STAT6 信号转导通路激活时，小鼠肺泡灌洗液中IL-4 、IL-5 、IL-13 水平明显增高，呈现Th2 优势应答，并证实Th2 细胞活性程度与哮喘的严重性呈正相关。基因敲除实验也证明STAT6 缺陷小鼠其Th2 优势应答受抑制，并且无论采用IL-13 或IL-4 刺激，均不能诱导B 细胞产生IgE 。
2.2 JAK/STAT6 信号转导通路与T 细胞分化 JAK/STAT6 信号转导通路参与T 细胞的发育、Th2 分化及Thl/Th2 平衡的调节。其机制为激活的STAT6 通过上调GATA3 ，启动Th2 特异性基因下游区域的转录，以诱导CD4+T 细胞向Th2 功能分化。研究表明，GATA3 通过两种机制发挥作用：首先，IL-4/IL-13 通过活化Th2 细胞中的STAT6 以增强GATA3 的表达；其次，GATA3 的产生在Th1 细胞中受抑制。STAT6 和GATA3 在Th2 细胞分化中的作用已经通过STAT6 或GATA3 基因缺陷小鼠的研究得到证实。STAT6 缺陷小鼠其Th2 细胞发育受到严重阻断，表明STAT6 对Th2 细胞的发育是必须的。Jackson 等实验表明，IL-4 可通过上调细胞因子信号转导抑制蛋白（suppressor of cytokine signaling ，SOCS ）的表达，负反馈调节细胞因子诱导Th2 的分化作用。
2.3 JAK/STAT6 信号转导通路与气道重塑的关系
2.3.1 JAK/STAT6 信号转导通路与成纤维细胞增殖与活化 研究证实JAK/STAT6 信号转导通路与哮喘的气道重塑密切相关，而气道重塑的发生与气道成纤维细胞的增生及活化有关。研究证实IL-13 可剂量依赖性的介导气道成纤维细胞的增殖，IL-13 通过激活STAT6 ，诱发成纤维细胞血小板源性生长因子AA （platelet derived growth factor AA ，PDGF-AA ）的表达和分泌，PDGF-AA 再以自分泌及旁分泌的形式激活成纤维细胞中细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase ，ERK ）信号通路，引起细胞有丝分裂加强从而促进细胞增殖。PDGF-AA 引起细胞增殖的过程可被IL-1β 加强。该激活途径亦可导致成纤维细胞的活化，即成纤维细胞由静息状态转变为增殖/ 分泌表型，主要表现为增殖活跃、细胞因子分泌增加、细胞外基质（extracellular matrix ，ECM ）合成增加。活化的成纤维细胞可表达α 平滑肌肌动蛋白（alpha-smooth muscle actin ，α-SMA ），又称为肌成纤维细胞（myofibbroblast ，MF ），其合成ECM 的能力进一步增强。成纤维细胞的活化是气道重塑形成的关键步骤和核心环节。肌成纤维细胞还可与Th1 、Th2 细胞因子相互作用以调控嗜酸粒细胞趋化活性，并通过激活T 细胞、单核巨噬细胞参与慢性气道炎症。
2.3.2 JAK/STAT6 信号转导通路与成纤维细胞胶原合成 JAK/STAT6 信号转导通路被激活后，磷酸化的STAT6 形成二聚体进入细胞核内，与胶原基因启动子结合，从而诱导胶原基因的表达。Buttner 等研究发现：转录因子STAT6 经IL-13 激活后与胶原基因COL1A1 和COL1A2 启动子序列结合，诱发COL1A1 和COL1A2 的转录。McGaha 等通过研究STAT6 在IL-4 诱导的α2 工型胶原基因的启动子活性及mRNA 表达水平中的作用后，提出转录因子STAT6 活化可增加工型胶原的表达。其机制与早期生长反应因子-1 （earlygrowth response factor-1 ，Egr-1 ）和PDGF 基因的表达调控关系密切。
Egr-1 是一种锌指结构转录因子，活化的STAT6 进入细胞核后与Egr-1 协同作用，诱导PDGF 基因表达。Ingram 等的研究表明：在PDGF 、Egr-1 之间存在正反馈机制，即Egr-1 可促使PDGF 基因表达，而PDGF 反过来可进一步促进Egr-1 基因的表达。在哮喘患者气道活检组织中可检测到ERK1/2 的活性增高和Ⅰ型胶原的表达增加，由此可推断Egr-1 可诱导PDGF 基因表达，PDGF 通过激活ERK1/2 MAPK 信号转导通路导致胶原合成增加，而ERK1/2 的进一步激活亦可引起Egr-1 的表达增加。JAK/STAT6 信号转导通路被IL-13 激活，在诱导转录水平上对胶原基因的转录发挥重要的调控作用，并参与或改变哮喘气道重塑进程。进一步研究证实IL-13 基因缺陷小鼠成纤维细胞胶原合成障碍，不易出现气道重塑及肺间质纤维化。
3 干预 JAK/STAT6 信号转导通路对哮喘治疗的研究
3.1 基因治疗干预JAK/STAT6 信号转导通路 随着分子生物学技术的深入进展，应用基因敲除技术防治疾病成为目前医学研究的热点，而RNA 干扰技术（RNA interference ，RNAi ）是基因敲除的新方法，具有效率高、靶向性强的特点。JAK/STAT6 信号转导通路是重要的细胞因子信号途径，许多细胞因子或趋化因子通过JAK/STAT6 信号转导通路介导哮喘的发病。因此，利用RNAi 沉默JAK/STAT6 信号转导通路中的主要分子对哮喘的防治具有重要的意义。
Darcan-Nicolaisen 等研究发现采用滴鼻的方法给予小片段干扰RNA （small interferingRNA ，siRNA ）沉默卵蛋白（ovalbumin ，OVA ）致敏的BALB/C 小鼠哮喘模型中气道上皮细胞的STAT6 ，可明显减轻哮喘的主要症状，如气道炎症反应及气道高反应性。进一步研究发现其机制为STAT6 表达水平降低后气道内Th2 细胞因子产生受阻，进而抑制Th2 细胞的转化及肥大细胞、嗜酸粒细胞的活性。
王桂兰等研究证实IL-13/IL-4 只有与IL-4R 结合才能使JAK 磷酸化，进而激活JAK/STAT6 信号通路。遗传突变研究证实IL-4 受体的C 末端有3 个氨基酸对IL-4 诱导的信号传导起关键作用：121 精氨酸、124 酪氨酸和125 丝氨酸，上述位点被替换可产生高黏附性的IL-4R 拮抗剂（IL-4RA ），其具有IL-4Rα 链的绑定功能，但无激活JAK/STAT6 信号通路的功能。IL-4RA 基因转染可成功抑制哮喘模型中IL-4 和IL-13 诱导的STAT6 的激活，降低OVA 诱发的血浆特异性IgE 水平，并抑制哮喘模型肺部嗜酸粒细胞的浸润。
细胞因子信号转导抑制蛋白（suppressor ofcytokine signaling ，SOCS ）是JAK/STAT6 信号通路的负性调控机制，可通过抑制JAK 的磷酸化抑制JAK/STAT6 信号转导通路的活化。研究提示，过度表达SOCS 可抑制IL-4 介导的JAK/STAT6 信号转导通路的激活，进而抑制Th2 细胞的分化及功能。Moriwaki 等的研究进一步证实以siRNA 沉默哮喘小鼠的SOCS 基因，可明显增加小鼠的气道反应性及嗜酸粒细胞浸润，而过表达SOCS 则可明显延缓哮喘的进展。
3.2 药物治疗干预JAK/STAT6 信号转导通路 酪氨酸激酶磷酸化是IL-4/IL-13 诱导JAK/STAT6 信号转导通路激活的关键。STAT6 第641 位氨基酸是酪氨酸，其磷酸化可使STAT6 分子变为活性状态。一旦该位点发生突变，STAT6 将失去转录活性及DNA 的结合能力。酪氨酸酶抑制剂来氟米特（leflunomide ，LEF ）是一种新型异恶唑类免疫抑制剂，口服吸收后可在肝脏和肠壁内迅速代谢为丙二酸次氯酰胺（A77 1726 ），A77 1726 可抑制JAK/STAT6 信号转导通路中STAT6 第641 位点酪氨酸的磷酸化，从而阻断整个通路成为哮喘治疗的重要靶点。Gonzalez-Alvaro 等研究证实使用有效浓度的LEF/A77 1726 可阻断STAT6 的磷酸化，通过抑制JAK/STAT6 通路抑制成纤维细胞的增殖和活化，使胶原分泌减少，明显减轻气道重塑，并可减轻气道炎症反应和气道高反应性。
3.3 JAK/STAT6 信号转导通路新的潜在治疗靶点 除了阻断JA K/STAT6 通路中上游的IL-4 、IL-13 等刺激因子受体及STAT6 分子外，JAK/STAT6 信号转导通路的中下游还有几个潜在的治疗靶点：作为整个JAK/STAT6 信号转导通路的下游，磷酸化的STAT6 的SH2 结构域需同源二聚化，方可转移至核内与靶序列DNA 结合以调节基因转录。在这个过程中有两个靶点值得研究：一是抑制磷酸化的STAT6 结构域自身的二聚化，使STAT6 不能将有效信息传人核内；另一个靶点是阻断活化的STAT6 与核内靶序列结合。该方面的研究将成为以后JAK/STAT6 信号通路靶向阻断与哮喘治疗研究的热点及重点。
4 展望
综上所述，JAK/STAT6 信号转导通路在哮喘的发病机制中起着重要的作用，随着基础研究的深入，必将逐渐发现该通路调控的与哮喘发病相关的靶基因谱。目前针对该通路的干预性研究仍仅限于体外细胞培养及动物实验，但随着临床前干预研究资料的积累，各种针对JAK/STAT6 信号转导通路的治疗模式及策略必将为哮喘的治疗提供新的途径。
