Janus激酶3在臨床應(yīng)用中的研究與進(jìn)展

姜盼盼，王顯紅，董昌宏，包燕霞，權(quán)金星

（1.寧夏醫(yī)科大學(xué)，寧夏銀川 750004；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅蘭州 730030；3. 甘肅省人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，甘肅蘭州 730000）

Janus 激酶3（janus kinase 3, JAK3）是非受體酪氨酸激酶JAK 家族中唯一與細(xì)胞因子受體γc 鏈相關(guān)聯(lián)的家族成員[1]，在細(xì)胞的生長、存活、發(fā)育、分化、增殖、凋亡及免疫調(diào)節(jié)方面起重要作用[2]，新的研究發(fā)現(xiàn)，除造血細(xì)胞，JAK3 也與血管細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞密切相關(guān)，JAK3 過表達(dá)誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞增殖[3]，因此，進(jìn)一步探討JAK3 與糖尿病、高血壓等引起的增生性血管改變的相關(guān)性及機(jī)制是必要且可行的。

1 JAK3概述

1.1 JAK3的結(jié)構(gòu)

JAK 家族由4 個(gè)成員組成：JAK1、JAK2、JAK3、TYK2。JAK1、JAK2 和TYK2 廣泛表達(dá)，與獨(dú)特的、大部分不重疊的受體鏈非共價(jià)結(jié)合，JAK3 表達(dá)局限，過去被認(rèn)為僅限于造血譜系，且僅與常見的γ 鏈（γc）相關(guān)，后續(xù)有研究發(fā)現(xiàn)其是調(diào)節(jié)造血細(xì)胞發(fā)育、細(xì)胞代謝發(fā)育、免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵介體[4-5]。根據(jù)其主要序列，最初從羧基末端開始分為7 個(gè)高度保守的JAK 同源結(jié)構(gòu)域（JH1-7），隨后被組分為4 個(gè)功能域[6]。這些不同功能域的行使功能不同。JH1 作為其羧基末端催化激酶的結(jié)構(gòu)域由JAK 同源假激酶（JH2）域調(diào)節(jié)[7]。JAK3 氨基端FERM 和SH2 結(jié)構(gòu)域促進(jìn)JAK 與細(xì)胞因子受體的結(jié)合，而JAK 與細(xì)胞因子結(jié)合后形成一個(gè)活躍的信號復(fù)合物，發(fā)揮重要作用[8]。

1.2 JAK3相關(guān)信號通路

在各個(gè)系統(tǒng)中，JAK3 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)均通過JAK/STAT 途徑發(fā)生，這一途徑通過JAK3 與細(xì)胞因子受體結(jié)合而被激活，使STAT 蛋白募集并將其磷酸化，STAT 轉(zhuǎn)錄因子經(jīng)歷二聚化后轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)[9]。

自身免疫性疾病的發(fā)生與細(xì)胞因子密切相關(guān)，其中狼瘡性腎炎是一種病因不明的復(fù)雜的慢性自身免疫性疾病，細(xì)胞因子作為狼瘡性腎炎發(fā)生的關(guān)鍵因素，JAK/STAT 通路作為重要途徑介導(dǎo)細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[10]。CP-690，550 與JAK3 的三磷酸腺苷特異性阻斷JAK3/STAT 通路，作為一種JAK3 抑制劑，可有效地抑制體液免疫及細(xì)胞免疫，目前已批準(zhǔn)應(yīng)用治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和預(yù)防器官移植排斥反應(yīng)[11-12]。RIPOLL 等[10]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)JAK3/STAT途徑可促進(jìn)小鼠腎臟的炎癥進(jìn)展，CP-690，550 可靶向抑制JAK3，從而減緩狼瘡性腎炎的進(jìn)程，CP-690，550 可能成為治療狼瘡性腎炎和其他自身免疫性疾病的新藥物。

皮膚T 細(xì)胞淋巴瘤主要特征是惡性T 細(xì)胞在慢性炎癥微環(huán)境中的增殖，其具體病因?qū)W并未完全明確，非編碼microRNA-22（miR-22）作為一種新的轉(zhuǎn)錄后調(diào)解因子，在T 細(xì)胞淋巴瘤惡性T 細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，miR-22 在惡性T 細(xì)胞中的低表達(dá)是通過異常的JAK3/STAT 通路對miR-22 轉(zhuǎn)錄的抑制，STAT5 和STAT3 與miR-22HG 啟動(dòng)子中的一個(gè)STAT結(jié)合基序結(jié)合并下調(diào)該基因表達(dá)，因此抑制JAK3-STAT3/STAT5 途徑使miR-22 表達(dá)上調(diào)可作為T 細(xì)胞淋巴瘤治療的靶標(biāo)[13]。T 細(xì)胞淋巴瘤中miR-21 在皮膚和外周血中異常表達(dá)，在惡性T 細(xì)胞中具有抗凋亡特性。JLINDAHL 等[14]發(fā)現(xiàn)，miR-21 在T 細(xì)胞淋巴瘤中由IL-2 和IL-15 細(xì)胞因子誘導(dǎo)，并在惡性T細(xì)胞中受STAT5 調(diào)節(jié)，而JAK3 抑制劑可以抑制miR-21 的表達(dá)。

2 JAK3生物學(xué)功能及臨床應(yīng)用

JAK3 屬于一種分子量相對較大的蛋白質(zhì)，具有1 100 多個(gè)氨基酸，表觀分子量為120～140 kD。人類JAK3基因位于19p13.1 染色體上，鼠類位于8 號染色體上，哺乳動(dòng)物、鳥類、魚類也有發(fā)現(xiàn)JAK3基因，其三維結(jié)構(gòu)目前尚不明確[15]。在常染色體隱性遺傳聯(lián)合嚴(yán)重免疫缺陷患者中JAK3 缺乏癥首次被發(fā)現(xiàn)，其機(jī)制是JAK3基因突變引起常染色體隱性T-B+NK 表型[16]。

2.1 JAK3與自身免疫性疾病

JAK3 突變通過JAK/STAT 途徑引起信號異常激活對于自身免疫性疾病至關(guān)重要。JAK3 抑制劑已成為治療許多自身免疫性疾病有效的藥物療法。

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種病因不明的慢性炎癥性自身免疫性疾病。其特征在于存在類風(fēng)濕因子和抗瓜氨酸肽抗體[17]。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中滑膜關(guān)節(jié)發(fā)生的總體變化包括金屬蛋白酶基因表達(dá)水平的升高，這些變化組成類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)生過程的關(guān)鍵部分[18]。正常情況下，JAK/STAT 途徑反映其負(fù)調(diào)節(jié)因子的影響，如激活STAT 的細(xì)胞因子信號通路抑制因子及蛋白抑制劑[19]。MALEMUD 等[19]發(fā)現(xiàn)在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中，這兩種調(diào)解因子失調(diào)使JAK3/STAT 信號持續(xù)激活導(dǎo)致基質(zhì)金屬蛋白酶基因表達(dá)水平的升高、軟骨細(xì)胞的凋亡頻率增加，以及滑膜組織的顯著“抗凋亡性”。BORIE 等[20]在嚙齒類動(dòng)物中的多項(xiàng)研究結(jié)果驗(yàn)證多種JAK3 抑制劑抑制免疫的作用，循證醫(yī)學(xué)的證據(jù)表明托法替尼作為美國FDA 首個(gè)批準(zhǔn)的選擇性JAK3 激酶抑制劑，在用生物制劑治療失敗的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者中應(yīng)用其均有臨床效果和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[21]，目前世界上已經(jīng)開發(fā)了幾種對JAK 酶具有不同選擇性的JAK 抑制劑，以及多種口服的多細(xì)胞因子抑制劑靶向治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[22]。ELWOOD 等[23]發(fā)現(xiàn)在關(guān)節(jié)炎模型大鼠中使用選擇性JAK3 抑制劑藥物不影響造血作用，這將會(huì)成為治療如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等慢性疾病的關(guān)鍵一步。

多發(fā)性硬化癥是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的一種慢性炎癥性脫髓鞘疾病，屬于自身免疫性疾病。樹突狀細(xì)胞作為抗原提呈細(xì)胞，可誘導(dǎo)幼稚T 細(xì)胞活化，耐受性未成熟的樹突狀細(xì)胞（tolDC）可以誘導(dǎo)效應(yīng)T 細(xì)胞的凋亡，JAK3 對樹突狀細(xì)胞的成熟和耐受性起著至關(guān)重要的作用，JAK3-/-DC 則不能誘導(dǎo)T 細(xì)胞的增殖[24-25]，這也就意味著JAK3 抑制劑可能成為治療多發(fā)性硬化癥的一個(gè)潛在靶標(biāo)。ZHOU 等[26]發(fā)現(xiàn)，BD750 作為JAK3/STAT5 抑制劑其作用與CP-690，550 相似，誘導(dǎo)的tolDC 在體內(nèi)和體外抑制促炎性T 細(xì)胞免疫，BD750 和tolDC 為多發(fā)性硬化癥和其他自身免疫性疾病提供了進(jìn)一步的治療選擇。

隨后有研究發(fā)現(xiàn)，依賴于JAK3 的細(xì)胞因子信號通路在巨細(xì)胞動(dòng)脈炎的發(fā)生中起關(guān)鍵作用，選擇性JAK3 抑制劑可能成為治療急性和慢性大血管炎的一種新藥物[27]。

2.2 JAK3在腫瘤中所扮演的角色

非小細(xì)胞肺癌在肺癌中占85%～90%，NSCLC中腺癌和鱗癌是兩個(gè)主要亞類[28]，NSCLC 可以利用免疫檢查點(diǎn)如程序性細(xì)胞死亡（PD-1）/程序性細(xì)胞死亡配體（PD-L1）途徑逃避細(xì)胞免疫。阻斷該途徑的抗體為治療NSCLC 提供了新的治療方法[29]。在肺癌患者中鑒定出JAK3p.v7721 種系突變，在體外實(shí)驗(yàn)中，JAK3 突變促進(jìn)PD-L1 表達(dá)，在JAK3 突變的臨床腫瘤標(biāo)本中，PD-L1 的陽性率也顯著增加[30]。因此，有部分NSCLC 可能獲益于抗PD-1 治療的JAK3 種系激活突變。

頭頸部鱗狀細(xì)胞癌是一種常見的高度惡性腫瘤，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者預(yù)后差，生存率低。有研究證實(shí)趨化因子受體7（CCR7）在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞和轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中高表達(dá)，促進(jìn)了淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移[31]，CCR7 上調(diào)增加頭頸部鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。已有研究[32]表明，JAK3 磷酸化后參與前列腺癌和乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。ZHANG等[33]發(fā)現(xiàn)CCR7 可誘導(dǎo)JAK3 激活，JAK3 激活顯著參與頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的侵襲和轉(zhuǎn)移，因此對CCR7 信號介導(dǎo)途徑及JAK3 激活的抑制，為頭頸部鱗狀細(xì)胞癌提供了新的治療靶標(biāo)。

研究發(fā)現(xiàn)，在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中，10%～16% T 細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病患者JAK3 發(fā)生突變，野生型JAK3 和突變型JAK3 競爭結(jié)合共同的γ鏈，抑制其突變型JAK3 致癌潛能，在JAK3 突變的T 細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病患者中有三分之一的攜帶2 個(gè)JAK3 突變，其中一些是單等位基因，另一些則是雙等位基因，這些JAK3 雙突變體表現(xiàn)出更高的激活作用，不受野生型JAK3 表達(dá)的影響[34]。已有報(bào)道，JAK3基因在不同類型的白血病如急性淋巴細(xì)胞白血病、急性巨核細(xì)胞白血病、少年骨髓單核細(xì)胞白血病患者中表現(xiàn)出突變,突變常表現(xiàn)為激活，但活化機(jī)制尚不清楚[35]?？傊?，JAK3 可能是各種血液惡性腫瘤治療的新的靶標(biāo)。

除此之外，JAK3 突變與透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[36]。在宮頸癌中，人乳頭瘤病毒相關(guān)宮頸癌細(xì)胞表達(dá)白細(xì)胞介素2（IL-2），IL-2激活增加JAK3 和STAT5 磷酸化，促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖[37]。

2.3 JAK3在血管平滑肌細(xì)胞中的作用

JAK3 在血管平滑肌細(xì)胞中的研究相對較少。平滑肌細(xì)胞增殖引起的血管重塑是許多血管疾病的常見過程，例如動(dòng)脈粥樣硬化、血管瘤、移植后的血管病變、血管成形術(shù)后再狹窄等[1]，平滑肌細(xì)胞增殖的機(jī)制尚未完全明確。已有研究證實(shí)JAK3 參與腎纖維化、血管鈣化、心肌缺血和再灌注損傷的進(jìn)展[38-39]。研究發(fā)現(xiàn)，在體外血小板生成生長因子-BB（PDGF-BB）以及在體內(nèi)血管損傷后的內(nèi)膜血管平滑肌細(xì)胞誘導(dǎo)JAK3 的表達(dá)，過表達(dá)的JAK3 誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞的增殖，敲除JAK3 可減少損傷誘導(dǎo)的新內(nèi)膜形成并抑制平滑肌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能是通過激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3（STAT3），以及c-Jun N端激酶（JNK）來促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖，JNK 作為生長因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長、分化、凋亡及炎癥反應(yīng)[40]，阻斷JNK 可抑制平滑肌細(xì)胞增殖從而抑制損傷誘導(dǎo)的新內(nèi)膜形成[41]。除此之外，JAK3 還可以影響血管重構(gòu)期間平滑肌細(xì)胞存活，JAK3 可增強(qiáng)Bcl-2 表達(dá)抑制Bax，阻止Caspase 裂解阻礙程序性細(xì)胞死亡，從而促進(jìn)SMC 存活。炎癥也作為血管重塑的一個(gè)重要原因[42]，JAK3 參與IL-6 介導(dǎo)的誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和IL-8 誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化性[43-44]，因此靶向JAK3 活性可能是治療血管增殖性疾病的有效方法。

2.4 JAK3在代謝中的作用

MISHRA 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，JAK3 在肥胖相關(guān)的代謝綜合征中也發(fā)揮重要作用，慢性低度炎癥在肥胖人群的代謝惡化中起關(guān)鍵作用。JAK3 的喪失導(dǎo)致體重增加、全身性慢性低度炎癥、血糖動(dòng)態(tài)平衡受損、高胰島素血癥、肝臟脂肪變性等代謝綜合征[46]。其機(jī)制是JAK3 降低人腸上皮細(xì)胞Toll 樣受體（TLRs）的表達(dá)和激活水平，TLRs 在炎癥介導(dǎo)的胰島素抵抗以及脂肪細(xì)胞、肝細(xì)胞、免疫細(xì)胞相關(guān)的代謝中發(fā)揮重要作用[47]。

3 結(jié)語

JAK3 在免疫、腫瘤、血管、代謝等方面發(fā)揮重要作用，因此研究開發(fā)出特異性的JAK3 抑制劑為免疫性疾病提供候選藥物及腫瘤治療靶向藥物，且有望為預(yù)防和治療血管增殖性疾病、肥胖、高血壓、糖尿病等代謝相關(guān)疾病提供新的思路及治療靶點(diǎn)。