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2023年4月5日发(作者:客房服务员英文)

分子诊断与治疗杂志2015年5月 第7卷第3期J Mol Diagn Ther,May 2015,Vo1.7 No.3

细胞因子信号转导抑制因子(socs)与免疫调节

黄元兰 闰伟・付兆强 邓安梅

[摘要] 细胞因子信号转导抑制因子(suppressor of cytokine signaling,SOCS)是一类可由多种细

胞因子诱导产生,又能通过多种途径对细胞因子的信号转导进行负向调节的蛋白质分子。众多研究发现

SOCS蛋白家族是一个非常重要的可以负向调节JAK/STAT信号通路的分子家族。本文将着重阐述介绍

SOCS家族在炎症和自身免疫性疾病中的作用。

[关键词]SOCS;固有免疫;炎症

The suppressor of cytokine signaling and immunoregul ̄ion

HUANG Yuanlan ,YAN Wei ,FU Zhaoqiang ,DENG Anmei

(1.Clinical Laboratory,The Four Five Five Hospital of PLA,Shanghai,China,200052;2.Laboratory

Department of Changhai Hosfital,Shanghai,China,200052)

【ABSTRACT】The suppressor of cytokine signalling is a protein family which can be induced by

various cytokines.But,it Can negatively regulate the signal transduction of the cytokines through a variety of

ways.Many studies were found that the SOCS family played an important role in negatively regulating the

JAK/STAT signalling pathway.In this review,we will introduce the relationship between the SOCS and

inflammation.autoimmune diseases.

【KEY W0RDS】 SOCS;Innate immune;Inflammafion

细胞因子在骨髓细胞及淋巴细胞的发育、分

化以及发挥功能等几个方面起着重要的作用。如

白介素、干扰素以及造血生长因子等能活化JAK

的信号转导以及促进STAT通路的转录[1-2]。在

JAK/STAT信号通路中。细胞因子的结合可以导

致受体的低聚反应从而启动JAK激酶(JAK1,

JAK2,JAK3以及Tyl(2)的活化。而CIS/SOCS(细

胞因子信号通路阻抑蛋白家族)是其中重要的调

节细胞因子信号通路的蛋白质家族[3-5]。CIS是这

个家族中第一个被发现的细胞因子诱导的含有

SI-I2区域的蛋白成员[ .研究者认为CIS是由

EPO(红细胞生成素)诱导出来的具有调节早期基

基金项目:国家自然科学基金(81273282,811070263)

作者单位:1.中国人民解放军第四五五医院检验科,上海200052

2.长海医院检验科.上海200052

通讯作者:又 安参差的拼音怎么读 梅.E-mail:amdeng70@163.corn

・综 述・

因功能的分子。报导指出CIS是STAT5信号通路

的负反馈调节因子,它可以通路其SH2结构区与

细胞因子受体的磷酸氨基酸残基结合。从而掩盖

STAT5的结合位点。已有CIS转基因小鼠的体内

实验指出.CIS是一个非常特异的STAT5的负向

调节因子 。这个家族的第二个成员是由3个不同

的研究小组通过不同的方法验证到。并为之命名

SOCS1(细胞因子信号通路阻抑蛋白1)或JAB

(JAK结合蛋白)[。, ]。研究指出该SOCS1分子可

以与JAK激酶相结合进而极强地抑制JAK酪氨

酸激酶的活性。与此同时,众多的研究发现SOCS

蛋白家族是一个非常重要的可以负向调节JAK/

分子诊断与治疗杂志2015年5月 第7卷第3期J Mol Diagn Ther,May 2015,Vo1.7 No.3

STAT信号通路的分子家族。除此之外,最新的基

因缺陷小鼠研究还指出SOCS蛋白家族在免疫功

能、动脉粥样硬化、代谢性疾病以及肿瘤中也起着

的调控作用[to-16]。本文将着重阐述介绍SOCS(细

胞因子信号抑制蛋白)家族与炎症和自身免疫之

间的相互作用。

1 ClS/SOCS家族

CIS/SOCS家族是一组胞内蛋白.是由细胞分

泌产生却能反馈性抑制细胞因子信号转导的负向

调节因子。该家族由8个成员所组成:分别是CIS、

SOCS1、SOCS2、SOCS3 SOCS4、SOCS5、SOCS6和

SOCS7。它们有着相似的结构,都包括中央的SI-I2

结构域.长度和序列可变的氨基端结合区以及称

之为SOCS盒含有约40个氨基酸残基的羧基端

保守序列即CH结构域["]。Yasukawa[地]等指出

SOCS1和SOCS3都可以通过KIR(N一未端的激酶

抑制结构)直接抑制JAK酪氨酸激酶的活性。

Sasaki[19]等指出SOCS3结构中SH2区域对JAK

激酶的活化没有很高的亲和力,而反过来,SOCS3

蛋白中的KIR(激酶抑制结构)却与JAK2有着较

高的亲和力。SOCS3相结合的受体可以活化

STAT3.因此SOCS3对STAT3有着较为特异的抑

制作用,此外.在受到IL.12活化后.SOCS3还能

抑制STAT4的活性[ 。SOCS1和SOCS3不仅可

以抑制STAT活性,还能抑制其它信号通路,如

Ras/ERK.以及PI3K从而影响细胞的增殖、分

化和凋亡等[2o]。经细胞因子或生长因子刺激后,

SOCS3酪氨基酸磷酸化,而Y221受到磷酸化的

SOCS3作用可以与P120一RasGAP相互作用,从而

促进了ERK的活化。虽然SOCS蛋白可以抑制生

长因子的反应性,然而经磷酸化SOCS3却能通过

Ras通路保证细胞的存活以及增殖[21]。

2 SOCS与炎症的关系

2.1 SoCSl与组织炎症

SOCS1是机体炎症反应的重要调节因子。早

期正常的小鼠将SOCS1敲除3周后可发现生长

停滞及死亡现象,同时出现外周T细胞的活化,肝

脏的坏死以及主要器官中巨噬细胞的浸润 。此

外Alexander等研究指出SOCS1敲除小鼠对IFN ̄/

信号通路出现了高敏反应从而导致小鼠出现炎症

继而死亡 如果SOCS 小鼠中的IFN ̄/基因或是

IFN7受体基因缺失的话,则新生小鼠的死亡率则

会大大降低[ 。Tanaka等[23]通过分析T细胞特异

性SOCS1敲除小鼠实验证实SOCS1是一个极为

重要的T细胞负向调节因子。经特异性敲除的小

鼠出现了各种炎症性疾病以及IFN ̄/水平的高表

达。此外,还有报导指出SOCS1可以通过调节固

有免疫细胞和非免疫细胞来抑制炎症反应。Torisu

等通过研究肝脏特异性SOCS1敲除小鼠发现肝细

胞中SOCS1基因的缺失可以促进凋亡信号通路的

活化(包括STAT1和JNK信号通路)从而引起

ConA(伴刀豆球蛋白A)诱导的肝炎 。NKT细胞

中SOCS1基因的缺失可以出现I型NKT细胞的

大量减少.Ⅱ型NKT细胞的增多从而引起ConA

(伴刀豆球蛋白A)诱导的肝炎。然而SOCS1缺失

小鼠中I型NKT细胞与Ⅱ型NKT细胞之间产平

衡机制则有待研究和阐述。除此之外,研究还发现

巨噬细胞中SOCS1缺失可引起机体对LPS的高

度反应性[ .DC细胞SOCS1缺失可以促进Thl

细胞的超活化从而引起狼疮样自身免疫性疾病以

及抗肿瘤免疫反应[舫 ]。Chinen等[m]指出SOCS1

通过调节抑制前列腺素E一2(PGE2)介导的DC以

及巨噬细胞从而在肠道免疫平衡中起着重要的作

用。研究指出SOCS1/Rag2敲除的新生小鼠虽然

不会立即死亡.但是在其2—6个月之后就会出现

严重的结肠炎.析其原因主要是由于PGE.2介导

的抗炎性机能的损伤。有报导指出PGE2能通过

C—Fos来抑制NF—KB的活化从而阻抑了TLR信号

通路 。而SOCS1缺失的DC细胞中该抑制系统

受到损伤导致了STAT1的超活化。此外,还有报

导指出SOCS1还参与了糖皮质激素介导的

STAT1抑制机制[ ]。

2.2 SOCS1与感染

结核杆菌感染后SOCS1水平明显增高且其对

IL.12的反应性降低从而引起巨噬细胞分泌IFN一入

的能力受损。在感染早期,巨噬细胞中表达的

SOCS1以IFN一入依赖的方式阻碍了结核杆菌的清

除。而另一方面,非巨噬细胞中表达的SOCS1则

保护机体使其免受感染诱导的炎症反应I31]。同样

地,机体在受到刚地弓形虫感染后,SOCS1的表达

也增高。丙型肝炎病毒核心蛋白能通过与GclqR

补体受体相互作用从而启动SOCS1的表达[ 。以

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上这些研究都表明巨噬细胞经各种病毒感染后可

以诱导SOCS1的表达进而抑制TLR信号通路,减

少IL.12的分泌以及降低IFN一入的反应性。这是各

种病原微生物躲避宿主免疫一个重要的机制。

2.3 SOCS3调节IL一6介导的抗炎和促炎反应

SOCS3在固有免疫炎症中的作用机制较为复

杂。Yasukawa等 研究发现SOCS3缺陷小鼠巨噬

细胞可以促进STAT3的抗炎效应从而减少炎症

因子的产生从而能使小鼠不患内毒素血症。此外

研究还发现巨噬细胞特异的SOCS3敲除小鼠可

以降低IL.12的反应性从而更易患弓形虫病。

SOCS3在抑制IL一6信号通路促进机体对控制刚

地弓形虫感染的免疫反应中起着重要的作用 。

研究还发现。造血细胞中SOCS3缺陷的小鼠在成

长过程中更易患致命性炎症性疾病,并在关节中

出现大面积的病理组织的改变以及IL.6表达的增

高[ 。总得来说SOCS3对机体的炎症反应既可以

发挥抗炎作用也具有促进炎症反应的效应.这种

选择效应主要依赖于IL.6在机体中起着促炎或是

抗炎作用。

3 SOCS与固有免疫

机体对病原微生物的免疫作用通常可以分为

固有免疫与获得性免疫两种。而固有免疫则可以

通过各种途径非特异性的防御各种入侵的病原

体。TLR信号通路就可以在机体受到病原体入侵

时启动自身的固有免疫反应从而清除相应的病原

体。而这一作用机制应受到严密的调控以防止过

度的炎症反应对机体造成的损伤。

3.1 SOCS1与TLR信号通路

有研究表明。SOCS1缺陷小鼠对LPS呈现高

反应性和敏感性从而导致肿瘤坏死因子(TNF)及

IL.12的产生增高[蚓。众所周知。IFN. 是内毒素休

克一个非常重要的调节因子。而在SOCS1敲除的

小鼠中体内注射LPS后,发现自然杀伤细胞(NK

细胞)及T细胞分泌IFN一 急剧增加致小鼠发生

内毒素休克E 。另有研究报道 '鹪j,SOCS1 小

鼠中巨噬细胞,树突状细胞以及成纤维细胞与

Toll样受体配体结合反应后分泌的促炎症因子如

TNF.IL.12。IFN. 以及NO水平增高。目前,对

SOCS1抑制细胞因子产生分泌的机制也有了较多

的报导和研究。如SOCS1可以直接作用于TLR—

NF—KB信号通路,它可以与NF—KB的亚基p65结

合并促进p65的泛素化从而使p65降解。Mal是一

类具有介导特定TLR功能的含有TIR结构域的

衔接蛋白,Mansell等[∞]采用基因转染技术发现

SOCS1能对Mal信号进行调控,它通过与BTK激

素相互作用,使Mal发生泛素化及酪氨酸磷酸化

并促进Ma1分子的降解,抑制了Mal依赖的p65

磷酸化及NF.KB的活化最终起到抑制多种致炎性

细胞因子的分泌。此外,SOCS1还能对MyD88非

依赖的信号进行调控,它通过抑制JAK/STAT信

号通路的活性来调节巨噬细胞的活化[∞ ]。TRIF

(TIR domain—containing adapter including INF—B)

是另一个含有TIR结构域的衔接蛋白,它能特异

性介导MyD88非依赖的信号途经。Toll受体通过

该信号通路能活化NF—KB以及干扰素调节因子

3(interferon regulator factor3,IRF3),从而诱导

INF—p的表达促使机体产生免疫反应。而反过来,

INF—B又能通过各种方式活化JAK/STAT1信号

通路。

3.2 SOCS3与TLR信号通路

IL一6是在众多炎症性疾病的发病过程中起重

要作用的促炎症因子。IL一10是具有潜在抗炎活性

的免疫调节因子,它可以经TLR信号通路抑制靶

基因的活化。SOCS3是巨噬细胞中一个非常重要

的诱导蛋白,LPS刺激后,SOCS3能通过Toll受体

调节IL.6和IL.10的活性[∞, 。现有的研究已知,

STAT3是调节1L.6和几一10生物学活性的一个重

要的因素,然而对于IL.6和IL一10为何有着截然

不同的生物学作用,尚没有相关报导。在正常情况

下,组织细胞内SOCS3的表达水平比较低,然而

在LPS刺激下,许多细胞因子如IL.10和IL.6迅

速诱导SOCS3的转录,且研究发现这种诱导效应

具有较为明显的组织和细胞特异性 。SOCS3能

与IL一6受体的亚基gpl30结合从而选择性抑制

IL.6信号通路.因此在IL一6的作用下.SOCS3能

够被短暂活化。相反,因SOCS3不能与IL—lO受体

结合,所以SOCS3对IL.10的反应较为持久。最近

的研究指出SOCS3持续活性可以抑制LPS诱导

的巨噬细胞产生IL一6和肿瘤坏死因子 柏-44]。我们

可以得出。STAT3持续活化对机体起着重要的抗

炎作用。而STAT3的瞬时活化则促进机体的炎症

反应。SOCS3则能通过与乙酰胆碱受体结合促进

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STAT3的活化从而抑制TLR信号的传导。STAT3

的超活化能抑制肿瘤细胞分泌NF.KB介导的趋化

因子和细胞因子从而阻断了机体的抗肿瘤免疫反

应[ 。总的来说,SOCS3主要通过调节STAT3的

活化来调控TLR信号通路。

3.3 SOCS与DC的活化

树突状细胞(dendritic cell,DC)是固有免疫与

获得性免疫的桥梁,是一种重要的抗原递呈细胞。

它们可以与受体结合捕获并递呈抗原,迁移至淋

巴器官并表达各种共刺激性分子以促进抗原特异

性细胞的活化。SOCS蛋白在DC的成熟及免疫应

答中起着重要的作用。GM—CSF是诱导未成熟DC

转化为成熟DC一个重要的细胞因子,而SOCS1

能通过TLR信号途径抑制GM.CSF的活化从而

调节DC的功能 。此外,SOCS1也可以负向调控

LPS和IL.4诱导DC的成熟。SOCS1在DC的发

育,成熟以及活化过程中都起着重要的作用。有研

究显示.SOCS1缺失小鼠更容易患系统性自身免

疫病[27]。SOCS3对DC介导的T细胞的分化起着

重要的作用。报导指出SOCS3转导的DC其细胞

表面表达低水平MHCI1分子和CD86分子。该类

细胞分泌高水平IL—l0,而IL一12。IFN一入和IL一23

p19的水平则较低。该研究还指出SOCS3转导的

DC可以有效地促进Th2细胞的分化[ 。往野生型

小鼠中注射SOCS3转导的DC可以抑制EAE(实

验性自身免疫性脑脊髓炎)——一种Thl7介导的

自身免疫性中枢神经系统疾病的发展。其根本原

因可能是SOCS3转导的DC一方面可以促进Th2

细胞的分化,另一方面它又能降低IL.23的产生,

抑制Th17的分化。

4 SOCS与炎症性疾病

有数据显示有许多自身免疫性疾病和恶性肿

瘤都是由炎症所引发,或者说因炎症而恶化。原发

性胆汁性肝硬化患者肝脏的炎性浸润是PBC发病

的一个重要因素[驰_,HCV的感染是HCC(肝细胞

癌)发病的一个主要原因[驯。研究还发现SOCS1

是PBC发病的机制的一个重要因素.而HCV感

染的患者其SOCS1的表达也发生的改变[15]。其肝

脏的损伤与STAT1的超活化及STAT3的低活化

有关。而降低SOCS1的表达可以促进STAT1的超

活化从而引起肝脏组织的炎症损伤最终导肿瘤的

发生。因此我们总结SOCS1可以通过抑制慢性炎

症损伤从而保护机体不受肿瘤的侵袭[50]。SOSC3

在肿瘤的发生、发展的过程中也起着一定的作用。

HCV感染的患者其癌组织中的SOCS3表达水平

下调,经研究发现SOCS3的下调可使STAT3发生

超活化从而诱导多种促肿瘤基因的表达最终促进

肿瘤的发生。

5结语

自1997年首次发现SOCS家族开始,在过去

的几十年中,对SOCS蛋白的结构和功能的研究

已有较多的报导。SOCS家族是一类由细胞分泌

产生却能反过来负向调节抑制细胞因子信号转导

的调节因子.它可以调控机体的免疫反应和炎

症。SOCS家族的各个成员参与了各种炎症和感

染.这为以后深入研究炎症性疾病以及与感染相

关疾病奠定了一定的基础。同时,SOCS分子可以

作为负向调节JAK—STAT信号通路的一个重要的

调节因子从而参与了许多疾病如自身免疫性疾

病。炎症和肿瘤的发生发展。因此对SOCS的深入

了解和研究可能为探寻自身免疫性疾病、肿瘤等

疾病的发病机理提供新的思路,进而更好地指导

临床治疗。

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