综述:解码STAT3:高氧性肺损伤认知与治疗的新前沿

【字体: 时间:2025年09月05日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  这篇综述系统阐述了信号转导和转录激活因子3(STAT3)在高氧性肺损伤(HLI)中的双刃剑作用,揭示了其通过调控炎症(IL-6/JAK/STAT3)、氧化应激(ROS/NOX1)和凋亡等核心机制参与肺泡上皮细胞(AECs)与血管内皮细胞(PECs)损伤或保护的过程,为开发多靶点治疗策略提供了理论依据。

  

STAT3结构、功能与信号通路

STAT3蛋白由770个氨基酸组成,包含卷曲螺旋域(CCD)、DNA结合域(DBD)和SH2域等关键结构。其激活依赖酪氨酸磷酸化,形成二聚体后入核调控靶基因。除磷酸化外,乙酰化、甲基化和SUMO化等翻译后修饰动态调节STAT3活性。JAK、MAPK、S1P和IL-6等分子通过不同途径激活STAT3,而miR-16/17/214等非编码RNA可靶向抑制STAT3表达,形成复杂调控网络。

STAT3激活促进高氧性肺损伤

在高浓度氧(FiO2 ≥ 50%)暴露下,STAT3通过三条核心通路加剧损伤:

  1. 1.

    ROS/JAK/STAT3轴:高氧通过抑制线粒体电子传递链和激活NADPH氧化酶(NOX1)产生活性氧(ROS),进而激活JAK2/STAT3通路,导致肺泡细胞死亡。

  2. 2.

    IL-6/JAK/STAT3炎症循环:巨噬细胞分泌的IL-6通过经典/反式信号激活STAT3,上调TNF-α等促炎因子,促进肺泡简化(BPD模型)和纤维化。

  3. 3.

    miRNA-STAT3反馈环:高氧下调miR-214和miR-21,解除对STAT3的抑制,而lncRNA H19通过竞争性结合miR-17进一步放大STAT3信号。

STAT3激活对高氧性肺损伤的保护作用

STAT3的保护效应具有细胞特异性:

  • 上皮细胞:IL-6通过经典信号激活STAT3,上调表面活性蛋白B(SP-B)和抗凋亡蛋白Bcl-2,维持肺泡稳定性。IL-22/STAT3轴则通过减少中性粒细胞浸润缓解损伤。

  • 内皮细胞:血红素加氧酶-1(HO-1)与STAT3形成正反馈环路,抑制caspase-3并促进血管修复。间充质干细胞(hUC-MSCs)通过JAK/STAT3降低内皮通透性,改善氧诱导的肺动脉重塑。

STAT3双重调控的启示

其双向作用可能源于:氧浓度/暴露时间差异(短期保护vs长期损伤)、发育阶段(新生儿vs成人)、细胞类型(上皮细胞促凋亡vs内皮细胞抗炎)以及上游信号(促炎性MAPK vs抗炎性IL-22)。

治疗挑战与展望

现有STAT3抑制剂(如S3I-201、WP1066)面临选择性差、生物利用度低等问题。未来可探索吸入给药、纳米载体或PROTAC技术,结合miRNA疗法实现精准干预。临床转化需解决两大瓶颈:开发预测性生物标志物(如IL-6R/gp130比值)和建立人源化模型(类器官或器官芯片)验证靶点。

(注:全文严格依据原文缩略语和符号规范,如O2?、H2O2等,未新增未引用结论。)

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