強直性脊柱炎發病機制的研究進展

丁繁榮，姜萍，劉巍

(山東中醫藥大學，濟南250014)

強直性脊柱炎(AS)是一種慢性進行性免疫性疾病，其病理特征是骶髂關節的骨侵蝕、附著點炎及后期的骨性強直。AS的發病機制尚不明確，目前認為與遺傳、感染等因素有關。人類白細胞抗原B27(HLA-B27)是人類主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類分子，主要作用是向T細胞提呈內源性抗原。HLA-B27是最早發現的與AS相關的風險因素，90%的AS患者呈HLA-B27陽性，但這也表明HLA-B27并不能完全解釋AS的發病。隨后與AS風險基因關聯分析篩選發現存在非MHC區域的高風險基因，尤以內質網氨基肽酶1(ERAP1)和白介素23受體(IL-23R)為主。EARP1在抗原提呈中負責調整抗原肽長度，是APC激活免疫應答的重要一環；IL-23是促炎癥性細胞因子，主要促進Th17細胞增殖，而Th17細胞與免疫性疾病有密切關系，提示IL-23在AS發病中有重要作用。此外，炎癥性腸病(IBD)作為以AS為典型的脊柱關節病的常見關節外表現，二者間的相互作用也有很多研究報道，已有不少證據支持腸道免疫與AS發病有關?，F將AS發病機制的最新研究進展綜述如下。

1 HLA-B27在AS發病中的作用

MHC是免疫細胞識別自我和非我的關鍵組成分子，是免疫應答發生的重要成分。HLA-B27是MHCⅠ類分子，主要參與內源性抗原提呈，抗原肽經蛋白酶體降解為短肽后，肽段借助轉運蛋白從細胞質運輸到內質網與MHCⅠ類分子結合，以抗原肽-MHCⅠ類分子復合物的形式呈現在細胞表面，進而被特異性CD8+T細胞識別激活T細胞免疫應答。而在被運出細胞表面之前，內質網上組裝完成穩定的MHCⅠ類分子非常重要。HLA-B27異常會產生非正?？乖膹秃衔镞M而導致抗原錯誤提呈激活免疫應答，引發炎癥反應。HLA-B27引起AS發病的具體機制目前主要有3個假說。

1.1 HLA-B27的錯誤折疊 HLA-B27肽鏈的錯誤折疊或未折疊形式蛋白無法轉輸到細胞膜，累積在內質網上會導致內質網應激反應，即未折疊蛋白反應(UPR)，從而引發炎癥反應導致AS的發生。UPR主要由3個跨膜感受器啟動，分別為內質網跨膜激酶1(IRE1)、蛋白激酶樣內質網激酶(PERK)、活化轉錄因子6(ATF6)。目前認為，UPR影響炎癥介質產生主要有兩條途徑：IRE1的下游炎癥因子X-盒結合蛋白1(XBP1)和PERK通路誘導的細胞凋亡蛋白(CHOP)通過結合基因調節因子直接促進細胞因子的產生；IRE1和PERK通路能激活促炎癥轉錄因子(如AP-1、NF-κB等)調控白介素、腫瘤壞死因子α等炎癥因子的產生。

然而UPR并未得到證實，在AS患者腸道中雖然發現了HLA-B27的錯誤折疊，但并沒有激活UPR，反而出現自噬反應[1]。而Neerickx等[2]報道，在合并腸道炎癥的AS患者滑膜上未發現自噬基因的過度表達。UPR是對錯誤折疊蛋白的適應性反應，促使未折疊或錯誤折疊蛋白正確折疊，當UPR無法糾正未折疊蛋白活動時，會誘導細胞啟動凋亡程序。自噬是對細胞內錯誤折疊蛋白或老化受損的細胞器自我消化以維持細胞穩態，在功能上可以說是UPR的承進[3]。研究表明，XBP1可降解自噬啟動因子FoxO1限制自噬發生，而UPR信號通路能聚集內質網釋放的鈣離子直至激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)從而引起自噬[4]。這表明UPR與自噬在維持細胞穩態上具有相互協調的作用，提示UPR功能受損或自噬失衡均可引發炎癥反應。

1.2 HLA-B27異常表達 MHCⅠ類分子主要由三個獨立多肽組成，即重鏈、β2微球蛋白輕鏈、氨基酸錨定殘基。β2微球蛋白從重鏈中分離，自由重鏈結合形成同源二聚體表達在胞內或細胞表面，與T細胞或NK細胞表面受體(主要是KIR3DL2)結合，促進特異性Th17細胞轉錄因子RORγt及抗細胞凋亡因子Bcl-2表達[5]，促進白介素17(IL-17)分泌。Bowness等[6]在脊柱關節病的腸道及滑液中發現這種二聚體形式的表達，其對KIR的激活可能促使AS中Th17細胞分化，并減少已活化Th17細胞的凋亡，促使更多IL-17產生。HLA-B27同源二聚體與KIR3DL2的結合激活了Th17細胞，這些被激活的Th17細胞通過淋巴系統到達靶器官，促進這些器官中微生物與自身抗原間的分子模擬反應，進而發生關節炎癥[7]。

1.3 關節肽假說 某些外源肽與關節組織中的自身肽結構相似，這種特定的相似自身肽被HLA-B27結合并被提呈激活CD8+T細胞產生自應性免疫反應，對自身組織發生攻擊，從而引發炎癥。但至今尚未識別到能觸發AS免疫反應的“關節炎基因肽”，而在與AS相關或非相關的HLA-b27亞型結合肽之間也未發現有定性差異[8]。隨后研究重點逐漸轉向定量HLA-B27的多肽組分析并有了新的猜測，認為假定的關節肽會優先與AS相關的B27亞型結合，由此引發異常免疫反應。目前認為是由具有交叉反應性的微生物抗原導致限制性HLA-B27細胞毒性CD8+T細胞反應自應性激活，從而破壞了自身免疫平衡狀態，且此種抗原可能來源于腸道，通過淋巴回流入侵骶髂等關節導致這些節點產生炎癥反應造成損害[9]。

2 非MHC基因因素在AS發病中的作用

在免疫應答過程中存在許多非MHC區域的分子參與，2007年專家學者首次對AS進行全基因組關聯分析，識別出ERAP1和IL-23R兩個非MHC位點。最新的大規?；蜃R別分析整合5個相關疾病(強直性脊柱炎、克羅恩病、銀屑病、原發性硬化膽管炎、潰瘍性結腸炎)的病例進行基因芯片研究，共識別出113個AS相關的非MHC位點，結果顯示IBD與AS之間存在多基因重合[10]。

2.1 內質網氨基肽酶(ERAP) ERAP1與其異構體ERAP2均屬于鋅指金屬基質肽酶M1家族中的“催產素酶亞家族”，主要負責對抗原肽的長度剪切，正常情況下將抗原修剪為9～16個氨基酸的肽，以嵌合MHCⅠ類分子殘基槽。當ERAP修剪功能異常時抗原肽長度或結構發生變化，抗原肽-MHCⅠ類分子復合物不穩定，最終引發異常免疫應答。

ERAP剪切功能發生異常的機制目前并不完全清楚，ERAP無法剪切抗原肽呈正常長度，同樣會導致蛋白質錯誤折疊引起內質網應激。也有學者認為是HLA-B27特殊亞型對非正?？乖挠刑禺愖饔脧亩lAS，畢竟HLA-B27亞型的不同與AS發病有強相關性。Evans等[11]報道，與AS相關的ERAP1等位基因只有在HLA-B27陽性時存在，認為ERAP1與HLA-B27具有異位顯性作用。另有研究顯示，在無HLA-B27顯型的HLA-B*40：01與ERAP1(rs30187)有相互作用[12]。以上研究表明，ERAP1與HLA-B分子間具有相互作用。ERAP1同種異型具有較高的催化活性，與B27的共同存在更改了在適應性免疫系統自免機制中微生物或自身肽正常提呈的條件[13]。Vitulano等[14]報道，高度活性的ERAP1在ERAP2的存在下會影響B27復合體的穩定性，可能形成二聚體或低聚體結構，而ERAP1的低活性與ERAP2的不表達卻具有保護作用[15]，表明ERAP多態性影響HLA-B27與多肽的相互作用。

2.2 IL-23/IL-17軸 Th17細胞是近年來新發現的T細胞亞群，主要分泌IL-17，與自身免疫性疾病有密切關系。IL-23能作用于Th17細胞表面IL-23受體，促進Th17細胞的增殖分化及生存維持，激活Th17細胞免疫反應并分泌IL-17因子，繼而引起下游多發炎癥反應。近年來遺傳學與免疫學研究均強調IL-23/IL-17軸在AS發病機制中的重要作用。Delay等[16]在HLA-B27轉基因鼠模型中發現，巨噬細胞中HLA-B27錯誤折疊會促進IL-23的分泌；Goodall等[17]報道，樹突狀細胞中錯誤折疊引發的UPR會上調IL-23的分泌。

有學者認為，免疫系統對骨代謝的作用是基于T細胞分泌IL-17直接對骨代謝的調節，IL-17直接作用于成纖維細胞誘導RANKL的表達導致破骨細胞分化增加促進骨吸收，同時激活滑膜巨噬細胞促進IL-1、IL-6、TNF-α等的產生，誘導DKK1的表達，抑制骨形成[18]。IL-23是一種雙向調節性因子，以前研究認為IL-23是通過Th17/IL-17間接調控骨吸收；現有研究表明IL-23可以不通過Th17/IL-17途徑，直接提高小鼠破骨前體細胞表面RANK的表達，從而增加破骨前體細胞對RANKL的敏感性，促進破骨分化成熟[19]；但也有研究認為IL-23能激活骨質增生。Tseng等[20]研究發現，炎癥可導致椎間板破壞，在脊柱疾病發展過程中有著先決性的作用，并認為炎癥會導致骨質疏松擴展而改變骨表型。Chaurasia等[21]報道，在反應性關節炎和未分化的脊椎關節病變患者中，滑膜液CD8+細胞能識別重組沙門氏菌的外膜蛋白A，刺激滑液單核細胞產生IL-17、IL-23，提示病原菌可能在脊柱關節中誘發免疫炎癥反應，導致脊柱性疾病的發生。

2.3 腸道免疫 腸道微生物是外源微生物與HLA-B27相互作用的一個重要方面。AS患者并發IBD者占5%～10%，還有超過70%的AS患者伴有亞臨床腸道炎癥，高達30%的原發IBD患者會出現關節癥狀，這表明二者可能有共同的發病機制。Costello等[22]認為，腸道菌群失調可能是AS與腸道炎癥的共同發病機制。B27大鼠模型顯示，腸道微生物失調不僅對外周單核細胞間的系統性炎癥細胞及介導因子有影響，可能還有骨侵蝕的作用[23]。正常腸道菌群在抵御病原微生物入侵黏膜上皮細胞及血液循環上具有重要的作用，是黏膜屏障正常發揮功能的生理基礎。腸道菌群的改變會引發持續性抗原刺激，進而激活T細胞引發慢性炎癥[24]。腸道菌群失衡致使病原菌增殖，菌群分布的改變降低了黏膜表面滲透性，導致黏膜屏障功能受損，病原菌穿透黏膜激活固有免疫，進而產生多種促炎癥因子[25]。盡管AS患者腸道菌群失調與固有免疫反應及慢性炎癥有關已得到證實，但二者間的因果關系仍有待進一步確定。同時有研究發現，HLA-B27轉基因鼠腸道微生物形成相比野生鼠模型具有菌群差異性[26]，這提示HLA-B27可能對腸道菌群的形成有作用。

此外，AS患者腸道中出現IL-23異常升高，并未發現Th17細胞的極化[27]，但卻發現了腸源性3型先天性淋巴細胞(ILC3)的存在。ILC3是一種主要產生IL-17、IL-22等細胞因子的固有免疫細胞亞群，Cicca等[28]在AS炎性腸病程度較高的患者外周血、滑液及骨髓活檢中發現腸源性ILC3水平升高，認為腸道免疫反應對AS關節炎癥發生有作用。IL-23/IL-17軸不僅涵蓋Th17細胞，可能因不同部位而包含其他能產生IL-17的免疫細胞，腸道中IL-23升高啟動IL-23/IL-17軸，分泌促炎癥因子，引發關節、肌腱端炎癥反應，ILC3分泌IL-17等促炎癥因子可能是AS中腸道-關節軸性反應的關鍵組成。

2.4 其他相關因素 除ERAP1與IL-23R外，非MHC基因區域的其他分子在AS發病機制中的作用也有很多研究，包括自噬、相關轉運蛋白、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4、腫瘤壞死因子ɑ等。有研究表明，已有脊柱侵害的AS患者PBMCs自噬相關基因表達水平較健康人群降低，且部分基因表達隨癥狀嚴重程度加重降低更為明顯，認為AS患者脊柱受損可能由自噬活性下降所致[29]。有研究認為，中國女性自噬相關基因(ULK1、ATG16L1)與AS易感性有一定的關系[30，31]。

目前各假說亟待更多的實驗驗證，HLA-B27在AS發病中的常規及非常規作用，自噬在AS關節炎癥上是否具有獨特的誘導作用，ERAP1在影響B27復合體穩定性及其在提呈過程中的精確作用，以及更深層地挖掘ERAP多態性與HLA-B27特殊亞型的交互作用又是如何發生，這些問題都需更多的實驗探索闡明。腸道菌群失調及黏膜免疫反應已得到證實，二者因果關系及與AS關節炎癥之間的具體機制仍待深度研究。腸道炎癥反應是否受HLA-B27及其他高風險基因變異所影響也需進一步挖掘。