丁繁榮，姜萍，劉巍

(山東中醫(yī)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(guān)節(jié)的骨侵蝕、附著點炎及后期的骨性強直。AS的發(fā)病機制尚不明確，目前認為與遺傳、感染等因素有關(guān)。人類白細胞抗原B27(HLA-B27)是人類主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅰ類分子，主要作用是向T細胞提呈內(nèi)源性抗原。HLA-B27是最早發(fā)現(xiàn)的與AS相關(guān)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(fā)病。隨后與AS風險基因關(guān)聯(lián)分析篩選發(fā)現(xiàn)存在非MHC區(qū)域的高風險基因，尤以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(diào)整抗原肽長度，是APC激活免疫應(yīng)答的重要一環(huán)；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(guān)系，提示IL-23在AS發(fā)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(guān)節(jié)病的常見關(guān)節(jié)外表現(xiàn)，二者間的相互作用也有很多研究報道，已有不少證據(jù)支持腸道免疫與AS發(fā)病有關(guān)?，F(xiàn)將AS發(fā)病機制的最新研究進展綜述如下。

1 HLA-B27在AS發(fā)病中的作用

MHC是免疫細胞識別自我和非我的關(guān)鍵組成分子，是免疫應(yīng)答發(fā)生的重要成分。HLA-B27是MHCⅠ類分子，主要參與內(nèi)源性抗原提呈，抗原肽經(jīng)蛋白酶體降解為短肽后，肽段借助轉(zhuǎn)運蛋白從細胞質(zhì)運輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)與MHCⅠ類分子結(jié)合，以抗原肽-MHCⅠ類分子復(fù)合物的形式呈現(xiàn)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(yīng)答。而在被運出細胞表面之前，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上組裝完成穩(wěn)定的MHCⅠ類分子非常重要。HLA-B27異常會產(chǎn)生非正?？乖膹?fù)合物進而導(dǎo)致抗原錯誤提呈激活免疫應(yīng)答，引發(fā)炎癥反應(yīng)。HLA-B27引起AS發(fā)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(zhuǎn)輸?shù)郊毎ぃ鄯e在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上會導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，即未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)導(dǎo)致AS的發(fā)生。UPR主要由3個跨膜感受器啟動，分別為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜激酶1(IRE1)、蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)、活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)。目前認為，UPR影響炎癥介質(zhì)產(chǎn)生主要有兩條途徑：IRE1的下游炎癥因子X-盒結(jié)合蛋白1(XBP1)和PERK通路誘導(dǎo)的細胞凋亡蛋白(CHOP)通過結(jié)合基因調(diào)節(jié)因子直接促進細胞因子的產(chǎn)生；IRE1和PERK通路能激活促炎癥轉(zhuǎn)錄因子(如AP-1、NF-κB等)調(diào)控白介素、腫瘤壞死因子α等炎癥因子的產(chǎn)生。

然而UPR并未得到證實，在AS患者腸道中雖然發(fā)現(xiàn)了HLA-B27的錯誤折疊，但并沒有激活UPR，反而出現(xiàn)自噬反應(yīng)[1]。而Neerickx等[2]報道，在合并腸道炎癥的AS患者滑膜上未發(fā)現(xiàn)自噬基因的過度表達。UPR是對錯誤折疊蛋白的適應(yīng)性反應(yīng)，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(dǎo)細胞啟動凋亡程序。自噬是對細胞內(nèi)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(wěn)態(tài)，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(fā)生，而UPR信號通路能聚集內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(wěn)態(tài)上具有相互協(xié)調(diào)的作用，提示UPR功能受損或自噬失衡均可引發(fā)炎癥反應(yīng)。

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(jié)合形成同源二聚體表達在胞內(nèi)或細胞表面，與T細胞或NK細胞表面受體(主要是KIR3DL2)結(jié)合，促進特異性Th17細胞轉(zhuǎn)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(guān)節(jié)病的腸道及滑液中發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生。HLA-B27同源二聚體與KIR3DL2的結(jié)合激活了Th17細胞，這些被激活的Th17細胞通過淋巴系統(tǒng)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(yīng)，進而發(fā)生關(guān)節(jié)炎癥[7]。

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

2 非MHC基因因素在AS發(fā)病中的作用

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

2.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氨基肽酶(ERAP) ERAP1與其異構(gòu)體ERAP2均屬于鋅指金屬基質(zhì)肽酶M1家族中的“催產(chǎn)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(jié)構(gòu)發(fā)生變化，抗原肽-MHCⅠ類分子復(fù)合物不穩(wěn)定，最終引發(fā)異常免疫應(yīng)答。

ERAP剪切功能發(fā)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(dǎo)致蛋白質(zhì)錯誤折疊引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)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l(fā)AS，畢竟HLA-B27亞型的不同與AS發(fā)病有強相關(guān)性。Evans等[11]報道，與AS相關(guān)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(yīng)性免疫系統(tǒng)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B(tài)27復(fù)合體的穩(wěn)定性，可能形成二聚體或低聚體結(jié)構(gòu)，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(tài)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(fā)現(xiàn)的T細胞亞群，主要分泌IL-17，與自身免疫性疾病有密切關(guān)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(yīng)并分泌IL-17因子，繼而引起下游多發(fā)炎癥反應(yīng)。近年來遺傳學與免疫學研究均強調(diào)IL-23/IL-17軸在AS發(fā)病機制中的重要作用。Delay等[16]在HLA-B27轉(zhuǎn)基因鼠模型中發(fā)現(xiàn)，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(fā)的UPR會上調(diào)IL-23的分泌。

有學者認為，免疫系統(tǒng)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(diào)節(jié)，IL-17直接作用于成纖維細胞誘導(dǎo)RANKL的表達導(dǎo)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(chǎn)生，誘導(dǎo)DKK1的表達，抑制骨形成[18]。IL-23是一種雙向調(diào)節(jié)性因子，以前研究認為IL-23是通過Th17/IL-17間接調(diào)控骨吸收；現(xiàn)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(zhì)增生。Tseng等[20]研究發(fā)現(xiàn)，炎癥可導(dǎo)致椎間板破壞，在脊柱疾病發(fā)展過程中有著先決性的作用，并認為炎癥會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松擴展而改變骨表型。Chaurasia等[21]報道，在反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎和未分化的脊椎關(guān)節(jié)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(chǎn)生IL-17、IL-23，提示病原菌可能在脊柱關(guān)節(jié)中誘發(fā)免疫炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致脊柱性疾病的發(fā)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(fā)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(fā)IBD患者會出現(xiàn)關(guān)節(jié)癥狀，這表明二者可能有共同的發(fā)病機制。Costello等[22]認為，腸道菌群失調(diào)可能是AS與腸道炎癥的共同發(fā)病機制。B27大鼠模型顯示，腸道微生物失調(diào)不僅對外周單核細胞間的系統(tǒng)性炎癥細胞及介導(dǎo)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(huán)上具有重要的作用，是黏膜屏障正常發(fā)揮功能的生理基礎(chǔ)。腸道菌群的改變會引發(fā)持續(xù)性抗原刺激，進而激活T細胞引發(fā)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(dǎo)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(chǎn)生多種促炎癥因子[25]。盡管AS患者腸道菌群失調(diào)與固有免疫反應(yīng)及慢性炎癥有關(guān)已得到證實，但二者間的因果關(guān)系仍有待進一步確定。同時有研究發(fā)現(xiàn)，HLA-B27轉(zhuǎn)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(xiàn)IL-23異常升高，并未發(fā)現(xiàn)Th17細胞的極化[27]，但卻發(fā)現(xiàn)了腸源性3型先天性淋巴細胞(ILC3)的存在。ILC3是一種主要產(chǎn)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(fā)現(xiàn)腸源性ILC3水平升高，認為腸道免疫反應(yīng)對AS關(guān)節(jié)炎癥發(fā)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(chǎn)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(fā)關(guān)節(jié)、肌腱端炎癥反應(yīng)，ILC3分泌IL-17等促炎癥因子可能是AS中腸道-關(guān)節(jié)軸性反應(yīng)的關(guān)鍵組成。

2.4 其他相關(guān)因素 除ERAP1與IL-23R外，非MHC基因區(qū)域的其他分子在AS發(fā)病機制中的作用也有很多研究，包括自噬、相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白、細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)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(guān)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(guān)基因(ULK1、ATG16L1)與AS易感性有一定的關(guān)系[30，31]。

目前各假說亟待更多的實驗驗證，HLA-B27在AS發(fā)病中的常規(guī)及非常規(guī)作用，自噬在AS關(guān)節(jié)炎癥上是否具有獨特的誘導(dǎo)作用，ERAP1在影響B(tài)27復(fù)合體穩(wěn)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(tài)性與HLA-B27特殊亞型的交互作用又是如何發(fā)生，這些問題都需更多的實驗探索闡明。腸道菌群失調(diào)及黏膜免疫反應(yīng)已得到證實，二者因果關(guān)系及與AS關(guān)節(jié)炎癥之間的具體機制仍待深度研究。腸道炎癥反應(yīng)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。