施曉慧 李涯松

強(qiáng)直性脊柱炎（ankylosing spondylitis,AS）是脊柱關(guān)節(jié)炎家族中的一種，以放射學(xué)骶髂關(guān)節(jié)炎為特點(diǎn)，發(fā)病機(jī)制尚不明確，主要涉及遺傳、感染、環(huán)境等多方面因素。目前認(rèn)為主要與人類白細(xì)胞抗原-B27（human leukocyte antigen B27,HLA-B27）相關(guān)，HLA-B27基因是人類MHC-Ⅰ類分子B 位點(diǎn)上的等位基因，HLA-B27 表達(dá)可以在細(xì)胞表面形成重鏈二聚體[1]，或誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)錯(cuò)誤折疊引起非折疊蛋白的反應(yīng)，繼而激活體液免疫，大量樹突狀細(xì)胞（dendritic cell,DC）、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞等髓系細(xì)胞活化[2]，同時(shí)分泌IL-23 等細(xì)胞因子[3]。IL-23 又可與已分化的Th17 表面的IL-23R 結(jié)合并誘導(dǎo)Th17 的活化[4]，產(chǎn)生大量IL-17、IL-1β、TNF-α，IL-17 通過促進(jìn)中性粒細(xì)胞分化、成熟和活化，刺激單核細(xì)胞和成纖維細(xì)胞活化來參與AS 早期炎癥反應(yīng)。在AS 疾病后期，IL-1β、TNFα 還可以激活NF-κB 受體激活劑（receptor activation of nuclear factor kappa B,RANK）-RANK 配體（RANKL）系統(tǒng)引起關(guān)節(jié)的骨質(zhì)破壞及周圍組織的炎性損傷[5-6]?？梢娝柘导?xì)胞活化、體液免疫激活在AS 發(fā)病中具有重要作用。而GATA2 是髓系細(xì)胞分化、成熟的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，同時(shí)也是影響AS 骨代謝的重要因素。本文就GATA2 與AS 發(fā)病機(jī)制關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 AS 病理表現(xiàn)與GATA2 的關(guān)系

GATA2 是具有鋅結(jié)構(gòu)的蛋白結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，屬于GATA 蛋白結(jié)合家族中的一員[7]。GATA2 在人類造血組織中高表達(dá)，也可在間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）、內(nèi)皮細(xì)胞等非造血組織中表達(dá)，是維持造血祖細(xì)胞分化的必要基因[8]。近年研究發(fā)現(xiàn)，GATA2 缺失不僅會(huì)使骨髓造血功能受損，也可導(dǎo)致單核細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和DC 等髓系細(xì)胞減少[9]。提示GATA2 不僅在造血干細(xì)胞分化中具有重要作用，也可能參與髓系細(xì)胞發(fā)育及活化。而AS 病程中出現(xiàn)的關(guān)節(jié)炎以局部大量髓系細(xì)胞浸潤為特點(diǎn)，早期病理變化主要表現(xiàn)為滑膜下、軟骨下骨髓淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、漿細(xì)胞浸潤，晚期病理主要表現(xiàn)為血管翳形成，滑膜軟骨下骨髓擴(kuò)張，軟骨侵蝕[10]。此外，AS 關(guān)節(jié)滑液、滑膜組織、骨髓中CD1c+和CD141+DC、IL-23+CD1a+DC、IL-23+巨噬細(xì)胞和IL-23+細(xì)胞髓過氧化物酶+髓系前體細(xì)胞高度表達(dá)[11-13]，外周關(guān)節(jié)、其他累及組織也有遷移性DC 浸潤，AS 炎癥組織中大量髓系細(xì)胞浸潤可能與GATA2異常表達(dá)相關(guān)。

2 GATA2 與AS 免疫細(xì)胞活化的關(guān)系

2.1 DC DC 是常見的抗原提呈細(xì)胞，介導(dǎo)機(jī)體體液免疫。研究發(fā)現(xiàn)AS 肌腱附著點(diǎn)上大量DC 浸潤，并且這些細(xì)胞是AS 關(guān)節(jié)、肌腱韌帶組織中IL-23 的主要來源[14]，而AS 中IL-23/IL-17 炎癥通路激活已經(jīng)被證實(shí)[15-17]，可見DC 活化是AS 發(fā)病的初始環(huán)節(jié)。甚至有人認(rèn)為DC 與HLA-B27 形成的重鏈二聚體直接結(jié)合引起免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致脊柱關(guān)節(jié)炎癥[18]。而GATA2是DC 分化成熟的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，研究發(fā)現(xiàn)GATA2 可調(diào)控共同髓系祖細(xì)胞（common myeloid progenitor,CMPs）向共同DC 祖細(xì)胞（common DC progenitors,CDPs）分化，是DC 祖細(xì)胞分化所必需的轉(zhuǎn)錄因子。Onodera 等[19]在敲除小鼠GATA2 基因后，誘導(dǎo)CMPs 向CDPs 分化，發(fā)現(xiàn)第1 天GATA2 mRNA 水平下降了90%，第3 天幾乎檢測(cè)不到，說明GATA2 是DC 祖細(xì)胞分化所必需的。并在粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子刺激下，小鼠單核細(xì)胞來源的DC、骨髓來源的DC 中均高表達(dá)GATA2，這表明GATA2 在單核細(xì)胞向炎性DC 分化中起重要作用[20]。綜上所述，GATA2 是DC 分化、成熟的重要條件，而DC 是AS 疾病發(fā)生、發(fā)展的重要因素，但目前尚無GATA2 在AS 表達(dá)的大樣本研究，GATA2 在AS 患者中的作用仍有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)及臨床研究。

2.2 Th Th 是機(jī)體細(xì)胞免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，主要包括Th1、Th2、Th17、Treg 亞群[21]。AS 主要以Th1/Th2、Th17/Treg 亞群比例失調(diào)為特點(diǎn)，這一現(xiàn)象可能與T 淋巴細(xì)胞前體從胸腺向外遷移或從次級(jí)淋巴器官釋放幼稚T 淋巴細(xì)胞受損有關(guān)。2020 年美國國立衛(wèi)生研究院一項(xiàng)對(duì)GATA2 缺乏癥患者的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，GATA2 缺失的風(fēng)濕病患者外周血Th 細(xì)胞及幼稚Th 細(xì)胞亞群比例明顯降低[22]，提示GATA2可能參與風(fēng)濕病Th 細(xì)胞的分化及成熟。基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)GATA2 基因敲除小鼠中的髓樣相關(guān)基因下調(diào)，主要的Th 細(xì)胞相關(guān)基因如轉(zhuǎn)錄因子7（TCF7）和GATA3 上調(diào)，并且GATA2 可與GATA3 下游190 kb的增強(qiáng)子結(jié)合，負(fù)調(diào)控GATA3 啟動(dòng)子活性[19]。而GATA3 基因是Th2 細(xì)胞分化的特異基因，GATA2 的高表達(dá)可能抑制Th0 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化[23-24]，引起Th1/Th2 比例失調(diào)；而在小鼠中TCF7 表達(dá)可抑制胸腺中Treg 細(xì)胞的生成[25]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)GATA2過表達(dá)，小鼠髓系細(xì)胞在GMP 階段分化增加，T 系淋巴細(xì)胞在淋巴祖細(xì)胞階段或之后開始分化受阻，T細(xì)胞分化停留在胸腺雙陰性1 期階段，基因集富集分析顯示，淋巴細(xì)胞分化關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子（Vpreb1、EBF1、IL7R、Lef1 和Tcf1）顯著下調(diào)[26]。綜上所述，GATA2 是髓系與T 淋巴細(xì)胞譜系分化的關(guān)鍵，且高水平的GATA2 可抑制Th 相關(guān)基因表達(dá)，使Th2、Treg 細(xì)胞形成減少，導(dǎo)致Th1/Th2、Th17/Treg 細(xì)胞亞群比例失調(diào)。

3 GATA2 與AS 關(guān)節(jié)炎癥的關(guān)系

TNF-α 是AS 最有代表性的致病炎癥因子，在TNF-α 介導(dǎo)下，GATA2 可與Tie2 基因位點(diǎn)結(jié)合促進(jìn)關(guān)節(jié)炎癥及血管生成。Tie2 是一種酪氨酸激酶受體，通過與其配體血管生成素-1 和血管生成素-2 相互作用，對(duì)血管發(fā)育和血管重塑起至關(guān)重要的作用[27]。徐令等[28]發(fā)現(xiàn)GATA2 在TNF-α 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中上調(diào)Tie2 基因的表達(dá)，該研究認(rèn)為GATA2 可與Tie2 基因啟動(dòng)子上的(T/A)GATA(A/G)序列結(jié)合，激活Tie2 基因啟動(dòng)子，從而上調(diào)Tie2 基因的表達(dá)，在炎癥反應(yīng)血管生成過程中起重要作用。并且在高表達(dá)Tie2 的小鼠模型中，巨噬細(xì)胞對(duì)炎癥因子TNF-α 的敏感性增強(qiáng)，使大量巨噬細(xì)胞形成并向炎癥部位趨化，進(jìn)一步激活免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致小鼠關(guān)節(jié)炎癥狀加重[29]。這一點(diǎn)也與脊柱關(guān)節(jié)病臨床研究相吻合，研究發(fā)現(xiàn)Tie2 在銀屑病關(guān)節(jié)炎癥滑膜組織、成纖維樣滑膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞高表達(dá)，并且高表達(dá)Tie2 單核-巨噬細(xì)胞有著顯著的促血管生成能力，同時(shí)可以導(dǎo)致嚴(yán)重臨床關(guān)節(jié)炎癥狀[27，30]。但GATA2 是否通過上調(diào)Tie2表達(dá)從而參與AS 關(guān)節(jié)炎癥及血管翳仍有待進(jìn)一步臨床研究。

4 GATA2 與AS 骨代謝紊亂的關(guān)系

骨代謝即骨的重建，指舊骨退化，等量新骨取代舊的骨組織的過程，是由破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞藕聯(lián)共同完成。AS 另一個(gè)病理特點(diǎn)是骨代謝異常，以局灶性骨化和全身性骨丟失為典型特征。其中骨量丟失機(jī)制與破骨細(xì)胞生成、RANK-RANKL-骨保護(hù)素（osteoprotegerin,OPG）信號(hào)通路激活有關(guān)[31]。

研究發(fā)現(xiàn)，在骨代謝過程中，GATA2 具有抑制成骨細(xì)胞分化，促進(jìn)破骨細(xì)胞形成的功能。一方面，GATA2 是成骨細(xì)胞分化的必要調(diào)控因子。GATA2 是MSC分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，可控制MSC 向成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞譜系分化[32]。WGAS 基因組研究表明GATA2 在骨骼發(fā)育基因上富集，在MSC 分化過程中，GATA2 可與其骨骼發(fā)育相關(guān)基因臨近結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，并與已知的骨骼發(fā)育調(diào)節(jié)因子Fox 和Hox 轉(zhuǎn)錄因子的基序共同定位，異位GATA2 可以干擾Smad1/5/8 阻斷成骨細(xì)胞的生成，提示GATA2 可通過干擾與骨骼發(fā)育相關(guān)的基因抑制MSC 的成骨形成[33]。另外，有研究認(rèn)為GATA2 也可抑制核心結(jié)合因子aal（alphal 1/Runx2）轉(zhuǎn)錄及Wnt/β-連球蛋白（β-catenin）轉(zhuǎn)導(dǎo)從而抑制成骨細(xì)胞生成[34]。在敲除小鼠MSC 中GATA2 后，成骨前體細(xì)胞的分化能力和數(shù)量上調(diào)，骨形成增加，但伴隨著骨小梁發(fā)育不良和機(jī)械強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。病理切片可見骨小梁中的骨形成增加，但伴隨破骨細(xì)胞數(shù)量的增加，致使骨小梁發(fā)育不良[35]。說明GATA2異常表達(dá)可能導(dǎo)致成骨-破骨藕聯(lián)機(jī)制失衡，導(dǎo)致骨形成與骨質(zhì)破壞同時(shí)出現(xiàn)，這種GATA2 異常表達(dá)導(dǎo)致的骨代謝異常表現(xiàn)與AS 臨床癥狀相符合。

另一方面，GATA2 可直接或間接參與破骨細(xì)胞生成。Tolkachov 等[35]為進(jìn)一步探究GATA2 敲除后小鼠骨小梁發(fā)育不良的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)GATA2 敲除后，小鼠骨組織中OPG 表達(dá)減少，破骨細(xì)胞數(shù)量增加，研究者進(jìn)一步證實(shí)了GATA2 是骨骼和MSC 中表達(dá)OPG的必需因素。另外，也有研究認(rèn)為GATA2 是破骨祖細(xì)胞的生成需要因素，GATA2 可以與核因子激活的T 細(xì)胞1（nuclear factor of activated T cells cytoplasmic 1,NFATc1）共同調(diào)節(jié)破骨前體細(xì)胞（巨噬系）向破骨細(xì)胞分化[36]。NFATc1 是破骨細(xì)胞早期分化的主要轉(zhuǎn)錄因子[37]，抑制NFATc1 可使GATA2 和STAT6 表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致具有促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)胞樣細(xì)胞分化的細(xì)胞因子IL-13 的分泌減少，破骨祖細(xì)胞形成受限，提示GATA2 可能是破骨前細(xì)胞（巨噬系）分化的一種途徑[38]。綜上所述，GATA2 可能是AS 骨代謝的上源調(diào)控基因，對(duì)維持骨穩(wěn)態(tài)具有重要意義。

5 小結(jié)

GATA2 作為GATA 家族的一員，涉及AS 發(fā)病過程中免疫細(xì)胞活化、免疫系統(tǒng)激活、組織關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)、骨代謝紊亂等多個(gè)病理過程。在AS 發(fā)病中具有重要意義。首先，GATA2 是祖細(xì)胞中髓系和淋巴系細(xì)胞分化的關(guān)鍵因素，GATA2 可以調(diào)控CMPs 向CDPs 分化，誘導(dǎo)循環(huán)中單核細(xì)胞向炎性DC 分化，介導(dǎo)疾病初期免疫炎癥反應(yīng)；同時(shí)抑制T 淋巴細(xì)胞譜系相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致Th 亞群比例失調(diào)，是AS 細(xì)胞免疫的關(guān)鍵因素。其次，在炎癥因子TNF-α 介導(dǎo)下，GATA2 可上調(diào)Tie2 基因的表達(dá)，加重關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)及促進(jìn)血管翳生成。最后，GATA2 可以抑制成骨及促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，從而引起骨代謝紊亂，對(duì)探討疾病后期脊柱強(qiáng)直、骨質(zhì)疏松等不良預(yù)后的發(fā)生機(jī)制及治療方案具有重要意義。