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本文综述 SHP2（由 PTPN11 编码）在软骨领域的研究进展，聚焦其在软骨发育、成人稳态中的作用及相关疾病（如软骨瘤病、骨关节炎）机制，探讨 SHP2 通过调控 RAS/MAPK 等通路影响软骨细胞命运，为软骨疾病治疗提供新方向。
SHP2（Src homology-2 domain-containing protein tyrosine phosphatase 2，含 SH2 结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶 2）由 PTPN11 基因编码，是一种广泛表达且具有背景特异性效应的蛋白。其通过促进受体酪氨酸激酶、细胞因子受体和细胞外基质蛋白下游的 RAS/MAPK 信号传导，在多种细胞谱系中调节细胞存活、增殖、分化和迁移。
软骨发育与稳态的分子调控网络
软骨是一种独特的结缔组织，其独特的细胞类型 —— 软骨细胞（chondrocyte）产生丰富的细胞外基质（ECM），主要由组织特异性胶原蛋白、蛋白聚糖和非胶原蛋白组成。软骨原基的形成奠定了胚胎的初级骨骼，这一复杂的发育过程始于细胞外信号引导多能间充质干细胞或祖细胞（MSPCs）向软骨细胞谱系 commit，并采用不同的分化程序，使软骨原基逐渐演变为生长板软骨（GPC）、关节软骨（AC）、弹性软骨或纤维软骨。
在软骨形成初期，多种信号因子如骨形态发生蛋白（BMPs）、成纤维细胞生长因子（FGFs）和转录因子（TFs）如 SOX9，启动骨骼生成间充质细胞在未来骨骼结构部位的凝聚。凝聚的间充质广泛表达 SOX9，并产生细胞间粘附和 ECM 蛋白。随着发育，外围细胞层发育成软骨膜，维持多能骨骼生成祖细胞，而凝聚核心的细胞则 commit 向软骨生成，经历生长板特异性成熟的多个阶段，包括增殖、前肥大分化、肥大及终末成熟，每个阶段都有特定标记物表达。
关节软骨（AC）的发育相对于生长板软骨（GPC）有时间延迟。胚胎期软骨原基开始明显产生 GPC 时，假定的关节区域仍为凝聚的间充质，由 Gdf5 + 细胞（又称间区细胞）组成，它们是关节软骨细胞、滑膜衬里成纤维细胞和关节内韧带腱细胞的共同祖细胞。成熟的 AC 通过尚未完全了解的机制在一生中基本保持其细胞组成和表型完整，而 GPC 在青春期后变薄且活性降低。机械和生物刺激被认为对维持成人 AC 稳态至关重要，任何改变这些刺激和组织完整性的因素（如损伤、炎症或遗传变异）都会导致 AC 退化，这是骨关节炎（OA）等关节疾病的主要特征。
SHP2 的基因、蛋白结构与功能调控
SHP2 与 SHP1（由 PTPN6 编码）构成非受体 PTP 的一个亚家族。在哺乳动物中，SHP1 主要表达于淋巴造血和上皮细胞，而 SHP2 广泛表达，但在不同组织中水平不同。人类 PTPN11 位于 12q24.13，跨度 91kb，小鼠 Ptpn11 位于 5q，跨度 61kb。SHP2 蛋白产物具有两个串联的 SH2 结构域（SH2-N 和 SH2-C）、一个催化结构域（PTPase）和一个带有酪氨酸磷酸化位点的 C 末端尾部。在基础状态下，SH2 结构域与 PTP 结构域非共价结合，通过阻止底物进入活性位点导致催化活性自抑制。当受到细胞外刺激时，SH2 结构域与生长因子受体和酪氨酸磷酸化的对接蛋白结合，将 SHP2 招募至其底物附近催化去磷酸化。
SHP2 本身可通过翻译后修饰（PTM）进行调控，尤其是在生长因子刺激下 Y63、Y279、Y542 和 Y580 的磷酸化。ABL 激酶可磷酸化 Y279、Y542 和 Y580，PDGFRβ 也可磷酸化 Y542。Y580 的磷酸化是否影响 SHP2 活性和功能存在争议，关于 Y542/580 磷酸化的 SHP2 在 RAS/ERK 通路激活中的衔接子或酶促作用也有相互矛盾的数据。相反，Y63 和 Y279 的磷酸化据报道会改变 SHP2 的信号传导能力并影响细胞增殖。此外，SHP2 的 S576 和 S591 可被 PKC 同工型磷酸化，但其修饰意义尚不清楚。
SHP2 相关人类疾病
PTPN11 的变异（导致 SHP2 功能丧失或获得）与多种人类疾病相关，包括慢性和急性粒单核细胞白血病（CML, AML）、肥厚型心肌病（HCM）、努南综合征（Noonan syndrome）、LEOPARD 综合征和软骨瘤病（metachondromatosis）等。
努南综合征（NS1）是一种常染色体显性遗传病，特征为特殊面容、颈蹼、身材比例正常但矮小、心脏异常以及不同程度的胸部和脊柱畸形，约 40% 的 NS1 病例和 90% 的 LEOPARD 综合征（LPRD1）病例由 PTPN11 变异引起。NS1 和 LPRD1 患者有多种重叠临床特征，如身材矮小和面部畸形，尽管两者变异对 SHP2 活性的影响相反。
软骨瘤病（METCDS）是一种罕见的常染色体显性骨骼疾病，特征为软骨瘤和骨软骨瘤，主要发生在髂嵴和管状骨干骺端。导致 METCDS 的 PTPN11 变异属于功能丧失（LOF）变异，病变常表现为 PTPN11 变异杂合性丢失（LOH），提示 PTPN11 在软骨中起肿瘤抑制作用。METCDS 的细胞起源存在争议，研究表明其可能起源于骨膜和软骨膜祖细胞或软骨细胞，Ptpn11 LOH 在这些细胞中导致肿瘤发生。
SHP2 在软骨发育中的作用
在软骨前凝聚和软骨细胞谱系特化阶段，纯合缺失 Ptpn11 的小鼠胚胎致死。通过小鼠嵌合体研究发现，SHP2 在肢体发育中起关键作用，其变异会损害细胞的粘附特性及诱导和维持外胚层来源的顶端外胚层嵴的能力，影响早期肢体原基的正常发育。利用 Prrx1-Cre 驱动的条件性敲除小鼠模型发现，SHP2 缺乏会导致生长迟缓、肢体和胸部畸形以及颅骨骨化缺陷，分子水平上表现为 ERK 和 AKT 激活缺陷，转录组分析显示 SHP2 缺乏抑制间充质中的成骨程序，但增强软骨生成程序，包括主软骨生成转录因子 SOX9 靶标的表达。进一步研究表明，SHP2 通过促进 SOX9 在特定丝氨酸和赖氨酸残基的磷酸化和 SUMO 化来 destabilize SOX9，SHP2 缺陷的肢体骨骼生成祖细胞及其后代中 SOX9 水平升高可能是软骨生成程序增强的主要原因。
在软骨细胞成熟和成骨转化阶段，利用 Col2a1-Cre 和 Col2a1-CreER 在未成熟软骨细胞阶段消融 Ptpn11 表达，小鼠会出现 GPC 延长、增殖和肥大软骨细胞层数量显著增加、脊柱侧凸和后凸畸形以及骨软骨瘤形成，SHP2 消融抑制 ERK1/2 激活并延迟软骨细胞从早期到晚期肥大阶段的成熟。而在肥大软骨细胞中利用 Col10a1-Cre 消融 SHP2，小鼠除骨量减少外看似正常，详细分析发现 SHP2 消融增加肥大软骨细胞中 SOX9 蛋白丰度，阻止其凋亡或转化为成骨细胞，SOX9 单倍体不足可恢复成骨基因表达并挽救成骨。
SHP2 在骨关节炎发病机制中的作用
骨关节炎（OA）是一种使人衰弱的关节疾病，其特征为 AC 的进行性丧失，SHP2 在 OA 发病机制中的作用存在争议。有研究报道人类 OA 软骨中 PTPN11 表达最高，SHP2 酶活性在 OA 软骨中显著增加，且与 Y542/Y580 磷酸化相关，但另一研究则发现小鼠 OA 软骨中 SHP2 蛋白和 Ptpn11 转录物丰度增加。关于 SHP2/DOK1/UPP1 信号轴在 OA 中的作用，有研究提出 IL-1β 刺激下 DOK1 Y397 磷酸化与 SHP2 相关，但后续研究未在鼠软骨细胞中找到支持该信号轴的证据。此外，关于 SHP2 是否通过调控 β-catenin 信号和炎症影响 OA 也存在不同结论，部分研究认为 SHP2 通过激活 MAPK 和 NF-κB 信号通路增强 IL-1β 诱导的炎症反应，而另一研究则显示 SHP2 遗传缺失和化学降解对 NF-κB 信号通路无明显影响。
SHP2 作为骨关节炎治疗靶点的潜力
SHP2 通过翻译后修饰（如磷酸化和 SUMO 化）调节 SOX9 的丰度和转录活性，影响软骨合成代谢基因的表达。SHP2 缺失的促软骨生成作用提示其具有转化应用潜力，如关节内注射 Shp2 shRNA 或 SHP099 可减轻小鼠创伤后 OA 并促进兔全层软骨缺损修复。SHP2 PROTAC 降解剂 SHP2D26 在关节软骨细胞中可有效降解 SHP2，增加 SOX9 水平和合成代谢基因表达，具有良好的转化潜力。但由于 SHP2 广泛表达，全身抑制需谨慎，长效关节内给药制剂更具优势。
总结与展望
自 PTPN11 变异与 METCDS 关联以来，关于 SHP2 在软骨细胞谱系中的研究已取得显著进展，但其在软骨祖细胞中的影响及调控网络仍需深入研究。未来需利用单细胞 RNA 测序和 CRISPR 技术等前沿方法，鉴定和功能测试 SHP2 靶点、辅因子和调节因子，进一步阐明其作用机制，为软骨疾病的治疗提供更有效的策略。
