自噬在强直性脊柱炎患者TNF-α介导骨溶解中的调节作用

Destruction of bone, cartilage and local osteoporosis is the main pathological change of ankylosing spondylitis, osteoclasts play a very important role in the pathological process of bone destruction. TNF- α was proven to promote the differentiation of osteoclast, but the mechanism has not been fully elucidated. Recent studies have shown that TNF- α play a role in the regulation of autophagy protein in multiple cells. A most recent study showed that autophagy regulates the release of lysosomal components by osteoclasts in osteoporosis patients. Also our previous study showed that the expression of TNF- α and bone metabolite, autophagy related molecules in osteoclasts are positively correlated in patients with active AS. These results suggest that TNF- α can upregulate the autophagy in osteoclasts, and the effect can promote bone destruction in AS patients. In this study, we aimed to elucidate the role of autophagy in human AS and in murine inflammatory arthritis, and the function of autophagy in TNFα-mediated bone destruction. We try to prove that autophagy is activated in AS in a TNFα-dependent manner and stimulates osteoclast differentiation, and provide evidence for a central role of autophagy in bone destruction in AS.

骨、软骨的破坏及局部骨质疏松是强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）的主要病理改变之一，破骨细胞在以上病理过程中发挥着非常重要的作用，同时TNF-α被证实可促进破骨细胞的分化，但其具体机制尚未完全阐明。近期研究显示，TNF-α对多种细胞的自噬具有调节作用，而自噬蛋白可通过调控破骨细胞从而促进骨溶解而导致骨质疏松。同时我们前期研究发现，活动期AS患者的TNF-α与骨代谢产物、破骨细胞的自噬相关分子的表达量成正相关。以上结果提示TNF-α通过上调破骨细胞的自噬而促进了AS患者的骨破坏作用。本研究拟在前期研究基础上，进一步明确AS患者破骨细胞的自噬相关分子表达情况，利用细胞、动物模型了解自噬在TNF-α介导骨溶解过程中的作用，证明在AS患者中存在着TNF-α依赖的自噬活化，并促进了破骨细胞的分化，从而明确自噬在AS患者TNF-α介导骨溶解过程中的关键作用。

研究意义：骨、软骨的破坏及局部骨质疏松是强直性脊柱炎（AS）的主要病理改变之一，破骨细胞在以上病理过程中发挥着非常重要的作用，同时TNF-α被证实可促进破骨细胞的分化，但其具体机制尚未完全阐明。.研究方法：1. 检测infliximab治疗、未治疗AS患者及OA（osteoarthritis）患者滑膜组织中TNF-α表达量、破骨细胞数，并用检测Atg7、Beclin1等自噬相关分子，比较两组患者破骨细胞数量及破骨细胞中上述自噬相关分子的表达差异。2.对HLA-B27转基因小鼠进行抗TNF-α治疗，ELISA法检测小鼠血清TNF-α浓度， TRAP染色鉴定破骨细胞数量；免疫荧光法检测Atg7、Beclin1等自噬相关分子含量。3.慢病毒转染、药物等方法干扰小鼠的BMCs的自噬相关分子表达情况，TNF-α诱导分化转染组及对照组，TRAP染色后观察各组破骨细胞形态及数量差异，并检测破骨细胞相关基因NFATc1、OSCAR、TRAP的表达变化。 4.分离AS和健康人单核细胞并使用M-CSF、RANKL诱导破骨细胞分化，分别用TNF-α、bafilomycinA1（自噬抑制剂）进行干预，并检测Atg7、Beclin1等自噬相关分子，使用图像分析系统比较两组患者破骨细胞数量及破骨细胞中上述自噬相关分子的表达差异。.研究结果：1. AS患者的TNF-α、自噬相关分子表达均较对照组显著升高，破骨细胞分化率也较正常人升高。经anti-TNF-α治疗后临床指标、TNF-α、破骨相关、自噬相关分子表达均显著减低。2. 经anti-TNF-α拮抗剂治疗后转基因鼠的的血清TNF-α浓度较前减低，且骶髂关节的炎症较前减轻，破骨细胞数量减少，Atg7、Beclin1表达减少。3. TNF-α可增强野生型小鼠的自噬分子表达，促进破骨细胞的分化；自噬抑制后破骨细胞分化较前减弱，TNF-α干预对破骨细胞的影响消失；4. TNF-α可促进AS患者破骨细胞的分化。进行自噬抑制后，破骨细胞分化能力减弱，且再进行TNF-α干预时分化能力无明显变化。.结论：本研究证明了TNF-α通过上调AS患者自噬相关分子的表达而促进破骨细胞的分化，进而达到增强其关节骨溶解的病理作用，参与了AS的发病。为探寻AS的发生发展寻找新的探索途径，为解读自身免疫性疾病的发病机制提供了新的线索。