糖皮质激素引起骨质疏松过程中免疫细胞的作用及间充质干细胞治疗效果

Glucocorticoid is widely used in clinic, but some side effects are undesired, for instance, the osteoporosis caused by glucocorticoid(GIOP). Except for the direct effects GC have on osteoblasts and osteoclasts, our previous studies have shown that immunocytes could also affect the skeletal system, but the cell types and the mechanism are unclear. Thus we hypothesize that immune cells and their derivatives play a key role in regulating the bone metabolism. To test this hypothesis, we plan to use the glucocorticoid-induced osteoporosis mouse model 1) to determine the alterations in bone marrow and the immune cells during osteoporosis pathogenesis; 2) to investigate the characteristics and regulatory mechanism in the bone marrow microevironment and peripheral blood; 3) to elucidate the role of MSC and the underlining molecular mechanisms of the changes in bone metabolism. Our studies will take the point of view at the bone marrow microenvironment and systemically investigate the definitive sources and alterations in bone metabolism during osteoporosis pathogenesis.

糖皮质激素在临床应用广泛，但其应用受限于全身各系统的副作用，其中快速骨质流失，即糖皮质激素引起的骨质疏松尤其引人关注。除了糖皮质激素对成骨、破骨细胞的直接作用之外，我们的前期研究发现，在糖皮质激素引起的骨质疏松模型中，免疫细胞对骨代谢也有显著影响，但其作用机制仍不清楚。因此我们提出假设，免疫细胞通过分泌骨质丢失及修复相关分子，直接参与糖皮质激素引起的骨质疏松病理进程。围绕这一假设，以糖皮质激素引起的骨质疏松为模型，本课题拟探讨：1）揭示糖皮质激素引起的骨质疏松病理进程中骨髓微环境及其中免疫细胞的变化特点及骨代谢相关因子的表达模式；2）明确骨质疏松过程中骨髓腔内及外周血中免疫细胞的变化特点及形成原因；3）解析微环境中MSC的演变过程及其骨代谢相关分子表达模式调控在骨质疏松发生发展中的作用及机制。研究拟从骨髓微环境的视角，对骨质疏松与免疫系统之间的关联进行多层次的分析。

免疫在骨质疏松中起到重要调节作用，多种免疫细胞和细胞因子参与了成骨和破骨的失衡过程。外源性间充质干细胞输注有望通过调节相关免疫微环境，进而直接和间接作用于细胞因子和信号通路来纠正免疫微环境的失衡，从而改善骨质疏松。而糖皮质激素可以影响机体免疫功能和免疫应答，参与骨的代谢，介导骨质疏松。因此，研究间充质干细胞对不同糖皮质激素剂量作用下的自身免疫性疾病模型出现的骨质疏松的作用和在此期间的免疫环境变化，对更好的理解临床疾病状态、寻找新的干预手段有着重要的意义。.应用MRL/MpJ-Faslpr/J小鼠构建自发性系统性红斑狼疮模型，研究发现1）骨髓间充质干细胞治疗可以有效改善SLE自发模型小鼠本病和病和应用不同剂量激素后发生的骨质疏松；2）骨髓间充质干细胞通过提高骨矿物质含量和改善骨小梁空间形态结构两个方面起到提高骨量、改善骨结构、促进骨形成的作用；3）糖皮质激素治疗在本研究模型中表现出复杂的骨代谢影响；4）骨髓间充质干细胞改善骨质疏松可能是通过直接和间接抑制骨髓B细胞和外周浆细胞；间接抑制Th1；改善Th17/Treg比值等免疫调节在复杂的疾病模型中达到治疗作用；5）中高剂量的激素治疗有强大的抗炎效应，但抑制了BMSC的免疫调节治疗作用。.应用C57/BL6J小鼠构建OVX及CIA模型，研究发现1）骨髓间充质干细胞治疗可以有效改善CIA小鼠本病和应用小剂量激素后发生的骨质疏松；2）骨髓间充质干细胞主要通过改善骨小梁空间形态结构起作用；3）骨髓间充质干细胞改善骨质疏松不但通过B细胞；而且可以通过降低CD4+T细胞表达起作用，但对炎性细胞因子作用不明显；4）小剂量糖皮质激素即可对CIA小鼠RANKL/OPG产生明显作用，且不能被BMSC治疗改善；但激素同时也表现出降低炎症反应和部分免疫调节作用；5）OVX小鼠骨髓B细胞明显升高，经间充质干细胞治疗明显降低；同时存在CD4+T、Th17细胞高表达，Treg降低等，但抗CCP抗体滴度明显下降，提示OP可能存在独特的免疫炎症反应。