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破骨細胞（osteoclasts，OCs）源于髓系造血前體細胞，作為多核細胞參與骨吸收過程。OCs的過度分化影響骨組織吸收，常見于骨質(zhì)疏松癥、類風濕關節(jié)炎、強直性脊柱炎、骨硬化癥等骨相關性疾病。調(diào)控破骨細胞分化是治療此類疾病的主要方式。OCs分化的途徑可以分為核因子受體激活因子-κB配體(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL)介導的主要經(jīng)典途徑如：OPG/RANK/RANKL、TRAF6/RANKL/NF-κB、TRAF6/RANKL/MAPKs、JAK2/STAT3/RANKL、Wnt/RANKL和一些炎性細胞因子(如：IL-1、IL-6、IL-17、TNF-α)參與的非經(jīng)典途徑。今天給大家分享一篇2022年7月7日發(fā)表在Nature Communications（IF:17.694）上，TGFβ重編程巨噬細胞對炎性細胞因子TNF-α反應的相關非經(jīng)典途徑對OCs分化的影響和機制的文章。
TGFβ reprograms TNF stimulation of macrophages towards a non-canonical pathway driving inflammatory osteoclastogenesis
TGFβ重編程TNF對巨噬細胞的作用轉變?yōu)轵?qū)動炎癥性破骨細胞的生成
一．研究背景
破骨細胞引起的炎癥性骨丟失是許多炎癥性疾病的特征，如類風濕性關節(jié)炎（RA）、牙周炎和銀屑病性關節(jié)炎。骨破壞也是炎性關節(jié)炎患者發(fā)病率和殘疾的主要原因。破骨細胞來源于單核/巨噬細胞系，是唯一有效的骨吸收細胞。破骨細胞不僅在生理性骨發(fā)育和重塑中發(fā)揮著重要作用，而且在直接驅(qū)動肌肉骨骼組織損傷和加速以炎性骨溶解為特征的疾病（如RA）的發(fā)病機制中發(fā)揮著積極作用。核因子κB受體激活因子配體（RANKL）是唯一已知的破骨細胞發(fā)生的生理誘導劑。RANKL誘導的破骨細胞生成對于在生理條件下維持正常骨重塑和健康骨量非常重要。RANKL誘導破骨細胞生成的機制已被廣泛研究。然而，在炎癥條件下驅(qū)動破骨細胞生成的機制是復雜的，目前仍知之甚少，尤其是由于腫瘤壞死因子（TNF）等炎性細胞因子很少或沒有直接驅(qū)動破骨細胞分化的能力。
TNF是一種參與免疫和炎癥的關鍵細胞因子，在許多炎癥和自身免疫性疾病的慢性炎癥中起著關鍵作用。TNF激活許多炎癥性疾病中的骨侵蝕，例如RA。TNF阻斷療法已證明在抑制關節(jié)炎性骨侵蝕方面取得了成功。然而，由于TNF對巨噬細胞或破骨細胞前體只有非常溫和的直接破骨作用，并且需要與RANKL協(xié)同促進破骨細胞分化，因此TNF如何驅(qū)動其對骨吸收的作用是一個長期的謎。
RANK受體阻滯劑和抗RANKL中和抗體最近用于治療過度骨吸收，通過抑制破骨細胞的形成。然而，這些治療強烈抑制破骨細胞的形成，并可能導致長期副作用。阻斷RANKL信號可導致缺陷和失調(diào)的骨重建和骨修復，以及非典型股骨骨折和骨壞死的風險。TNF抑制劑已被用于治療RA相關炎癥和關節(jié)侵蝕，但長期使用會產(chǎn)生免疫抑制副作用。此外，炎性骨侵蝕對標準抗吸收治療具有抵抗力。這表明破骨細胞形成和功能的替代分子途徑在炎癥條件下可能是活躍的，需要確定此類途徑以開發(fā)對炎癥性疾病有效的抗吸收方法。因此，發(fā)現(xiàn)這些介導炎癥破骨細胞生成的未知途徑和機制是一個重要的醫(yī)學需求。這些發(fā)現(xiàn)可以提供更有效的治療進展，以抑制炎癥性骨丟失，同時消除或最小化生理或疾病環(huán)境中對骨重塑或免疫反應的負面影響。目前對這些途徑和機制了解甚少。
骨組織中有大量的TGFβ。TGFβ與其受體結合，該受體由TGFβ受體II型（Tgfbr2）和I型（Tgfbr1）組成，并在骨量維持中發(fā)揮重要作用。TGFβ是一種多功能細胞因子，經(jīng)常與其他細胞因子或生長因子相互作用，在不同的細胞和環(huán)境中發(fā)揮不同的作用。TGFβ和TNF之間的相互作用未被充分研究。
二．研究方法
該工作制備了Tgfbr2條件敲除小鼠，并表明巨噬細胞/破骨細胞前體中TGFβ信號通路的缺失不會影響RANKL誘導的體內(nèi)外破骨細胞生成。并且發(fā)現(xiàn)TGFβ啟動使TNF足以啟動RANKL非依賴性破骨細胞分化途徑。這一發(fā)現(xiàn)引入了與經(jīng)典RANKL/RANK途徑不同的破骨細胞生成的第二個分子途徑。TGFβ通過為破骨細胞基因表達創(chuàng)造有利的染色質(zhì)環(huán)境，將TNF對巨噬細胞的促炎作用轉變?yōu)楦咝У钠乒羌毎晒δ?。在小鼠炎癥模型中，阻斷TGFβ信號通路可保護小鼠免受TNF誘導的炎癥性骨侵蝕。在RA患者的TGFβ水平顯著升高，發(fā)現(xiàn)從RA患者分離的外周血單核細胞（PBMC）中TGFβ信號通路和破骨細胞基因表達高度富集并相關。TGFβ和TNF介導的破骨細胞生成機制在RA中是活躍的，這表明RA中存在TGFβ和TNF依賴的炎性破骨細胞生成途徑。這一先前未被認識的由TGFβ和TNF介導的破骨細胞生成的非典型途徑為治療炎癥性骨侵蝕開辟了治療途徑。
三．研究結果
1、TGFβ重編程TNF對巨噬細胞的促炎作用轉變?yōu)榇龠M破骨細胞的生成
由于RA中TGFβ水平升高，考慮了TGFβ1（TGFβ）是否可能從根本上改變巨噬細胞對TNF的反應，使其足以驅(qū)動破骨細胞分化。實驗中發(fā)現(xiàn)僅以TNF（TGFβ非啟動）刺激無法誘導破骨細胞分化（圖1a）。用TGFβ和TNF共同處理巨噬細胞可誘導TRAP+細胞，但觀察到很少的巨多核細胞（圖1a）。但TGFβ在單核細胞分化巨噬細胞階段（TGFβ啟動）能夠有效地允許TNF誘導大量巨大的多核破骨細胞（圖1a）。在整個單核-巨噬細胞破骨細胞階段，在培養(yǎng)系統(tǒng)中維持TGFβ也可以使TNF顯著誘導大量巨大的多核破骨細胞。并且供體之間TGFβ對TNF的啟動效應高度一致（圖1b）。破骨細胞生成轉錄因子FOS和NFATC1以及破骨細胞標記物基因ITGB3、ACP5、CTSK和CALCR的表達通過TGFβ啟動顯著增強（圖1c）。此外，TGFβ啟動后產(chǎn)生的TNF介導的破骨細胞具有較強的骨吸收能力（圖1d）。TGFβ啟動TNF誘導的破骨細胞的細胞核數(shù)量、大小和再吸收活性與RANKL誘導的破骨細胞相當。與人類培養(yǎng)系統(tǒng)類似，還發(fā)現(xiàn)小鼠骨髓的TGFβ啟動顯著誘導破骨細胞分化以響應TNF，表明TGFβ啟動對TNF的作用在小鼠和人類之間是保守的。此外，這種作用獨立于RANKL，過量的OPG不會影響TGFβ對TNF介導的破骨細胞生成的啟動效應（圖1e）。此外，TGFβ啟動不影響RANKL誘導的破骨細胞生成。并且發(fā)現(xiàn)TGFβ啟動幾乎完全消除了巨噬細胞的吞噬功能（圖1f）。TGFβ啟動還強烈抑制TNF刺激的巨噬細胞中細胞因子IL-1B和IL-6的表達（圖1g）。這些結果共同表明，TGFβ啟動抑制TNF的炎癥作用，促進巨噬細胞產(chǎn)生破骨細胞的反應（圖1h）。
2. TGFβ信號的缺乏阻斷TNF效應，但不能阻止破骨細胞的生成和骨吸收
接下來，發(fā)現(xiàn)Tgfbr2敲除（KO）小鼠（Tgfbr2ΔM）BMMs中的TGFβ信號缺陷不影響RANKL誘導的破骨細胞分化（圖2a）。與RANKL誘導的體外破骨細胞分化一致，與WT對照相比，Tgfbr2ΔM小鼠的股骨小梁和皮質(zhì)骨以及椎體小梁骨的骨表型沒有出現(xiàn)明顯缺陷（圖2b、c）。這些數(shù)據(jù)表明，在生理環(huán)境中，TGFβ信號在破骨細胞分化過程中起著不可或缺的作用。進一步考慮了Tgfbr2的缺乏是否影響破骨細胞生成和骨吸收。在TGFβ啟動條件下，TNF未能在Tgfbr2ΔM組中誘導破骨細胞分化（圖2d，e）。為了在體內(nèi)測試TGFβ對TNF反應的影響，通過TNF的炎癥反應建立了小鼠顱骨骨溶解模型。PBS注射用作陰性對照，在顱骨表面未觀察到吸收坑形成，髓系細胞Tgfbr2缺乏不影響基底破骨細胞的生成（圖2f，g，h）。Tgfbr2ΔM小鼠中的Tgfbr2缺乏可顯著防止TNF誘導的侵蝕（圖2f），并且與WT對照組相比，顯著減少了顱骨組織切片上破骨細胞的形成（圖2g，h）。隨后，探討了TGFβ啟動在炎癥性關節(jié)炎模型中的作用，選擇K/BxN血清誘導的關節(jié)炎模型，該模型類似于RA，因此已廣泛用于研究由炎性細胞因子（包括TNF）引起的關節(jié)周圍骨侵蝕。與模擬TGFβ啟動條件的WT對照小鼠相比，Tgfbr2ΔM小鼠中基礎TGFβ信號傳導（非啟動）的缺失導致k/BxN關節(jié)炎模型中跗骨關節(jié)周圍骨侵蝕的顯著抑制，破骨細胞數(shù)量和吸收部位表面的減少（圖2i-k）。綜上所述，這些結果表明內(nèi)源性TGFβ信號傳導不影響RANKL誘導的破骨細胞形成，但在促進TNF介導的破骨細胞生成和加劇炎癥性骨吸收中起著關鍵作用。
3. TGFβ啟動抑制IFN刺激基因（ISG）的表達，促進破骨細胞生成基因表達
接下來研究了TGFβ啟動重編程巨噬細胞對TNF的反應以促進破骨細胞生成的機制。通路分析顯示參與IFN的基因高度上調(diào)，特別是I型IFN信號通路，以及TNF刺激巨噬細胞的炎癥反應（非啟動條件，圖3a）。然而，TGFβ啟動富集了核糖體蛋白質(zhì)和破骨細胞分化通路（圖3b）。IFN刺激基因（ISG），包括I型IFN反應基因（圖3c）和趨化因子基因（圖3d），在刺激24小時后僅由TNF誘導。但在TGFβ啟動條件下，TNF沒有誘導這些炎癥基因，而是激活了許多經(jīng)典破骨細胞基因（OC基因），包括早期破骨細胞生成調(diào)節(jié)因子，如FOS、NFATC1和MITF（d1，圖3e），以及晚期破骨細胞標記基因，如ACP5、CTSK、ITGB3，OSCAR和CALCR（d6，圖3e）。基因集富集分析（GSEA）也證實，I型干擾素反應基因和趨化因子基因在TGFβ非啟動條件下顯著富集，而TGFβ啟動條件下顯著富集破骨細胞基因集（圖3f–h）。并且進一步證實I型干擾素反應基因的表達，如IFIT1、IFIT2、MX1和STAT1（圖3i），以及趨化因子基因，如CCL5、CXCL9和CXCL10（圖3j），這些基因在24小時時由TNF誘導，但幾乎被TGFβ啟動完全消除。
4. TGFβ啟動重塑染色質(zhì)可及性和組蛋白修飾
通過ATAC-seq分析，發(fā)現(xiàn)TNF在TGFβ非啟動和啟動條件下顯著誘導差異可及區(qū)域（圖4a），表明TGFβ啟動在很大程度上改變了染色質(zhì)可及性。對這些差異可及區(qū)域相關的基因通路分析表明，TGFβ啟動增加了TGFβ信號轉導和破骨細胞分化通路的基因染色質(zhì)可及性（圖4b）。將在TGFβ啟動條件下被TNF增強表達的DEG稱為TGFβ啟動基因，包括TGFβ通路基因和OC基因。在非啟動條件下，TNF增強的DEG被稱為非啟動基因，包括ISG。隨后發(fā)現(xiàn)，與1975個峰值相關的60%的非啟動基因位點（745個基因）在TNF刺激下表現(xiàn)出染色質(zhì)可及性增加（圖4c，d），而TGFβ啟動顯著降低了這些位點在基線/TNF刺激后的染色質(zhì)可及性，例如MX1、MX2、IFIT2、IFIT3、CXCL9、CXCL10和CXCL11的位點（圖4c，d，m）。相反，無論TNF處理如何，TGFβ啟動增加了TGFβ啟動基因位點處的染色質(zhì)可及性，例如NFATC1、ACP5、ITGB3和CALCR位點（圖4c、d、n）。進一步評估了ISG和OC位點，發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)可及性的變化分別與非啟動基因和啟動基因相似（圖4e）。值得注意的是，單獨使用TNF不會改變OC基因位點的染色質(zhì)可及性（圖4e，右圖），這與單獨使用TNF不能有效誘導OC基因表達的結果一致（圖3e）。大多數(shù)OC基因位點（81%）在TNF刺激前通過TGFβ啟動顯著打開，盡管在基線檢查時未觀察到任何基因表達無TNF刺激。這些發(fā)現(xiàn)表明，TGFβ啟動制備并使這些基因位點能夠通過隨后的刺激信號進行基因誘導。隨著TGFβ啟動，TNF刺激進一步增加了一些OC基因位點（圖4e，右圖）的染色質(zhì)可及性，例如CALCR位點。
接下來，對與轉錄激活相關的H3K4me3組蛋白修飾和與轉錄抑制相關的H3K27me3組蛋白修飾進行分析。在基線和TNF刺激后，在大多數(shù)非啟動基因（包括ISG）的轉錄起始位點（TSS）周圍發(fā)現(xiàn)了H3K4me3信號（圖4f，g，m）。這些H3K4me3信號通過TGFβ啟動顯著減弱（圖4f，g，m）。啟動基因處H3K4me3標記的基礎和TNF刺激水平均較低，但TGFβ啟動顯著增加了這些基因位點的H3K4me3信號，包括OC基因NFATC1、FOS、ACP5、ITGB3和CALCR（圖4f、g、n）。在ISG位點幾乎檢測不到H3K27me3標記。相反，大多數(shù)OC基因（69%），包括NFATC1、ITGB3和CALCR，表現(xiàn)出基礎H3K27me3標記，該標記通過TGFβ啟動而顯著減弱（圖4h、i、n）。隨后進一步對H3K27ac組蛋白修飾進行分析，該修飾與活性基因轉錄相關。在非啟動基因位點，包括ISG，H3K27ac信號在基線時出現(xiàn)，并在TNF刺激后增加（圖4j-m）。這些H3K27ac信號通過TGFβ啟動顯著減弱（圖4j-m）。相反，H3K27ac信號的基礎水平和TNF刺激水平在啟動基因位點（如OC基因）都較低，但TGFβ啟動顯著提高了這些H3K27ac信號，TNF刺激的水平更高（圖4j-n）。這些H3K27ac信號變化與ISGs和OC基因的H3K4me3標記和轉錄組學變化一致。總之，大多數(shù)OC基因位點在很大程度上是封閉的，巨噬細胞中H3K4me3/H3K27ac水平較低，H3K27me3標記較高，表明這些基因在巨噬細胞中處于非活性轉錄狀態(tài)。雖然TNF信號單獨有效地增加ISG位點的染色質(zhì)可及性，但它無法打開OC基因的位點。然而，TGFβ啟動將ISG和OC基因的染色質(zhì)狀態(tài)切換到相反的方向，從而在基礎水平上啟動這一過程。通過TGFβ啟動，染色質(zhì)變得閉合，ISG位點的H3K4me3/H3K27ac信號減少。另一方面，TGFβ啟動顯著增加染色質(zhì)可及性和H3K4me3/H3K27ac信號，同時減少OC基因位點上的抑制性H3K27me3標記。
5. TGFβ啟動抑制TNF誘導的IRF1-IFNβ信號軸
接下來，研究了哪些轉錄因子可能與染色質(zhì)重塑協(xié)調(diào)作用以調(diào)節(jié)TGFβ啟動的基因表達。進行motif分析表明，非啟動基因顯著富集的轉錄因子結合位點包括ISRE（IRF）、AP-1、NF-κB和IRF1（圖5a）。這些轉錄因子驅(qū)動ISG和炎癥基因的表達，以響應TNF刺激（圖3）。TGFβ啟動富集啟動基因的轉錄因子結合位點，包括FOS、E2F、SMAD2/3/4、MYBL2和MITF（圖5a）。FOS、E2F和MITF是重要的破骨細胞生成調(diào)節(jié)因子。由于TNF通過內(nèi)源性IFNβ生成誘導ISG表達，接下來研究了TGFβ啟動對IFNβ表達的影響。TGFβ啟動顯著降低了IFNB1染色質(zhì)可及性和H3K4me3/H3K27ac的水平（圖5b）。因此，TGFβ啟動幾乎完全消除了TNF誘導的IFNB1基因表達（圖5c）和蛋白質(zhì)產(chǎn)生（圖5d）。另一方面，TGFβ信號的缺乏促進了TNF誘導的IFNβ產(chǎn)生（圖5e），這為TGFβ啟動對IFNβ表達的抑制作用提供了補充證據(jù)。據(jù)文獻報道，TNF主要通過IRF1誘導IFNβ表達。隨后發(fā)現(xiàn)，TGFβ啟動使得IRF1位點染色質(zhì)可及性和H3K4me3/H3K27ac信號顯著降低（圖5f），這與IFNB1位點的變化一致。并且TGFβ啟動的確顯著抑制TNF誘導的IRF1 mRNA（圖5g）和蛋白質(zhì)表達（圖5h）。干擾素β是一種公認的破骨細胞分化抑制劑。因此，TGFβ誘導的IFNβ減少被認為有助于增強破骨細胞的生成。另一方面，與TNF強烈誘導IRF1相反，RANKL不誘導IRF1表達（圖5i），這可以解釋IRF1缺乏不影響RANKL誘導的破骨細胞生成的表型。然而，缺乏IRF1顯著增強TNF-TGFβ啟動條件下介導的破骨細胞分化（圖5j）和破骨細胞基因表達（圖5k）。TGFβ啟動抑制ISG誘導，例如Ifit1、Ifit2、Mx1和Stat1的誘導，被IRF1缺乏進一步顯著抑制（圖5l）。這些結果共同表明，TGFβ啟動抑制TNF誘導的IRF1-IFNβ信號軸，從而有助于ISG基因抑制和破骨細胞促進。
6. TGFβ啟動促進IRF8蛋白降解
IRF8是一種有效的破骨細胞分化的抑制性轉錄因子。IRF8表達下調(diào)是破骨細胞發(fā)生的先決條件。TNF本身并沒有顯著降低IRF8蛋白水平，但TGFβ啟動使TNF能夠快速且實質(zhì)性地下調(diào)IRF8蛋白（圖6a）。有趣的是，TGFβ啟動并不影響TNF降低IRF8 mRNA水平（圖6b）。這表明TGFβ啟動調(diào)節(jié)IRF8蛋白表達的獨特機制。使用MG132阻斷蛋白酶體活性，并觀察到在TGFβ啟動條件下IRF8蛋白水平完全恢復到與未啟動的水平相似的水平（圖6c）。這些結果表明，TGFβ引發(fā)降低IRF8的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性并促進其降解，當?shù)鞍踪|(zhì)合成受阻時也是如此（圖6d）。與此一致，當?shù)鞍酌阁w活性被抑制時，在TGFβ啟動條件下IRF8的泛素化顯著增加（圖6e），表明IRF8蛋白降解在很大程度上由TGFβ啟動促進。
7. TGFβ啟動使TNF能夠誘導不同于RANKL誘導的破骨細胞生成調(diào)節(jié)因子
如圖7a所示，TGFβ啟動/TNF和RANKL誘導基因中存在許多重疊基因。對這些重疊基因的進一步通路富集分析顯示，包括破骨細胞分化和黏附等通路，這是典型的RANKL誘導破骨細胞生成路徑（圖7a）。與此相一致的是，常見的破骨細胞生成轉錄因子，如PU.1、NFATC1、FOS、PRDM1、E2F1和MITF，以及破骨細胞標記基因，如CTSK、ACP5、ITGB3和CALCR，均在重疊基因集中發(fā)現(xiàn)（圖7b）。進一步對與TGFβ啟動/TNF誘導的OC基因相關的motif進行分析，發(fā)現(xiàn)常見破骨細胞生成轉錄因子 E2F1，PRDM1，NFATC1，F(xiàn)OS，PU.1和MITF的結合位點富集（圖7c）。有趣的是，發(fā)現(xiàn)MYBL2（編碼B-Myb）的轉錄因子結合位點異常豐富（圖7c），這是在TGFβ啟動條件下由TNF誘導的高表達差異基因，而不是由RANKL誘導的（圖7b）。B-Myb在破骨細胞分化中的作用尚不清楚。MYBL2位點的染色質(zhì)可及性在基線時非常低，具有高抑制性H3K27me3標記。TGFβ啟動顯著打開MYBL2啟動子和增強子區(qū)域的染色質(zhì)，降低H3K27me3標記，增強H3K4me3/H3K27ac信號（圖7d）。因此，MYBL2是典型的TGFβ啟動基因。這些染色質(zhì)重塑和組蛋白修飾變化一致，MYBL2在基礎水平的表達較低，TGFβ啟動顯著升高TNF誘導的MYBL2表達（圖7e，f）。為了檢測B-Myb在破骨細胞分化中的功能，下調(diào)了其表達（圖7g），并發(fā)現(xiàn)在TGFβ啟動條件下TNF誘導的破骨細胞分化被MYBL2缺陷顯著抑制，這可以通過破骨細胞形成減少（圖7h）和破骨細胞標記基因表達減弱（圖7i）來證明。但是，RANKL不誘導MYBL2表達（圖7b，j），因此，RANKL誘導的破骨細胞生成不受MYBL2丟失的影響（圖7k）。與發(fā)現(xiàn)MYBL2是TGFβ啟動基因一致，MYBL2缺乏不會影響TNF誘導的ISG表達，如IFIT1、IFIT2和MX1（圖7l）。在TNF誘導的活體顱骨上骨溶解模型的破骨細胞中鑒定出B-Myb的表達（圖7m）。進一步制備了髓系特異性Mybl2條件性KO小鼠（Mybl2ΔM），并在體內(nèi)研究了髓系細胞特異性Mybl2敲除對TNF誘導的炎性破骨細胞生成和骨吸收的影響。與野生型對照小鼠相比，Mybl2缺乏顯著抑制TNF誘導的顱骨侵蝕（圖7n），并顯著減少Mybl2ΔM小鼠顱骨中破骨細胞的形成（圖7o，p，TNF組）。在生理條件下，髓系細胞特異性Mybl2缺失不影響破骨細胞的形成（圖7o，p，PBS組）。因此，B-Myb是一種未知的破骨細胞生成調(diào)節(jié)因子，在TGFβ啟動條件下特異性促進TNF介導的破骨細胞生成，但不是RANKL誘導的破骨細胞生成。
盡管RANKL和TGFβ啟動/TNF共享一些常見的破骨細胞生成轉錄因子，但仍然存在B-Myb等調(diào)節(jié)因子，它們在TGFβ啟動/TNF介導的炎性破骨細胞分化中發(fā)揮選擇性作用。這些結果暗示B-Myb可能是炎癥破骨細胞形成和骨吸收的特異性治療靶點。
8. TGFβ表達與RA破骨細胞基因表達高度相關
破骨細胞引起的過度骨侵蝕是與骨溶解相關的疾?。ㄈ鏡A）的一個關鍵特征。
進一步獲得為了深入了解TGFβ在炎癥性骨侵蝕相關疾病中的意義，利用最近發(fā)布的數(shù)據(jù)集分析了基因表達譜，包括82名系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者(SLE)和84名類風濕關節(jié)炎患者(RA)。雖然類風濕性關節(jié)炎和系統(tǒng)性紅斑狼瘡有許多共同的癥狀，但它們是不同的風濕性疾病。一個重要的特征是RA患者經(jīng)常發(fā)生關節(jié)糜爛，伴有破壞性破骨細胞的形成/活動，而SLE關節(jié)病通常沒有進展。此外，I型干擾素信號在SLE患者中很常見，最近的文獻表明SLE患者血清TGFβ水平降低。因此，在這項已發(fā)表的研究中，來自SLE和RA隊列的基因集似乎最適合研究和比較I型干擾素、TGFβ水平和患者破骨細胞性骨侵蝕之間的相關性。RA和SLE中DEG的通路分析揭示了不同的相關通路（圖8a-c）。SLE中富集程度最高的通路是IFN I型信號通路，其次是TNF信號通路（圖8b）。相反，與RA最顯著相關的途徑是TGFβ信號傳導（圖8c）?；虮磉_熱圖（圖8d）和GSEA分析（圖8e）進一步證實了ISG（I型干擾素反應基因和趨化因子基因）在SLE中的顯著富集，以及TGFβ信號通路中的基因在RA中的富集。重要的是，這些分析顯示RA PBMC中的OC基因高度顯著富集，而SLE中的OC基因則不明顯（圖8d，e）。此外，計算了每個患者中三個典型破骨細胞基因NFATC1、CTSK和ITGB3的平均表達水平，并使用該值來反映單個破骨細胞的活性。為了表明每個患者中TGFβ信號通路的活性，計算了TGFβ及其受體TGFBR1和TGFBR2的表達平均值。然后發(fā)現(xiàn)，每位患者的TGFβ活性與破骨細胞活性呈正相關，并且RA隊列中的TGFβ活性和破骨細胞活性均遠高于SLE隊列（圖8f）。此外， RA患者中TGFB1、FOXM1和MYBL2的mRNA表達水平顯著高于SLE患者（圖8g）。相反，與SLE患者相比，RA中IFNB1、IRF1和IRF8的表達水平降低（圖8g）。總之，這些患者結果進一步支持了TGFβ信號傳導與ISG和OC基因差異表達之間相關性的醫(yī)學相關性，并強調(diào)了TGFβ信號傳導在疾病環(huán)境中抑制炎癥和促進破骨細胞生成的生物學意義。
四、總結
總之，該研究工作發(fā)現(xiàn)TGFβ通過重塑染色質(zhì)和組蛋白修飾與特定轉錄因子協(xié)同作用，重新編程巨噬細胞對TNF的反應，并將細胞命運轉移到破骨細胞生成。這些發(fā)現(xiàn)確定了TGFβ在調(diào)節(jié)TNF對巨噬細胞極化/分化的作用和RANKL非依賴破骨細胞分化途徑中先前未被認識的功能。在TGFβ和TNF介導的炎性破骨細胞生成程序中發(fā)現(xiàn)的這些機制暗示了選擇性抑制炎性骨吸收的治療策略，而不會對生理性骨重塑產(chǎn)生顯著影響。
