骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞自噬與凋亡信號(hào)的研究進(jìn)展

第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院、軍事口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王美青教授團(tuán)隊(duì)與南方科技大學(xué)生物系肖國(guó)芝教授課題組合作，使用培養(yǎng)軟骨細(xì)胞中的流動(dòng)剪切應(yīng)力（flow fluid shear stress，F(xiàn)FSS）模型和單側(cè)前交叉咬合（unilateral anterior crossbite，UAC）動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)FFSS和UAC都能在顳下頜關(guān)節(jié)的軟骨細(xì)胞中積極誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，證明異常的機(jī)械負(fù)荷可通過(guò)激活調(diào)節(jié)顳下頜關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞自噬和凋亡程序之MTORC1信號(hào)而導(dǎo)致軟骨退化，這篇發(fā)表在《Autophagy》雜志的提示，抑制MTORC1可能是預(yù)防和治療骨關(guān)節(jié)炎的一種新策略。

顳下頜關(guān)節(jié)是連接下頜骨與顱骨（顳骨）的關(guān)節(jié)，位于耳道前方深層。顳下頜關(guān)節(jié)炎（顳頜關(guān)節(jié)炎，顳下頜關(guān)節(jié)紊亂綜合征），是由多種原因引起的該關(guān)節(jié)疼痛。亦可引發(fā)頭痛、頸痛、面部疼痛、耳部疼痛、顳下頜關(guān)節(jié)交鎖、咬合困難或顳下頜關(guān)節(jié)彈響。此病發(fā)病原因復(fù)雜，目前尚未完全明了。

骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種慢性退行性關(guān)節(jié)疾病，破壞關(guān)節(jié)軟骨，社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本高。生物力學(xué)因素在OA發(fā)病過(guò)程中起著重要作用。顳下頜關(guān)節(jié)在生物力學(xué)上與牙合有關(guān)，是一個(gè)經(jīng)常受到OA侵犯的部位。王美青教授團(tuán)隊(duì)先前報(bào)道了流體剪切應(yīng)力（FFSS）可在體外誘導(dǎo)顳下頜關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞死亡。隨后，他們建立了一種名為單側(cè)前交叉（UAC）的異常牙合小鼠模型，并證明機(jī)械應(yīng)力亦可在大鼠和小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)顳下頜關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞死亡和類OA損傷。

在新研究中，他們聯(lián)合南方科技大學(xué)生物系肖國(guó)芝教授課題組，研究了異常生物力學(xué)誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞死亡和顳下頜關(guān)節(jié)OA發(fā)病的分子機(jī)制。

根據(jù)之前建立的模型，研究人員首先監(jiān)測(cè)了顳下頜關(guān)節(jié)中部假手術(shù)組和UAC組大鼠2至20周的軟骨組織面積，同時(shí)定量半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶12（CASP12）和DNA損傷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄物3（DDIT3）等自噬分子表達(dá)以及自噬體和溶酶體的位置。

在整個(gè)UAC實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，顳下頜關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞始終存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（ERS）。然而，值得注意的是，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核心信號(hào)1（p-ERN1）僅在2至4周增加，8周后，其mRNA和蛋白質(zhì)均將至正�；�本水平。在此期間，UAC誘導(dǎo)了軟骨細(xì)胞p-MTOR及其下游靶點(diǎn)p-RPS6 2至4周的下調(diào)。即UAC在OA進(jìn)程中誘導(dǎo)了ERS凋亡，早期促進(jìn)自噬，晚期抑制自噬。作為眾所周知的自噬抑制劑MTORC1在早期受到了抑制，在晚期得到了激活，暗示了它在UAC誘導(dǎo)的顳下頜關(guān)節(jié)OA軟骨病變進(jìn)展中將自噬轉(zhuǎn)變?yōu)镋RS凋亡中的關(guān)鍵作用。

同理，他們又在培養(yǎng)的ATDC5細(xì)胞中證明了FFSS刺激ERS凋亡，早期階段激活自噬并失活MTORC1，晚期階段激活MTORC1抑制自噬。

為了進(jìn)一步研究ERN1在ERS凋亡和自噬過(guò)程中對(duì)MTORC1的調(diào)節(jié)作用，ATDC5細(xì)胞被表達(dá)ERN1的慢病毒感染（由賽業(yè)生物提供病毒包裝服務(wù)），并在存在MHY1485（mTOR激動(dòng)劑，能有效抑制自噬）和不存在MHY1485的條件下接受4小時(shí)的FFSS。結(jié)果顯示，ERN1過(guò)度表達(dá)抑制了p-MTOR和p-RPS6，上調(diào)了BECN1和 LC3B-II，促進(jìn)了軟骨細(xì)胞自噬，與此同時(shí)，下調(diào)了p-EIF2AK3、CASP12和DDIT3，抑制了由FFSS誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡。MHY1485可以逆轉(zhuǎn)ERN1表達(dá)對(duì)p-MTOR和p-RPS6的抑制，從而抑制自噬促進(jìn)ERS凋亡。

綜合以上，通過(guò)研究人員建立的FFSS和UAC模型闡明了MTORC1在ERS細(xì)胞凋亡和自噬通量間的相互作用，機(jī)械應(yīng)力通過(guò)上調(diào)p-EIF2AK3和p-ERN1促進(jìn)ERS，ERN1- MTORC1信號(hào)啟動(dòng)自噬通量，在軟骨細(xì)胞中誘導(dǎo)ERS凋亡。MTORC1位于p-ERN1-AMPK下游，通過(guò)上調(diào)p-EIF2AK3將自噬轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌羌?xì)胞的ERS凋亡以響應(yīng)持續(xù)的異常生物力學(xué)符合，從而促進(jìn)CASP12和DDIT3表達(dá)，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡（如下圖所示）。

原文檢索：MTORC1 coordinates the autophagy and apoptosis signaling in articular chondrocytes in osteoarthritic temporomandibular joint