J ADV RES（IF11.4）｜郭風勁/楊開祥研究團隊發(fā)現(xiàn)TRPM2介導的OA病理前饋回路，提供OA治療新策略！
骨關節(jié)炎（OA）是老年人致殘的一個重要因素，然而目前的治療選擇是有限的。瞬時受體電位通道M2（TRPM2）參與一系列疾病過程，但其在OA中的作用尚不清楚。華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院郭風勁/武漢市第四醫(yī)院楊開祥研究團隊在Journal of Advanced Research（IF11.4）發(fā)表題為“TRPM2-mediated feed-forward loop promotes chondrocyte damage in osteoarthritis via calcium-cGAS-STING-NF-κB pathway”的研究論文。文章揭示了OA軟骨細胞中涉及TRPM2、Ca2+、mtDNA、cGAS、STING和NF-κB的病理反饋回路，闡明破壞此回路可能是治療OA的一種可行方法。
AdV-TRPM2組軟骨中TRPM2陽性軟骨細胞數(shù)量顯著增加
研究結果
1、TRPM2過表達通過Ca2+加速DMM誘導的OA
結合RNA測序及基因表達分析，證實OA誘導TRPM2過表達；進一步敲除Trpm2可減輕小鼠因DMM誘導的OA進展。為進一步驗證TRPM2在OA中的作用，研究團隊在DMM或假手術誘導的小鼠軟骨中進行了AdV-TRPM2關節(jié)內注射，TRPM2過表達的小鼠對DMM誘導的軟骨變性的易感性增加。鑒于TRPM2是一種非選擇性Ca2+滲透性陽離子通道，研究人員研究了TRPM2在OA中的作用是否依賴于Ca2+。關節(jié)內注射Ca2+螯合劑BAPTA-AM，發(fā)現(xiàn)Ca2+螯合劑可以部分緩解TRPM2過表達引起的軟骨退行性變加??；此外，Ca2+的螯合抵消了TRPM2過表達引起的DMM小鼠骨贅的形成和滑膜炎，上述結果說明軟骨中TRPM2的過表達至少部分地通過Ca2+加劇了小鼠OA的進展。進一步的分析表明TRPM2對關節(jié)軟骨細胞的損傷至關重要。
在DMM誘導的OA小鼠中，TRPM2過表達加重了OA表型
2、TRPM2介導IL-1β誘導的細胞內Ca2+內流，啟動mtDNA-cGASSTING-NF-κB回路
數(shù)據(jù)分析證實TRPM2以NF-κB信號依賴性的方式上調，進一步觀察發(fā)現(xiàn)IL-1β處理增加了細胞內Ca2+濃度。使用CaCl2模擬體外鈣超載環(huán)境，CaCl2處理也增加了細胞內Ca2+濃度，并引起ECM降解；敲低TRPM2可減弱IL-1β或CaCl2誘導的Ca2+內流和軟骨細胞損傷。線粒體DNA（mtDNA）釋放是線粒體功能受損的表現(xiàn)之一，可通過cGAS-STING途徑引發(fā)炎癥，研究結果表明IL-1β和Ca2+都可以刺激cGAS-STING通路，釋放mtDNA；此外，IL-1β的刺激導致線粒體膜電位的崩潰和線粒體ROS的增加，敲低TRPM2可減輕IL-1β或CaCl2誘導的線粒體膜電位崩潰，增加線粒體ROS及cGAS-STING通路上調。接下來使用mtDNA抑制劑、cGAS抑制劑和STING抑制劑處理軟骨細胞，結果顯示這些抑制劑減弱了cGAS-STING通路的激活，改善了軟骨細胞的代謝。進一步的研究表明TRPM2可以抑制NF-κB通路的激活，抑制mtDNA-cGAS-STING軸對NF-κB通路具有類似的抑制作用，這些數(shù)據(jù)說明TRPM2-calcium-cGAS-STING-NF-κB軸在軟骨細胞中形成病理反饋回路。
TRPM2介導IL-1β誘導的細胞內Ca2+內流，啟動mtDNA-cGAS-STING-NF-κB回路
3、Ca2+螯合劑BAPTA-AM減輕軟骨細胞損傷及DMM誘導的OA
考慮到Ca2+在TRPM2介導的軟骨細胞損傷中的核心作用，研究團隊假設Ca2+的螯合可能有助于減少軟骨細胞損傷。使用Ca2+螯合劑BAPTA-AM處理軟骨細胞，觀察發(fā)現(xiàn)BAPTA-AM能改善IL-1β或CaCl2誘導的軟骨細胞形態(tài)學改變以及細胞損傷，表明BAPTA-AM可以防止軟骨細胞損傷?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，研究人員試圖驗證BAPTA-AM是否可以阻止OA進展，DMM手術小鼠經(jīng)關節(jié)內給藥不同劑量的BAPTA-AM，與對照組相比，BAPTA-AM處理的小鼠軟骨退變明顯減弱，OARSI評分較低，軟骨厚度增加；此外，表現(xiàn)出分解代謝標志物和炎癥標志物的顯著衰減以及合成代謝標志物的改善；同時BAPTA-AM治療降低了骨刺形成和滑膜炎的嚴重程度?？偟膩碚f，這些結果證明了BAPTA-AM對DMM誘導的OA的治療作用。
BAPTA-AM可減輕DMM誘導的OA
結論
本研究闡明了TRPM2在小鼠模型中OA的發(fā)病機制中的重要作用，敲除TRPM2有助于延緩OA的進展。此外，研究團隊在軟骨細胞中發(fā)現(xiàn)了一個TRPM2介導的病理前饋回路，通過Ca2+-cGAS-STING-NF-κB信號軸介導?；谶@些發(fā)現(xiàn)，BAPTA-AM抑制TRPM2-Ca2+軸可能為OA提供一種新的治療策略。
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