IgG型免疫复合物以RANKL非依赖性方式快速诱导人单核细胞向破骨细胞分化的实验研究

发布时间：2020-03-24 19:04

【摘要】：破骨细胞是由破骨前体细胞融合而形成的多核巨细胞,是体内唯一具有骨吸收能力的细胞,和成骨细胞共同维持着机体的骨平衡。在类风湿关节炎等自身免疫性疾病中,由于大量破骨细胞的形成及成熟,导致骨吸收增加,从而引起全身性的骨量减少及局部的关节破坏。然而,类风湿关节炎患者骨关节破坏的机制仍不明确,多种因素导致的破骨细胞的分化及活化可能是骨损伤最终的途径。在破骨细胞的经典途径分化途径中,M-CSF)和RANKL在破骨细胞分化发育过程中发挥着极其重要的作用。在M-CSF和RANKL共同刺激下,破骨细胞前体细胞经过一系列信号转导途径诱导多种与破骨细胞分化发育相关的基因的表达,最终导致细胞融合形成多核细胞,表达降钙素受体、抗酒石酸酸性磷酸酶、组织蛋白酶K等特征性的标志性分子及功能蛋白。在破骨细胞分化的经典途径中,免疫球蛋白样受体介导的信号被认为可提供共刺激信号,辅助RANKL信号共同促进破骨细胞分化与成熟。除了RANKL依赖的经典分化途径,破骨细胞还可经由RANKL非依赖途径分化而来,某些细胞因子(如TNF-α、TGF-β等)可替代RANKL而诱导破骨前体细胞直接分化为有功能的破骨细胞。大量免疫复合物的存在是包括类风湿关节炎在内的多种自身免疫病的重要的血清学特点。然而,这些免疫复合物调节破骨细胞分化的途径及机制并不明确,这些免疫复合物可能通过结合细胞表面的免疫球蛋白样受体,或者可能通过诱导细胞分泌TNF-α等细胞因子调节破骨细胞的分化。然而,迄今为止,几乎所有的研究均认为自身免疫复合物介导的信号是RANKL/RANK信号的辅助。本研究中,我们利用IgG包被细胞培养板形成固相化的免疫复合物(c IgG)以及乳铁蛋白免疫复合物(LTF-IC)进行体外细胞实验,发现这两类IgG型免疫复合物与FcγRs结合后均可直接诱导单核细胞分化为多核、TRAP染色阳性、表达特征性分子及具有骨吸收功能的破骨细胞。而且,免疫复合物诱导单核细胞在第三天即可融合形成TRAP染色阳性的多核巨细胞,其速度较M-CSF+RANKL途径(平均7-9天)更为迅速。在体外阻断实验中,我们发现,RANKL的假受体OPG并不能抑制免疫复合物诱导的破骨细胞形成,提示该途径为RANKL非依赖性途径。在该分化途径中,免疫复合物主要与单核细胞表面的CD32A结合,通过Syk信号途径,导致转录因子NFATc1的活化和自我扩增,最终诱导破骨细胞形成及表达功能性分子。细胞因子IL-4和IL-10可明显抑制免疫复合物诱导的破骨细胞分化,而TNF-α和IL-6等炎性细胞因子对该分化途径并没有表现出明显的促进作用,其原因可能在于免疫复合物强大的诱导作用掩盖了炎症性细胞因子的协同效果。通过检测RA患者血清中的免疫复合物,及与临床资料之间进行相关性研究,我们发现,免疫复合物与骨代谢指标之间存在一定的相关关系。总而言之,本研究首次发现IgG型免疫复合物可以通过RANKL非依赖途径快速诱导破骨细胞的形成,具有重要的理论意义和实践意义。在类风湿关节炎患者关节局部沉积和游离存在的IgG型免疫复合物可能通过大量诱导破骨细胞形成而参与骨关节的损伤,成为主导关节破坏的主要原因和机制。针对这一机制进行临床干预,可能在未来预防和控制类风湿关节炎的发展过程具有重要的临床应用价值。
【图文】：

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图 1-1 破骨细胞的分化发育过程Figure 1-1 Osteoclastogenesis. Development schema of haematopoietic precursorcell differentiation into mature osteoclasts, which are fused multinucleated cells(MNCs) arising from multiple individual cells. In this process, M-CSF and RANKLare essential for osteoclastogenesis, and OPG can negatively regulate it by bindingand neutralizing RANKL.1.2 破骨细胞的经典分化途径及其调控基础研究显示，骨组织处于一种代谢活跃的动态平衡状态，成骨细胞（osteoblast）和破骨细胞（osteoclast）在维持骨的平衡（bone homeostasis）中发挥着关键作用，一旦这种平衡被打破，将会导致多种骨骼疾病的发生，，如骨质疏松症和骨硬化症（osteopetrosis）9。其中破骨细胞是体内唯一具有骨吸收作用的细胞，是引起骨量减少、骨质疏松和骨破坏的关键，其分化发育受多种细胞及细胞因子（cytokine）的调节。巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating

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图 1-2 破骨细胞分化过程中的几种主要膜受体ure 1-2 Cell surface receptors in osteoclastogenesis. RANK and c-fmeptors for RANKL and c-fms respectively. These two receptors are molved in the canonical pathway of osteoclast differentiation. Immunoglobulineptors are auxiliary receptors which can provide co-stimulatory signals.1.3 破骨细胞的非经典分化途径及其病理生理意义RANKL 一度被认为是破骨细胞分化的充分必要条件。RANKL 基因敲除（因不能在骨表面形成破骨细胞，导致严重的骨硬化病表型，表现为圆顶头、生长板（growth plates）异常和自发性骨折9。然而，随着研究的深入现某些细胞因子和生长因子可以替代 RANKL 的作用而诱导破骨细胞这些途径被称为破骨细胞分化的非经典途径。目前文献报道的非经典途导 OC 分化的细胞因子和生长因子有 TNF-α、增值诱导配体（APRIL活化因子（B cell activating factor，BAFF）、LIGHT（lymphotoxin exhib
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R392

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