上海交大医学院张晓玲组:MicroRNA-145通过直接抑制MKK4
减弱骨关节炎中TNF-α驱动的软骨基质降解

【字体: 时间:2017年12月29日 来源:联川生物

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  在这项研究中,上海交通大学医学院张晓玲研究团队利用miRNA芯片技术研究了软骨细胞中TNF-α反应性相关的miRNAs,并尝试鉴定与TNF-α介导的信号传导密切相关的miRNAs,并研究它们在OA发病过程中在软骨基质降解中的潜在作用。

  

骨关节炎(OA)是一种最常见的慢性关节疾病,其特征有软骨破坏、软骨下骨重建及滑膜炎症。这些情况主要归因于关节软骨合成代谢与分解代谢之间的不平衡,尤其是分解代谢的增加。促炎性细胞因子,如白细胞介素-1β(IL-1β),肿瘤坏死因子(TNF-α)和IL-6是这种稳态失衡的关键介质。一般来说,细胞因子如IL-1β和TNF-α增加基质降解酶基因的表达,进而降解软骨细胞外基质(ECM),然后降解的ECM碎片进一步促进滑膜炎症和促炎性细胞因子的产生,并最终导致软骨破坏。另一方面,细胞因子也会钝化软骨ECM的合成。因此,迫切需要具有抗炎特性的分子。已知炎症呈现级联放大效应,意味着由蛋白激酶组成的信号级联,特别是涉及NF-κB和有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号传导途径的上游分子可能在OA期间驱动炎症级联起到重要作用。另外,作为与OA发病有关的主要细胞因子,IL-1β主要与软骨破坏有关,而TNF-α与OA炎症级联的驱动有关。因此,靶向TNF-α信号通路可能是治疗OA的强有力的方法。

最近的研究已经阐明由IL-1β触发的与软骨降解相关的一些miRNA,包括miR-140, miR-27b,miR-146a,26 miR-98, miR-558和通常靶向MMP和ADAMTS中单分子的miR-30a。然而,与OA发展相关的TNF-α反应性相关的miRNAs知之甚少。

在这项研究中,上海交通大学医学院张晓玲研究团队利用miRNA芯片技术研究了软骨细胞中TNF-α反应性相关的miRNAs,并尝试鉴定与TNF-α介导的信号传导密切相关的miRNAs,并研究它们在OA发病过程中在软骨基质降解中的潜在作用。

TNF-α刺激的软骨细胞的microRNA(miRNA)表达谱显示,miR-145表达量受TNF-α刺激后快速下调。此外,miR-145直接被p65抑制,并且在OA进展过程中与TNF-α分泌呈负相关。此外,研究发现miR-145直接靶向丝裂原活化蛋白激酶激酶4(MKK4),并且广泛抑制几种TNF-α触发的基质降解酶(MMP-3,MMP-13和Adamts-5)的产生。机理研究揭示,miR-145通过抑制MKK4磷酸化,负调节TNF-α介导的JNK和p38的活化,以及p-c-Jun和p-ATF2的核积累,最终导致分解代谢基因转录的改变。事实上,p-ATF2与Mmp-13的启动子相互作用,而p-c-Jun与Mmp-3和Adamts-5的启动子结合。OA软骨中MKK4明显升高。利用short hairpin RNA(短发卡RNA)消除MKK4导致基质降解酶的产生明显降低,JNK和p38失活,并且抑制软骨降解。相反,MKK4过表达则增强TNF-α介导的信号通路的激活及下游分解代谢基因的转录,并且使软骨降解情况恶化。此外,关节内(IA)注射miR-145激动剂可以缓解手术诱导的OA大鼠中的软骨破坏。


 
图 MiR-145直接靶向MKK4

参考文献
Hu G, Zhao X, Wang C, et al. MicroRNA-145 attenuates TNF-α-driven cartilage matrix degradation in osteoarthritis via direct suppression of MKK4[J]. Cell Death Dis. 2017, 8(10):e3140.

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