Mincle受体介导的炎症反应在金黄色葡萄球菌骨感染中的作用机制研究

《Bone》：The C-type lectin receptor mincle is functionally expressed by murine bone cells and can mediate inflammatory osteoblast responses to Staphylococcus aureus

本研究针对金黄色葡萄球菌(S. aureus)骨感染中异常骨重塑的免疫调控机制，通过RNA Tag-Seq、免疫印迹和ELISA等技术，首次证实成骨细胞和破骨细胞功能性表达C型凝集素受体Mincle，并揭示其通过识别细菌糖脂成分介导炎症因子(IL-6/IL-12p40)产生。该发现为靶向Mincle通路调控感染性骨病提供了新靶点。

　　

在骨科感染领域，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是最常见的骨髓炎致病菌，其感染会引发严重炎症和进行性骨破坏。传统观点认为，骨组织中的成骨细胞(osteoblasts)和破骨细胞(osteoclasts)主要承担骨形成和骨吸收功能。然而近年研究发现，这两种骨细胞同样具备免疫调节功能，能够通过表达模式识别受体(PRR)感知病原体相关分子模式(PAMP)，在感染引发的异常骨重塑中发挥关键作用。其中，巨噬细胞诱导性C型凝集素(Mincle)作为一种与酪氨酸激活基序耦合的PRR，能识别多种病原体的糖脂成分并启动炎症介质产生，但在骨细胞中的功能尚未明确。

为阐明骨细胞是否通过Mincle参与抗金黄色葡萄球菌免疫应答，研究团队通过RNA Tag-Seq技术分析感染后的小鼠骨细胞转录组，发现C型凝集素受体信号通路相关基因显著富集，且Mincle及其下游信号组分mRNA表达上调。免疫印迹实验证实小鼠成骨细胞和破骨细胞均组成性表达Mincle蛋白，而原代人成骨细胞该受体表达可被细菌感染诱导上调。功能实验显示，特异性Mincle激动剂TDB（海藻糖-6,6-二山嵛酸酯）和BG（β-葡萄糖神经酰胺）能剂量依赖性诱导骨细胞产生肿瘤坏死因子(TNF)、白介素-6(IL-6)和IL-12/23 p40等炎症因子，且该效应可被Mincle中和抗体阻断。更重要的是，金黄色葡萄球菌感染引发的骨细胞炎症反应在Mincle被阻断后显著减弱，证实该受体至少部分介导了骨细胞对细菌的免疫应答。

关键技术方法包括：1）从新生小鼠颅骨分离原代成骨细胞和骨髓来源破骨细胞，通过碱性磷酸酶/抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色验证分化状态；2）应用RNA Tag-Seq进行转录组分析，结合KEGG通路富集分析筛选差异表达基因；3）通过免疫印迹检测Mincle蛋白及磷酸化Syk(pSyk)信号激活；4）采用特异性ELISA定量细胞因子分泌水平；5）使用Mincle中和抗体进行功能阻断实验。

研究结果方面：

3.1 感染骨组织中Mincle信号组分表达上调

对植入物相关性骨髓炎小鼠模型骨组织的二次分析显示，感染组Mincle(Clec4e)、Bcl10和FcRγ等信号分子mRNA表达显著升高，且IL-6、IL-12等Mincle相关炎性细胞因子基因富集。

3.2 破骨细胞中Mincle的功能验证

感染金黄色葡萄球菌4小时后，破骨细胞Mincle mRNA表达显著增加，且KEGG分析提示IL-12/23通路激活。虽然细菌挑战仅轻微提升Mincle蛋白水平，但TDB刺激可诱导TNF产生，该效应可被Mincle抗体特异性抑制。

3.3 成骨细胞中Mincle的组成性表达

小鼠成骨细胞在感染后呈现Mincle、Bcl10、IκBα等信号分子mRNA上调，且蛋白水平检测显示Mincle呈高水平组成性表达，不受细菌或激动剂刺激影响。BG和TDB能诱导IL-6和IL-12/23 p40分泌，且抗体阻断实验证实反应特异性。

3.4 Mincle介导成骨细胞抗菌免疫应答

金黄色葡萄球菌感染可激活Syk磷酸化，且其中性抗体能显著降低IL-6和IL-12/23 p40产生，但不影响TLR2配体引发的反应。值得注意的是，Mincle激活并未改变细胞内细菌载量，提示其作用集中于炎症调控而非直接杀菌。

3.5 人成骨细胞中Mincle的诱导性表达

与原代小鼠细胞不同，人成骨细胞基础Mincle表达较低，但可被细菌感染或TLR配体诱导上调。当用LPS预刺激后，Mincle激动剂能协同增强IL-6产生，且感染引发的炎症反应同样受Mincle抗体抑制。

讨论部分指出，本研究首次系统证实Mincle在骨细胞中的功能性表达，其介导的炎症反应与肺部免疫中Mincle识别金黄色葡萄球菌糖脂Glc-DAG的机制类似。值得注意的是，骨细胞Mincle激活主要引发炎症因子释放而非直接抗菌，这与胞内PRR（如cGAS/RIG-I）诱导I型干扰素通路控制细菌存活的作用形成互补。尽管研究未明确Mincle信号在感染性骨病中起保护作用还是加重炎症，但为靶向该通路调控骨免疫平衡提供了理论依据。该成果发表于《Bone》期刊，对深入理解骨感染免疫病理机制及开发新型治疗策略具有重要意义。