RRM2通过激活NF-κB信号通路抑制铁死亡促进类风湿关节炎滑膜成纤维细胞致病表型的研究

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：RRM2 contributes to pathogenic phenotype of fibroblast-like synoviocytes by activating NF-κB signaling and inhibiting ferroptosis in rheumatoid arthritis

本研究聚焦类风湿关节炎（RA）中滑膜成纤维细胞（FLS）的致病机制，探讨了核糖核苷酸还原酶亚基M2（RRM2）通过激活NF-κB信号通路，抑制铁死亡（Ferroptosis），从而增强RA-FLS增殖、迁移、侵袭及炎症因子释放的作用。研究揭示了RRM2在RA中的新功能，为靶向RRM2治疗RA提供了理论依据。

　　

在医学的漫长探索中，类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）始终是一种令人困扰的慢性自身免疫性疾病。它主要攻击人体的滑膜关节，导致持续的炎症、滑膜增生，并逐渐侵蚀软骨和骨骼，最终引发关节畸形和功能丧失，严重影响患者的生活质量。全球约有0.5%-1%的人深受其扰，这不仅仅是个人的痛苦，也构成了沉重的社会经济负担。在RA复杂的发病机制中，滑膜内的成纤维样滑膜细胞（Fibroblast-Like Synoviocytes, FLSs）扮演了“坏角色”。这些细胞在疾病状态下变得异常活跃，呈现出类似肿瘤细胞的特性：它们疯狂增殖、抗拒死亡、积极地迁移和侵袭，并大量分泌各种促炎细胞因子和基质降解酶，直接参与了对关节的破坏。

近年来，一种新型的程序性细胞死亡方式——铁死亡（Ferroptosis）进入了研究者的视野。这是一种铁依赖性的、以脂质过氧化物累积为特征的细胞死亡形式。在RA中，滑膜微环境内铁水平和氧化应激的升高，提示铁死亡可能参与了疾病的发生发展，但其具体的调控机制仍不清晰。与此同时，一个名为核糖核苷酸还原酶亚基M2（Ribonucleotide Reducerase Subunit M2, RRM2）的基因引起了注意。RRM2是DNA合成和细胞增殖的关键分子，在多种癌症中被证实高表达并促进疾病进展。尽管有研究提示RRM2在RA中也可能存在异常，但它是否以及如何通过调控铁死亡来影响FLSs的致病行为，仍然是一个待解的谜团。此外，NF-κB信号通路是体内重要的炎症调控通路，在RA中被过度激活，是导致FLSs活化、炎症因子释放的关键驱动力。RRM2、铁死亡和NF-κB通路这三者之间是否存在内在联系，构成了一个值得深入探究的科学问题。

为了解决这些问题，张琳琪等人的研究团队在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上发表了一项研究。他们提出假设：RRM2可能通过激活NF-κB信号通路来抑制铁死亡，进而增强RA-FLSs的致病性。为了验证这一猜想，研究人员开展了一系列严谨的实验。

本研究主要应用了几项关键技术方法：通过生物信息学分析公共基因表达数据库（GEO）中的RA数据集（GSE55235和GSE55457），筛选与RA和铁死亡相关的差异表达基因；利用短发夹RNA（shRNA）技术在人RA-FLS细胞系MH7A中敲低RRM2基因的表达；使用肿瘤坏死因子-α（TNF-α）刺激MH7A细胞以模拟体内炎症环境，建立RA细胞模型；并通过细胞计数试剂盒-8（CCK-8）检测细胞增殖、划痕实验检测迁移、Transwell小室实验检测侵袭、酶联免疫吸附试验（ELISA）检测炎症因子（IL-6, IL-1β）、以及特定生化试剂盒检测铁死亡相关指标（活性氧ROS、亚铁离子Fe²⁺、丙二醛MDA、谷胱甘肽过氧化物酶4 GPX4和溶质载体家族7成员11 SLC7A11/xCT的表达）来评估细胞表型变化。此外，还采用蛋白质印迹（Western Blot）和定量实时聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析相关基因的蛋白和mRNA水平。

RRM2 knockdown inhibits TNF-α-induced abnormal proliferation and inflammatory response in MH7A cells

研究人员首先通过生物信息学分析，发现RRM2在RA患者的滑膜组织中显著高表达，并且显示出良好的诊断价值（AUC值接近1或0.869）。在细胞实验中，他们证实了TNF-α刺激能够显著上调MH7A细胞中RRM2的表达。随后，他们成功构建了RRM2敲低的MH7A细胞模型。功能实验结果表明，敲低RRM2能够显著抑制TNF-α诱导的MH7A细胞的增殖、迁移、侵袭能力，并降低促炎细胞因子IL-6和IL-1β的释放。这些结果说明RRM2是维持RA-FLSs致病表型所必需的关键分子。

RRM2 knockdown induces ferroptosis in RA synovial cells

接下来，研究团队深入探讨了RRM2与铁死亡的关系。他们发现，敲低RRM2后，MH7A细胞内铁死亡的典型特征被激活：表现为促死亡指标ROS、Fe²⁺和MDA水平的显著升高，而抗死亡关键蛋白GPX4和SLC7A11的表达则明显下降。这一系列变化清晰地表明，RRM2在RA-FLSs中扮演着抑制铁死亡的角色，当其表达被抑制时，会引发铁死亡。

RRM2 knockdown inhibits NF-κB signaling pathway activity

为了揭示RRM2发挥作用的下游机制，研究人员进行了KEGG通路富集分析，结果提示RRM2与NF-κB等炎症和免疫相关通路密切相关。蛋白质印迹实验证实，敲低RRM2后，NF-κB通路的关键信号分子磷酸化p65（p-p65）与总p65的比值下降，而其抑制蛋白IκBα的水平则上升。这说明RRM2的敲低有效抑制了NF-κB信号通路的活性。

RRM2 knockdown induces ferroptosis and suppresses FLS pathogenicity by inhibiting NF-κB signaling

最后，研究通过“挽救实验”进一步验证了RRM2是通过NF-κB通路发挥作用的。他们在敲低RRM2的同时，加入NF-κB通路激动剂PMA。结果发现，PMA的处理能够逆转因RRM2敲低所带来的效应：它部分恢复了细胞的增殖、迁移、侵袭能力和炎症因子分泌，同时抑制了铁死亡的发生。这有力地证明，RRM2正是通过激活NF-κB信号通路，来抑制铁死亡并增强RA-FLSs的致病性。

综上所述，本研究系统地阐明了RRM2在类风湿关节炎滑膜成纤维细胞中的致病新机制。RRM2在RA-FLSs中高表达，它通过激活NF-κB信号通路，一方面抑制了铁死亡这种细胞死亡方式，另一方面又增强了细胞的增殖、迁移、侵袭和炎症反应能力。这项研究不仅首次揭示了RRM2在RA中调控铁死亡的作用，还将RRM2、NF-κB信号通路和铁死亡这三个重要的生物学事件紧密地联系起来，为理解RA的发病机制提供了新的视角。更重要的是，该研究指出RRM2可能成为一个极具潜力的治疗靶点，未来针对RRM2的干预策略（如基于小干扰RNA siRNA的技术）有望为开发新的RA治疗方法带来希望。当然，本研究也存在一些局限性，例如主要在细胞系中进行，未来需要在原代细胞和动物模型中进行更深入的验证，并对RRM2的上游调控分子及其与NF-κB通路组分的直接相互作用进行更细致的探讨。