USP5通过稳定METTL14/m6A/GLUT1轴促进类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞糖酵解的作用机制研究

《Cell Death Discovery》：USP5 promotes glycolysis of fibroblast-like synoviocytes by stabilizing the METTL14/m6A/GLUT1 axis in rheumatoid arthritis

本研究针对类风湿关节炎（RA）中成纤维样滑膜细胞（FLSs）异常活化和糖酵解增强的机制展开探索。研究人员发现去泛素化酶USP5可通过抑制METTL14蛋白的泛素化降解，增强GLUT1 mRNA的m6A修饰稳定性，从而促进GLUT1表达和糖酵解过程，最终加剧RA-FLSs的炎症反应和病理行为。该研究揭示了USP5/METTL14/GLUT1轴在RA代谢重编程中的关键作用，为开发靶向糖酵通路的RA治疗策略提供了新思路。

　　

在类风湿关节炎（RA）这场免疫系统对关节发起的"错误攻击"中，成纤维样滑膜细胞（FLSs）扮演着"破坏先锋"的角色。这些本应维护关节健康的细胞，在RA患者体内却变得异常活跃，不仅大量增殖，还分泌多种炎症因子，如同在关节内点燃了一场难以熄灭的"炎症之火"，导致滑膜增生、软骨侵蚀和关节畸形。尽管现有治疗方法能一定程度上控制炎症，但为何这些滑膜细胞会如此"疯狂"地增殖和破坏，其背后的深层机制仍亟待揭示。

近年来，科学家们将目光投向了细胞能量代谢这一新视角。就像疯狂增殖的癌细胞需要大量能量支持一样，高度活跃的RA-FLSs也表现出异常的代谢特征——糖酵解显著增强。即使在有氧条件下，这些细胞也更倾向于通过糖酵解快速获取能量，这种现象被称为"瓦伯格效应"。那么，是什么机制推动了RA-FLSs的糖酵解重编程？这一过程又如何影响疾病的进展？解答这些问题，可能为RA治疗开辟新的途径。

发表在《Cell Death Discovery》上的这项研究，正是围绕这一科学问题展开。研究人员发现了一个名为USP5的去泛素化酶在RA滑膜组织中异常高表达，并通过一系列精巧的实验证明，USP5能够通过稳定METTL14蛋白，增强GLUT1 mRNA的m⁶A修饰，从而促进葡萄糖转运蛋白GLUT1的表达，最终加速RA-FLSs的糖酵解过程和炎症激活。这一发现不仅揭示了RA中代谢异常调控的新机制，更为靶向糖酵解治疗RA提供了潜在的新靶点。

为开展这项研究，研究人员综合运用了多种关键技术方法：通过胶原诱导的关节炎（CIA）大鼠模型模拟人类RA病理过程；使用肿瘤坏死因子-α（TNF-α）刺激培养的人源RA-FLSs以模拟炎症环境；利用慢病毒介导的基因敲降和过表达技术调控目标基因；通过蛋白质免疫印迹（Western blot）、实时定量PCR（qPCR）和免疫荧光等技术检测分子表达；采用共免疫沉淀（Co-IP）和泛素化分析验证蛋白质相互作用；应用m⁶A甲基化RNA免疫共沉淀（MeRIP）技术评估RNA修饰水平；使用细胞能量代谢分析系统（Seahorse）测量糖酵解活性；并通过细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭等功能实验评估RA-FLSs的病理行为。人类滑膜组织样本来自接受关节置换手术的RA患者和创伤性关节损伤的对照组。

USP5促进RA糖酵解和疾病进展

研究人员首先在RA大鼠模型中观察到，关节滑膜组织出现典型病理改变：滑膜细胞增生和炎性细胞浸润。通过敲降USP5表达，这些病理变化明显改善，关节炎评分和足爪厚度显著降低。免疫荧光结果显示，RA滑膜中波形蛋白（Vimentin，成纤维细胞标志物）、USP5和GLUT1表达均上调，而USP5敲降后GLUT1表达下降。血清乳酸水平检测进一步证实，USP5敲降降低了RA相关的糖酵解活性。临床样本分析显示，RA患者滑膜组织中USP5、METTL14和GLUT1蛋白水平均显著高于正常对照，提示这一通路在人类RA中同样重要。

USP5通过调控糖酵解促进RA-FLSs活化

在细胞实验中，TNF-α刺激可上调RA-FLSs中USP5表达，模拟炎症环境。功能实验表明，USP5敲降或糖酵解抑制剂2-DG处理，均可抑制TNF-α诱导的RA-FLSs增殖、迁移和侵袭能力，促进细胞凋亡，降低炎症因子IL-1β、IL-6和IL-8的产生。代谢参数检测发现，USP5敲降或2-DG处理显著降低葡萄糖摄取和乳酸生成，Western blot显示GLUT1蛋白表达下降。细胞能量代谢分析进一步证实，USP5敲降或2-DG处理抑制了RA-FLSs的糖酵解能力。这些结果说明USP5通过增强糖酵解驱动RA-FLSs的活化。

USP5通过抑制泛素化稳定METTL14

机制探索发现，TNF-α刺激上调METTL14蛋白表达，而USP5敲降则降低METTL14水平。Co-IP实验证实USP5与METTL14存在直接相互作用。泛素化分析显示，TNF-α处理降低METTL14泛素化水平，而USP5敲升增加METTL14泛素化。蛋白质稳定性实验（CHX追踪实验）证明，USP5过表达可延缓METTL14蛋白降解，表明USP5通过去泛素化作用稳定METTL14蛋白。

USP5通过METTL14调控RA-FLSs糖酵解和活化

为验证USP5是否通过METTL14发挥作用，研究人员在USP5敲降的RA-FLSs中过表达METTL14。结果显示，METTL14过表达可部分逆转USP5敲降对细胞活力、凋亡、迁移、侵袭、炎症因子分泌及糖酵解能力的抑制作用，同时恢复METTL14和GLUT1蛋白表达。这表明METTL14是USP5下游的关键效应分子。

METTL14通过m⁶A修饰促进GLUT1表达

生物信息学预测提示GLUT1 mRNA可能存在m⁶A修饰位点。实验证实，METTL14敲降降低GLUT1 mRNA和蛋白表达。MeRIP分析显示METTL14敲降减少GLUT1 mRNA的m⁶A修饰水平。mRNA稳定性实验发现METTL14敲降加速GLUT1 mRNA降解。荧光素酶报告基因实验进一步定位了GLUT1 mRNA上关键的m⁶A修饰位点（1856位点），证实METTL14通过该位点的m⁶A修饰调控GLUT1表达。

METTL14通过GLUT1调控RA-FLSs糖酵解和活化

最后，研究人员验证METTL14是否通过GLUT1发挥作用。在METTL14敲降的RA-FLSs中过表达GLUT1，可部分恢复细胞活力、抑制凋亡、促进迁移侵袭、增加炎症因子产生、增强葡萄糖摄取和乳酸生成，并提高糖酵解能力。这表明GLUT1是METTL14调控RA-FLSs功能的关键下游因子。

研究结论与意义

本研究系统阐明了USP5/METTL14/GLUT1轴在RA-FLSs糖酵解重编程和炎症激活中的核心作用。USP5通过去泛素化稳定METTL14蛋白，METTL14进而增强GLUT1 mRNA的m⁶A修饰，提高GLUT1表达，最终促进糖酵解和RA-FLSs的病理行为。这一发现不仅揭示了RA中蛋白质翻译后修饰（泛素化）、RNA表观遗传修饰（m⁶A）和细胞代谢重编程（糖酵解）之间的精密调控网络，更提出了靶向USP5/METTL14/GLUT1轴治疗RA的新策略。相较于传统抗炎治疗，靶向代谢通路可能更直接地干预RA-FLSs的异常活化，为开发RA代谢疗法奠定理论基础。

尽管该研究在动物模型和细胞实验中取得了重要发现，但在人类RA患者中的临床验证、该通路与其他免疫细胞的相互作用、以及与其他代谢途径的交叉调控等方面仍需进一步探索。未来研究可关注开发特异性靶向USP5或METTL14的小分子抑制剂，并探索其与现有抗风湿药物的联合治疗潜力，为RA患者带来新的希望。