乳酸通过激活巨噬细胞中的cGAS-STING信号通路，加重了类风湿性关节炎的症状

《International Immunopharmacology》：Lactate exacerbated rheumatoid arthritis by activating the cGAS-STING signaling pathway in macrophages

乳酸通过激活cGAS-STING信号通路促进类风湿关节炎进展，抑制该通路可减轻炎症和软骨损伤。研究显示RA患者和 CIA小鼠的滑膜巨噬细胞中dsDNA及乳酸水平显著升高，乳酸通过乙酰化修饰cGAS稳定其表达，激活下游炎症信号通路，促进促炎因子产生。该发现为靶向cGAS-STING通路治疗RA提供了理论依据。

　　

张艳|尹春华|袁晓玲|徐舒

摘要

背景

类风湿性关节炎（RA）是一种复杂的疾病，其特征是关节滑膜炎、软骨退化和骨破坏。其病因在很大程度上仍未被探索。本研究旨在探讨乳酸的潜在作用及其在RA发病机制中的作用。

方法

本研究共纳入了10名活动性RA患者和10名患有非炎症性关节疾病（如损伤或创伤性骨折）的匹配患者。从参与者体内收集了滑膜组织。建立了胶原诱导的关节炎（CIA）小鼠模型，并收集组织以分离滑膜原代巨噬细胞。使用H&E和番红花红O染色观察组织样本的病理特征。THP-1细胞和小鼠滑膜原代巨噬细胞被培养并转染。通过免疫荧光染色和Qubit方法评估dsDNA的水平。使用ELISA试剂盒测量促炎细胞因子的产生。通过免疫荧光染色、Western blot和co-IP方法确认cGAS-STING信号通路的激活。

结果

RA患者和CIA小鼠的滑膜原代巨噬细胞中dsDNA的水平升高，同时乳酸水平也升高。乳酸促进了THP-1细胞和小鼠滑膜原代巨噬细胞中促炎细胞因子的产生。RA患者和CIA小鼠的滑膜原代巨噬细胞中cGAS的表达也增加。乳酸激活了cGAS-STING信号通路，而敲低cGAS则抑制了细胞因子的产生。敲低STING可改善CIA小鼠模型中的组织损伤。乳酸通过乳酸化cGAS来发挥其促炎作用，防止其降解，从而激活cGAS-STING信号通路，促进炎症并加重RA。

结论

乳酸可能激活cGAS-STING信号通路，从而加速巨噬细胞中的RA进展。本研究为未来RA的治疗提供了一个潜在的治疗靶点。

引言

类风湿性关节炎（RA）是一种全身性自身免疫疾病，其特征是滑膜组织的持续炎症以及软骨和骨的进行性破坏[1]。RA影响全球约1%的人口，对患者和社会造成了重大负担。及时诊断和干预对于防止疾病进展和改善RA患者的预后至关重要[2]。在RA中，巨噬细胞的激活在放大炎症级联反应和维持自身免疫反应中起着关键作用。此外，滑膜巨噬细胞的激活和极化与RA的严重程度和软骨损伤的程度密切相关[2]。然而，RA的潜在病理机制尚未完全明了。

最近的研究揭示了RA微环境中滑膜细胞的代谢重编程，表明糖酵解活性的增加会导致乳酸积累[3]。乳酸作为糖酵解的副产物，不仅作为缺氧和细胞代谢增强的标志物，还作为调节免疫反应的关键信号分子[4]。在RA患者中，滑液中乳酸水平的升高与炎症和疾病严重程度呈正相关。此外，滑膜乳酸水平可能作为区分不同类型炎症性关节炎的可靠指标[5]。在癌症和其他炎症性疾病中，乳酸积累及其随后的乳酸化可以通过调节免疫反应和促进特定细胞类型的存活或增殖在疾病进展中起重要作用[6]。然而，在RA中，乳酸发挥作用的潜在机制仍需进一步研究。

环状GMP-AMP合成酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）信号通路是一种由错位的基因组、线粒体和微生物双链DNA（dsDNA）激活的关键先天免疫机制。这种激活触发不同的免疫效应反应，产生I型干扰素和促炎细胞因子，以对抗组织损伤和病原体入侵。cGAS-STING信号通路的失调与自身免疫和恶性疾病有关[7]。此外，乳酸已被证明可以激活cGAS-STING通路，引发免疫反应[8]。此外，已有报道指出cGAS-STING通路在调节骨关节炎和RA进展中的作用，针对这一通路的干预可能为RA提供有效的治疗策略[9]。

因此，本研究旨在探讨乳酸的作用及其致病性和促炎作用的潜在机制，以确定RA治疗的潜在靶点。

患者和样本

本研究得到了我们医院伦理委员会的批准。共纳入了10名新诊断的成年RA患者（≥18岁），他们在2023年1月至2024年1月期间入住我院，符合美国风湿病学会/欧洲风湿病协会联盟2010年分类标准[10]。排除患有自身免疫或炎症性疾病、接受过激素治疗、免疫抑制治疗或生物制剂治疗的患者。

活动性RA患者和CIA小鼠滑膜巨噬细胞中dsDNA和乳酸的积累

通过免疫荧光染色检测了人和小鼠滑膜原代巨噬细胞胞质中的dsDNA量。结果表明，RA患者的滑膜原代巨噬细胞中的dsDNA水平高于健康对照组。同样，CIA小鼠的滑膜巨噬细胞中的dsDNA水平也高于健康对照样本（图1A）。之后，进一步分析了人和小鼠滑膜原代巨噬细胞中的dsDNA和乳酸水平

讨论

炎症是身体的一种自我保护反应，可以清除外部刺激并修复受损组织。然而，不受控制的炎症反应可能导致慢性炎症和自身免疫疾病中的长期慢性炎症问题[17]。RA是一种常见的慢性全身性自身免疫疾病，其特征是滑膜炎症以及关节软骨和骨的不可逆损伤。RA的严重程度和范围各不相同，常常导致残疾

结论

总之，本研究在体外和体内探讨了乳酸的作用以及cGAS-STING信号通路在RA中的参与。我们的发现为RA的治疗提供了理论基础，并确定了一个新的潜在治疗靶点。

以下是与本文相关的补充数据。

通过流式细胞术验证了THP-1细胞的分化情况。（A）评估了未分化和分化THP-1细胞中的CD14水平

CRediT作者贡献声明

张艳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，验证，资源获取，项目管理，数据分析，概念构思。尹春华：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，验证，监督，项目管理，资金获取，数据管理，概念构思。袁晓玲：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，软件使用，资源获取，方法学研究，数据分析，概念构思。徐舒：

伦理批准和参与同意

不适用。

资助

不适用。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

不适用。