NLRP3炎症小体通过RhoA/Rac1-IL1β轴抑制成骨分化从而延缓类风湿性关节炎骨折愈合的机制研究

本研究针对类风湿性关节炎(RA)患者骨折愈合延迟的临床难题，揭示了NLRP3炎症小体通过激活RhoA/Rac1-IL1β信号轴抑制成骨分化的分子机制。研究人员通过构建TNFTg和CIA两种RA小鼠模型，结合基因敲除和药物干预实验，证实NLRP3特异性抑制剂MCC950可有效促进骨折愈合。该研究为RA骨折治疗提供了新靶点，具有重要转化价值。

　　

类风湿性关节炎(RA)患者常面临骨折愈合延迟的困境，这不仅增加医疗负担，更严重影响生活质量。尽管已知慢性炎症环境会干扰骨修复过程，但具体机制尚未阐明。尤其值得注意的是，作为RA核心炎症介质的NLRP3炎症小体(NLRP3 inflammasome)是否参与这一病理过程，此前仍是个未解之谜。

南京医科大学附属口腔医院基础医学系的研究团队在《Journal of Orthopaedic Translation》发表的重要研究，首次系统揭示了NLRP3炎症小体通过RhoA/Rac1-IL1β信号轴抑制成骨分化，从而导致RA骨折愈合延迟的分子机制。这项研究不仅阐明了关键病理过程，更通过特异性抑制剂MCC950的干预实验，为临床治疗提供了潜在新策略。

研究人员主要采用基因工程小鼠模型结合药物干预的研究策略。通过构建TNF转基因(TNF^Tg)和胶原诱导性关节炎(CIA)两种RA小鼠模型，建立标准化胫骨骨折模型。运用显微CT、生物力学测试、组织形态计量学和分子生物学等技术，系统评估骨折愈合进程。同时采用原代间充质祖细胞(MPCs)培养体系，结合小分子抑制剂处理，在体外验证分子机制。

2.1. TNF^Tg RA小鼠表现骨折愈合延迟

通过显微CT三维重建发现，TNF^Tg小鼠骨折后7、14和28天的骨痂体积(BV)和骨体积分数(BV/TV)显著低于野生型小鼠。生物力学测试显示其最大载荷和弹性模量明显降低，组织学分析证实软骨痂和编织骨形成减少，呈现典型的愈合延迟表型。

2.2. TNF^Tg RA小鼠体内骨形成减少

碱性磷酸酶(ALP)染色显示成骨活性降低，而抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色显示破骨活性增强。体外实验证实TNFα刺激显著抑制MPCs的成骨分化，同时上调NLRP3、Caspase-1和IL1β表达，提示炎症与成骨抑制的关联性。

2.3. NLRP3炎症小体在TNF^Tg RA小鼠骨折愈合过程中过度激活

免疫组化和Western blot分析显示，TNF^Tg小鼠骨折痂中NLRP3、pro-Caspase-1、Caspase-1 p20、pro-IL1β和成熟IL1β表达显著升高，而成骨标志物Runx2、ALP等表达下降，证实NLRP3炎症小体异常激活与成骨抑制的时空一致性。

2.4. NLRP3缺失改善TNF^Tg RA小鼠骨折愈合延迟

基因敲除实验显示，TNF^Tg;NLRP3^KO双突变小鼠的骨痂体积、生物力学强度及成骨活性均显著恢复，同时炎症因子表达降低，直接证明NLRP3在骨折愈合延迟中的关键作用。

2.5. NLRP3炎症小体通过RhoA/Rac1??IL1β通路调控MPCs成骨分化

机制研究发现TNFα通过激活RhoA/Rac1-MEK/ERK和NFκB信号通路，促进NLRP3炎症小体组装和IL1β分泌。使用RhoA抑制剂C3转移酶和Rac1抑制剂NSC 23766可部分逆转这种抑制作用，而特异性NLRP3抑制剂MCC950则能显著恢复MPCs的成骨分化能力。

2.6. MCC950治疗缓解CIA小鼠骨折愈合延迟

在更具临床相关性的CIA模型中，MCC950治疗显著改善骨折愈合质量，增加骨痂形成，提高生物力学性能，同时降低NLRP3炎症小体活性，证实其治疗潜力。

这项研究首次阐明RA骨折愈合延迟的新机制：慢性炎症环境下，过度激活的NLRP3炎症小体通过RhoA/Rac1信号通路促进IL1β分泌，进而抑制MPCs的成骨分化。研究不仅填补了RA骨折愈合机制的理论空白，更重要的是发现MCC950这一已进入临床试验的NLRP3抑制剂，可望成为改善RA患者骨折愈合的新型治疗药物。从转化医学角度看，该研究为开发靶向NLRP3炎症小体的精准治疗策略提供了坚实理论基础，对改善RA患者骨骼并发症具有重要临床意义。