类风湿关节炎中巨噬细胞糖酵解-HIF-1α轴诱导IL-1β产生的机制研究及正反馈环路揭示

本研究针对类风湿关节炎（RA）中巨噬细胞过度活化及炎症因子产生的代谢调控机制展开探索。研究人员通过分析RA患者血清诱导的人单核细胞源性巨噬细胞（HMDMs），发现其糖酵解水平显著升高，并证实糖酵解-HIF-1α轴驱动白细胞介素1β（IL-1β）的表达。尤为重要的是，RA血清中的IL-1β可通过该通路放大自身表达，形成致病性正反馈循环。该研究为RA的代谢免疫治疗提供了新靶点。

　　

类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一种系统性自身免疫性疾病，以关节滑膜的慢性炎症和进行性骨破坏为主要特征。尽管生物制剂和靶向药物已显著改善RA的治疗，仍有部分患者疗效不佳或难以达到持续缓解。巨噬细胞作为RA发病机制中的核心效应细胞，通过分泌大量促炎细胞因子如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素1β（IL-1β）和白细胞介素6（IL-6）等，推动炎症进程和关节损伤。近年研究发现，免疫细胞的代谢重编程在RA发病中扮演关键角色，尤其是糖酵解的异常活化与细胞活化和功能密切相关。然而，RA中巨噬细胞糖酵解 reprogramming 的具体诱导因素及其下游机制仍不明确。

为此，Jia Yimeng、Li Rongli等研究人员在《Arthritis Research & Therapy》上发表论文，深入探讨RA血清是否通过调控巨噬细胞糖酵解影响其炎症因子产生，并揭示其分子机制及潜在正反馈环路。

本研究主要采用以下关键技术方法：1. 使用Seahorse细胞能量代谢分析系统检测细胞糖酵解水平；2. RNA测序（RNA-Seq）结合生物信息学分析（KEGG、GO、GSEA）筛选差异表达基因和信号通路；3. 蛋白质免疫印迹（Western blot）和实时定量聚合酶链反应（qPCR）验证目标分子表达；4. 酶联免疫吸附测定（ELISA）检测细胞因子分泌；5. 通过小干扰RNA（siRNA）敲低目标基因及抑制剂处理进行功能验证。样本来源于58例初治活动性RA患者和64名健康对照者（HC）的血清及外周血单核细胞（PBMCs）。

研究结果如下：

一、RA血清促进巨噬细胞的糖酵解重编程

研究人员首先通过Seahorse分析发现，无论是来自健康人还是RA患者的巨噬细胞，在经RA血清刺激后，其糖酵解水平（ECAR）和糖酵解能力均显著高于健康对照血清刺激组。同时，糖酵解关键基因HK2（己糖激酶2）、PKLR（丙酮酸激酶L/R）和PGK1（磷酸甘油酸激酶1）的表达在RA血清刺激后也明显上调，表明RA血清中存在诱导巨噬细胞糖酵解重编程的因子。

二、RA血清以糖酵解依赖的方式诱导巨噬细胞IL-1β表达

与健康血清相比，RA血清刺激显著提高巨噬细胞中IL-1β的mRNA和蛋白水平，而TNF-α和IL-6变化不显著。相关性分析显示，IL-1β表达与HK2呈明显正相关。使用糖酵解抑制剂3BrPA或siRNA敲低HK2后，RA血清诱导的IL-1β生成显著降低，证实IL-1β表达依赖糖酵解过程。

三、RA血清刺激的巨噬细胞转录组特征

RNA-seq分析显示，RA血清刺激后巨噬细胞中差异表达基因显著富集于炎症反应、细胞迁移、细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路。NF-κB、JAK-STAT、TNF、IL-17等信号通路以及缺氧诱导因子HIF-1信号均被激活，提示HIF-1α可能参与调控糖酵解与炎症因子表达。

四、糖酵解-HIF-1α轴介导RA血清诱导的IL-1β产生

研究人员发现RA血清刺激可显著上调HIF-1α蛋白及其下游糖酵解相关靶基因表达。抑制糖酵解或敲低HK2均降低HIF-1α水平；而稳定或抑制HIF-1α可相应增强或减弱IL-1β表达，说明HIF-1α是连接糖酵解与IL-1β产生的关键分子。

五、RA血清中IL-1β通过糖酵解-HIF-1α轴放大自身表达

细胞因子刺激实验表明，TNF-α和IL-1β均可诱导HK2、HIF-1α和IL-1β表达，且该效应可被糖酵解抑制剂阻断。在RA血清中阻断IL-1β或TNF-α（使用IL-1RN或英夫利昔单抗）显著降低糖酵解水平和IL-1β产生，而阻断GM-CSF无此效果，提示IL-1β和TNF-α是RA血清中驱动糖酵解-炎症环路的关键因子。

本研究得出结论：RA血清通过诱导巨噬细胞糖酵解重编程，活化HIF-1α信号，进而驱动IL-1β表达。尤为重要的是，RA血清内原有的IL-1β可通过该糖酵解-HIF-1α轴进一步放大自身表达，形成致病性正反馈循环，持续推动炎症进展。该研究不仅深化了对RA免疫代谢机制的理解，也为针对糖酵解-HIF-1α-IL-1β轴开发新的治疗策略提供了重要理论依据。