《Molecular Biomedicine》：EZH2 coordinates inflammatory and pain-associated pathways across joint compartments in osteoarthritis
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果蝇zeste基因增强子同源物2（Enhancer of zeste homolog 2, EZH2）是一种负责组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）的组蛋白甲基转移酶，已成为骨关节炎（osteoarthritis, OA）的潜在治疗靶点。然而，
果蝇zeste基因增强子同源物2（Enhancer of zeste homolog 2, EZH2）是一种负责组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）的组蛋白甲基转移酶，已成为骨关节炎（osteoarthritis, OA）的潜在治疗靶点。然而，EZH2在驱动关节退变和疼痛的多细胞机制中所发挥的作用仍知之甚少。本研究在疼痛相关的鼠骨关节炎模型中探究了药理学EZH2抑制的作用，并探索了其在OA相关细胞群体中的细胞和分子后果。通过关节腔内注射碘乙酸单钠（monosodium iodoacetate, MIA）诱导小鼠OA，随后局部给予EZH2抑制剂EPZ-6438。通过组织学和功能学分析评估关节病理及疼痛相关行为。机制研究在原代人OA成纤维样滑膜细胞和骨髓来源细胞中进行，采用靶向基因表达分析、蛋白质组学和染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）等方法。EZH2抑制在体内减轻了软骨损伤、滑膜炎症及疼痛相关行为改变。在OA滑膜细胞中，EPZ-6438降低炎症、分解代谢及疼痛相关介质的表达，同时促进自噬相关反应。蛋白质组学和ChIP-seq分析揭示EZH2依赖性调控炎症通路、细胞稳态及神经元相关过程，包括轴突导向相关通路。ChIP-seq进一步鉴定出炎症依赖性EZH2募集至神经发育调控因子（包括PAX6）的启动子区域，提示EZH2可能参与OA中的神经元相关机制。此外，EZH2抑制减弱了巨噬细胞炎症活化及破骨细胞分化。综上，这些发现将EZH2确定为一种候选表观遗传调控因子，可连接OA关节中炎症、神经免疫和骨免疫通路。靶向EZH2可能代表一种同时调节关节炎症、重塑和疼痛相关通路的治疗策略。
骨关节炎是一种累及整个关节的复杂疾病，涉及软骨、滑膜、免疫细胞、软骨下骨和周围感觉神经之间的动态相互作用。这些相互作用不仅导致关节结构破坏，还引起慢性疼痛。现有治疗手段主要针对症状，尚无获批的疾病修饰性骨关节炎药物。表观遗传机制，特别是由EZH2介导的H3K27me3，已被认为在OA发病中发挥重要作用。既往研究主要聚焦于EZH2促进软骨退变的作用，但其是否协调软骨以外的多种关节 compartments 中的病理过程，尤其是与疼痛相关的机制，仍不清楚。为此，研究人员在疼痛相关的MIA诱导小鼠OA模型中，通过关节腔局部注射EZH2抑制剂EPZ-6438，评估了EZH2抑制对关节病理和疼痛行为的影响，并结合人OA来源的滑膜成纤维细胞、巨噬细胞和破骨前体细胞进行了机制探讨。
研究人员首先在MIA诱导的OA小鼠中，于造模后第2、7、30天关节腔注射EPZ-6438，第56天进行组织学分析和疼痛行为评估。结果显示，EZH2抑制显著降低软骨损伤评分（OARSI和Mankin评分）、减轻滑膜增厚，并改善机械性痛觉过敏和患肢负重分布。随后，研究人员利用IL-1β刺激的人OA成纤维样滑膜细胞（FLS）证实，EZH2抑制可降低H3K27me3水平，抑制炎症（IL1B）、分解代谢（MMP13）和疼痛相关因子（NGF）的表达，同时增强自噬信号。定量蛋白质组学分析鉴定出128个差异丰度蛋白，富集于炎症信号、细胞外基质调控、自噬、轴突导向及代谢通路（如TCA循环和糖原代谢）。进一步验证显示，EPZ-6438降低LDHA和NTN1（一种与感觉神经生长和OA疼痛相关的导向分子）的表达。ChIP-seq分析发现，炎症刺激诱导EZH2募集至285个基因的启动子区域，这些基因显著富集于神经系统发育和轴突导向通路，其中PAX6被验证为EZH2的靶基因，且EZH2抑制可恢复其表达。在巨噬细胞方面，EPZ-6438降低了THP-1来源和OA患者骨髓来源巨噬细胞的炎症标志物（IL-1β、IL-6、CXCL1）表达，并减少了体内OA小鼠脾脏中MHCII、CD80、CD38和iNOS阳性巨噬细胞的比例。此外，EZH2抑制显著减少了OA患者骨髓来源细胞中TRAP阳性多核破骨细胞的形成。该研究发表于《Molecular Biomedicine》。
主要技术方法包括：小鼠OA模型的建立与关节腔给药；组织学染色（Safranin O/Fast Green）和OARSI/Mankin评分；von Frey纤维丝和静态负重分布测定；人OA滑膜成纤维细胞分离培养及IL-1β刺激；免疫细胞化学检测H3K27me3；RT-qPCR检测基因表达；自噬荧光检测；非标记定量蛋白质组学及STRING富集分析；EZH2 ChIP-seq；THP-1巨噬细胞极化和人骨髓来源巨噬细胞分化；流式细胞术分析脾脏免疫细胞；破骨细胞分化及TRAP染色。样本来源包括C57BL/6J小鼠和接受全髋关节置换术的OA患者（滑膜、骨髓），患者样本获取已获伦理委员会批准。
结果部分：EZH2抑制保护关节完整性并减轻疼痛相关改变。在MIA模型中，EPZ-6438治疗组软骨损伤评分显著低于对照组，滑膜增厚减轻，机械痛觉阈值恢复，患肢负重分布改善。EZH2驱动OA滑膜细胞的炎症和分解代谢反应。IL-1β刺激增加EZH2表达和H3K27me3积累，EPZ-6438则降低这些表观遗传标记，同时抑制IL1B、MMP13和NGF表达，并增加自噬信号。蛋白质组学鉴定EZH2抑制调控的炎症、代谢和神经元相关通路。定量蛋白质组学显示EPZ-6438改变128种蛋白丰度，富集通路包括炎症、细胞外基质、自噬、轴突导向和代谢。EZH2抑制调节炎性滑膜细胞中的代表性代谢和神经元基因。EPZ-6438降低LDHA和NTN1的mRNA表达，但Seahorse分析未显示糖酵解或线粒体功能的显著变化。ChIP-seq鉴定神经发育基因是炎性滑膜细胞中EZH2的潜在靶点。炎症刺激导致EZH2在285个基因启动子区域富集，通路分析突出神经系统发育和轴突导向；PAX6位点存在EZH2结合，EPZ-6438恢复其表达。EZH2抑制减弱炎性巨噬细胞活化。在THP-1和人骨髓来源巨噬细胞中，EPZ-6438降低促炎因子表达；体内流式分析显示治疗小鼠脾脏巨噬细胞活化标志物减少。EZH2抑制抑制破骨细胞分化。EPZ-6438处理显著减少人骨髓来源细胞中TRAP阳性多核破骨细胞数量。
讨论部分指出，OA作为全关节疾病，需要能够协调多个腔室病理反应的调控因子。该研究将EZH2的作用从软骨扩展至滑膜成纤维细胞、炎性巨噬细胞和破骨前体细胞，支持EZH2作为整合炎症、代谢和机械应激信号的表观遗传中枢。滑膜成纤维细胞是EZH2响应的重要细胞群，EZH2抑制通过减少炎症和分解介质、增强自噬来恢复细胞稳态。神经元相关通路（尤其轴突导向）的发现提示EZH2可能通过调控NTN1和PAX6等分子参与神经免疫通讯，为EZH2抑制减轻疼痛行为提供潜在机制解释。EZH2对巨噬细胞和破骨细胞的双重调节进一步说明其参与骨免疫网络。代谢通路的变化可能为抗炎反应的继发适应而非初级代谢重编程。研究局限性包括主要依赖药理学抑制、MIA模型不能完全模拟人类OA复杂性，以及NTN1和PAX6在感觉神经重塑中的直接功能作用有待实验证实。结论部分：本研究发现EZH2是OA中连接炎症、神经免疫和骨免疫通路的核心表观遗传调节因子。EZH2的作用并非局限于软骨，而是协调基质细胞、免疫细胞和骨骼细胞中的病理机制，最终影响结构进展和疼痛。这些结果为局部抑制EZH2作为同时靶向多种疾病驱动机制的治疗策略提供了概念框架。
