自身抗体介导的炎症在破骨细胞中共同激活FcgR与IFNgR通路

骨重塑是一个连续不间断的过程，在这一过程中，旧骨组织由破骨细胞（骨吸收细胞）清除，同时新骨物质由成骨细胞（骨形成细胞）生成。正常的破骨细胞活性对于组织活力和骨骼稳定性至关重要。相反，在类风湿关节炎（RA）等炎症性骨疾病中，正是破骨细胞造成了骨与软骨的破坏。
类风湿关节炎（RA）影响西方世界约 1% 的人口，是最为常见的自身免疫性疾病之一。RA 中的炎症性骨量丢失源于骨稳态失衡：破骨细胞的生成与活性增强，导致骨吸收加速。在具备遗传易感性的情况下引发进行性骨丢失的触发因素，目前研究仍不充分。已有文献描述，RA 中破骨细胞分化与骨丢失的激活受到 IgG 免疫复合物（如抗瓜氨酸化蛋白抗体（ACPAs））的刺激，后者激活破骨细胞表面的 Fcγ 受体（FcγR），使平衡向骨吸收方向偏移。除此之外，免疫细胞可通过分泌干扰素 γ（IFNγ）在体外阻断破骨细胞分化，尽管 IFNγ 的作用一直存在争议。已有报道 IFNγ 可通过肿瘤坏死因子 α（TNFα）在体内诱导破骨细胞激活。尽管 IFNγ 与 IgG 免疫复合物在调控破骨细胞分化中各有作用，但这两条信号通路之间的联系此前未见描述。
在我们的研究中，我们假设 RA 中的骨丢失受到免疫应答过程中形成的 IgG 免疫复合物与炎症细胞因子 IFNγ 的相互影响。在我们近期发表于《免疫学前沿》（Frontiers in Immunology）的研究中，我们旨在探讨 FcγR 与 IFNγR 信号通路何时以及如何精确地相互作用，以调控破骨细胞分化。
全内反射（TIRF）显微成像测量显示，FcγR3 与 IFNγR 在人破骨细胞表面以彼此邻近的方式定位。有趣的是，在破骨细胞分化过程中，FcγR3 与 IFNγR 的平均距离不断增大，提示这些受体的平均距离取决于人破骨细胞的成熟状态。不仅如此，两种受体的体外激活表明，FcγR3 与 IFNγR 的激活会影响另一受体的膜定位，并可能在激活过程中塑造它们各自的分布。
IFNγR 激活在体外促进 TRAF6 降解，导致破骨细胞生成减少。然而，依据所用模型的不同，IFNγ 的相反功能也有报道。在此我们证明，IFNγ 在体外的抑制作用取决于人破骨细胞的分化状态。IFNγ 完全抑制早期破骨细胞前体细胞向多核破骨细胞的分化，却促进早熟破骨细胞的融合。此外，在基因表达分析中，IFNγR 激活可诱导早期破骨细胞表达 FcγR，却不能诱导早熟破骨细胞表达，提示人破骨细胞前体细胞中 FcγR 与 IFNγR 存在共同调控。
基于 scioPhospho 蛋白质谱对差异磷酸化蛋白的层次聚类分析，FcγR 与 IFNγR 在早熟破骨细胞中的激活呈现出区别于未刺激对照的独立聚类。此外，将受刺激破骨细胞与未处理破骨细胞比较的火山图（Volcano plot）分析显示，IFNγ 处理细胞的蛋白磷酸化显著增强，而 ACPA 处理细胞则变化甚微。令人惊讶的是，两种受体联合激活呈现出与未刺激对照细胞相似的蛋白质组模式，提示两条被激活通路之间存在负向平衡机制。功能性基因本体（GO）注释显示，IFNγ 处理的成熟破骨细胞中，与细胞代谢（ROS）过程、MAPK 信号、细胞骨架组织、细胞分化及激活相关的磷酸化蛋白质组增加，这些均与观察到的 IFNγ 对成熟破骨细胞的刺激作用相符。被 IFNγ 处理下调的磷酸化蛋白的 GO 注释可聚类至细胞分化、细胞周期、细胞信号、细胞运动、跨膜转运与迁移等生物学过程（BP）。总之，磷酸化蛋白质组数据表明，多核破骨细胞上 FcγR 或 IFNγR 的激活触发不同的下游信号事件，而共同刺激的成熟破骨细胞则聚类于对照细胞附近。这表明 FcγR3 激活可减弱成熟破骨细胞中 IFNγR 诱导的效应。
综上所述，我们首次证明 FcγR3 与 IFNγR 在破骨细胞分化过程中直接相互作用。更具体而言，我们现在知道 IFNγR 依赖 FcγR3 的表达才能有效传导信号；另一方面，靶向激活 FcγR3 会抑制 IFNγR 对破骨细胞分化的抑制作用。总而言之，我们的数据表明 FcγR 与 IFNγR 信号通路依分化状态影响破骨细胞活性，这可能反映了类风湿关节炎的骨侵蚀状态。我们的数据可作为开发治疗骨质疏松症的新型创新骨形成促进剂与骨吸收抑制剂的有益起点。
这些发现发表于题为《炎症性激活 FcγR 与 IFNγR 通路共同影响破骨细胞的分化与活性》（Inflammatory activation of FcγR and IFNγR pathways co-influence the differentiation and activity of osteoclasts）的文章，刊载于《免疫学前沿》（Frontiers in Immunology）（2022；doi: 10.3389/fimmu.2022.958974）。该工作由贝蒂娜·格勒奇（Bettina Groetsch）、伊丽莎白·沙赫特沙贝尔（Elisabeth Schachtschabel）、菲利普·特里帕尔（Philipp Tripal）、本杰明·施密德（Benjamin Schmid）、安娜-松卡娜·史密斯（Ana-Suncana Smith）、格奥尔格·谢特（Georg Schett）与阿琳·博泽克（Aline Bozec）共同完成。