J ADV RES（IF11.4）｜郭风劲/杨开祥研究团队发现TRPM2介导的OA病理前馈回路，提供OA治疗新策略！
骨关节炎（OA）是老年人致残的一个重要因素，然而目前的治疗选择是有限的。瞬时受体电位通道M2（TRPM2）参与一系列疾病过程，但其在OA中的作用尚不清楚。华中科技大学同济医学院附属同济医院郭风劲/武汉市第四医院杨开祥研究团队在Journal of Advanced Research（IF11.4）发表题为“TRPM2-mediated feed-forward loop promotes chondrocyte damage in osteoarthritis via calcium-cGAS-STING-NF-κB pathway”的研究论文。文章揭示了OA软骨细胞中涉及TRPM2、Ca2+、mtDNA、cGAS、STING和NF-κB的病理反馈回路，阐明破坏此回路可能是治疗OA的一种可行方法。
AdV-TRPM2组软骨中TRPM2阳性软骨细胞数量显著增加
研究结果
1、TRPM2过表达通过Ca2+加速DMM诱导的OA
结合RNA测序及基因表达分析，证实OA诱导TRPM2过表达；进一步敲除Trpm2可减轻小鼠因DMM诱导的OA进展。为进一步验证TRPM2在OA中的作用，研究团队在DMM或假手术诱导的小鼠软骨中进行了AdV-TRPM2关节内注射，TRPM2过表达的小鼠对DMM诱导的软骨变性的易感性增加。鉴于TRPM2是一种非选择性Ca2+渗透性阳离子通道，研究人员研究了TRPM2在OA中的作用是否依赖于Ca2+。关节内注射Ca2+螯合剂BAPTA-AM，发现Ca2+螯合剂可以部分缓解TRPM2过表达引起的软骨退行性变加剧；此外，Ca2+的螯合抵消了TRPM2过表达引起的DMM小鼠骨赘的形成和滑膜炎，上述结果说明软骨中TRPM2的过表达至少部分地通过Ca2+加剧了小鼠OA的进展。进一步的分析表明TRPM2对关节软骨细胞的损伤至关重要。
在DMM诱导的OA小鼠中，TRPM2过表达加重了OA表型
2、TRPM2介导IL-1β诱导的细胞内Ca2+内流，启动mtDNA-cGASSTING-NF-κB回路
数据分析证实TRPM2以NF-κB信号依赖性的方式上调，进一步观察发现IL-1β处理增加了细胞内Ca2+浓度。使用CaCl2模拟体外钙超载环境，CaCl2处理也增加了细胞内Ca2+浓度，并引起ECM降解；敲低TRPM2可减弱IL-1β或CaCl2诱导的Ca2+内流和软骨细胞损伤。线粒体DNA（mtDNA）释放是线粒体功能受损的表现之一，可通过cGAS-STING途径引发炎症，研究结果表明IL-1β和Ca2+都可以刺激cGAS-STING通路，释放mtDNA；此外，IL-1β的刺激导致线粒体膜电位的崩溃和线粒体ROS的增加，敲低TRPM2可减轻IL-1β或CaCl2诱导的线粒体膜电位崩溃，增加线粒体ROS及cGAS-STING通路上调。接下来使用mtDNA抑制剂、cGAS抑制剂和STING抑制剂处理软骨细胞，结果显示这些抑制剂减弱了cGAS-STING通路的激活，改善了软骨细胞的代谢。进一步的研究表明TRPM2可以抑制NF-κB通路的激活，抑制mtDNA-cGAS-STING轴对NF-κB通路具有类似的抑制作用，这些数据说明TRPM2-calcium-cGAS-STING-NF-κB轴在软骨细胞中形成病理反馈回路。
TRPM2介导IL-1β诱导的细胞内Ca2+内流，启动mtDNA-cGAS-STING-NF-κB回路
3、Ca2+螯合剂BAPTA-AM减轻软骨细胞损伤及DMM诱导的OA
考虑到Ca2+在TRPM2介导的软骨细胞损伤中的核心作用，研究团队假设Ca2+的螯合可能有助于减少软骨细胞损伤。使用Ca2+螯合剂BAPTA-AM处理软骨细胞，观察发现BAPTA-AM能改善IL-1β或CaCl2诱导的软骨细胞形态学改变以及细胞损伤，表明BAPTA-AM可以防止软骨细胞损伤。基于上述发现，研究人员试图验证BAPTA-AM是否可以阻止OA进展，DMM手术小鼠经关节内给药不同剂量的BAPTA-AM，与对照组相比，BAPTA-AM处理的小鼠软骨退变明显减弱，OARSI评分较低，软骨厚度增加；此外，表现出分解代谢标志物和炎症标志物的显著衰减以及合成代谢标志物的改善；同时BAPTA-AM治疗降低了骨刺形成和滑膜炎的严重程度。总的来说，这些结果证明了BAPTA-AM对DMM诱导的OA的治疗作用。
BAPTA-AM可减轻DMM诱导的OA
结论
本研究阐明了TRPM2在小鼠模型中OA的发病机制中的重要作用，敲除TRPM2有助于延缓OA的进展。此外，研究团队在软骨细胞中发现了一个TRPM2介导的病理前馈回路，通过Ca2+-cGAS-STING-NF-κB信号轴介导。基于这些发现，BAPTA-AM抑制TRPM2-Ca2+轴可能为OA提供一种新的治疗策略。
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