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USP5通過穩(wěn)定METTL14/m6A/GLUT1軸促進類風濕關節(jié)炎成纖維樣滑膜細胞糖酵解的作用機制研究

《Cell Death Discovery》：USP5 promotes glycolysis of fibroblast-like synoviocytes by stabilizing the METTL14/m6A/GLUT1 axis in rheumatoid arthritis

【字體：大中小】 時間：2025年12月04日 來源：Cell Death Discovery 7

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　　本研究針對類風濕關節(jié)炎（RA）中成纖維樣滑膜細胞（FLSs）異常活化和糖酵解增強的機制展開探索。研究人員發(fā)現(xiàn)去泛素化酶USP5可通過抑制METTL14蛋白的泛素化降解，增強GLUT1 mRNA的m6A修飾穩(wěn)定性，從而促進GLUT1表達和糖酵解過程，最終加劇RA-FLSs的炎癥反應和病理行為。該研究揭示了USP5/METTL14/GLUT1軸在RA代謝重編程中的關鍵作用，為開發(fā)靶向糖酵通路的RA治療策略提供了新思路。

在類風濕關節(jié)炎（RA）這場免疫系統(tǒng)對關節(jié)發(fā)起的"錯誤攻擊"中，成纖維樣滑膜細胞（FLSs）扮演著"破壞先鋒"的角色。這些本應維護關節(jié)健康的細胞，在RA患者體內(nèi)卻變得異常活躍，不僅大量增殖，還分泌多種炎癥因子，如同在關節(jié)內(nèi)點燃了一場難以熄滅的"炎癥之火"，導致滑膜增生、軟骨侵蝕和關節(jié)畸形。盡管現(xiàn)有治療方法能一定程度上控制炎癥，但為何這些滑膜細胞會如此"瘋狂"地增殖和破壞，其背后的深層機制仍亟待揭示。

近年來，科學家們將目光投向了細胞能量代謝這一新視角。就像瘋狂增殖的癌細胞需要大量能量支持一樣，高度活躍的RA-FLSs也表現(xiàn)出異常的代謝特征——糖酵解顯著增強。即使在有氧條件下，這些細胞也更傾向于通過糖酵解快速獲取能量，這種現(xiàn)象被稱為"瓦伯格效應"。那么，是什么機制推動了RA-FLSs的糖酵解重編程？這一過程又如何影響疾病的進展？解答這些問題，可能為RA治療開辟新的途徑。

發(fā)表在《Cell Death Discovery》上的這項研究，正是圍繞這一科學問題展開。研究人員發(fā)現(xiàn)了一個名為USP5的去泛素化酶在RA滑膜組織中異常高表達，并通過一系列精巧的實驗證明，USP5能夠通過穩(wěn)定METTL14蛋白，增強GLUT1 mRNA的m⁶A修飾，從而促進葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的表達，最終加速RA-FLSs的糖酵解過程和炎癥激活。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了RA中代謝異常調(diào)控的新機制，更為靶向糖酵解治療RA提供了潛在的新靶點。

為開展這項研究，研究人員綜合運用了多種關鍵技術方法：通過膠原誘導的關節(jié)炎（CIA）大鼠模型模擬人類RA病理過程；使用腫瘤壞死因子-α（TNF-α）刺激培養(yǎng)的人源RA-FLSs以模擬炎癥環(huán)境；利用慢病毒介導的基因敲降和過表達技術調(diào)控目標基因；通過蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blot）、實時定量PCR（qPCR）和免疫熒光等技術檢測分子表達；采用共免疫沉淀（Co-IP）和泛素化分析驗證蛋白質(zhì)相互作用；應用m⁶A甲基化RNA免疫共沉淀（MeRIP）技術評估RNA修飾水平；使用細胞能量代謝分析系統(tǒng)（Seahorse）測量糖酵解活性；并通過細胞增殖、凋亡、遷移和侵襲等功能實驗評估RA-FLSs的病理行為。人類滑膜組織樣本來自接受關節(jié)置換手術的RA患者和創(chuàng)傷性關節(jié)損傷的對照組。

USP5促進RA糖酵解和疾病進展

研究人員首先在RA大鼠模型中觀察到，關節(jié)滑膜組織出現(xiàn)典型病理改變：滑膜細胞增生和炎性細胞浸潤。通過敲降USP5表達，這些病理變化明顯改善，關節(jié)炎評分和足爪厚度顯著降低。免疫熒光結(jié)果顯示，RA滑膜中波形蛋白（Vimentin，成纖維細胞標志物）、USP5和GLUT1表達均上調(diào)，而USP5敲降后GLUT1表達下降。血清乳酸水平檢測進一步證實，USP5敲降降低了RA相關的糖酵解活性。臨床樣本分析顯示，RA患者滑膜組織中USP5、METTL14和GLUT1蛋白水平均顯著高于正常對照，提示這一通路在人類RA中同樣重要。

USP5通過調(diào)控糖酵解促進RA-FLSs活化

在細胞實驗中，TNF-α刺激可上調(diào)RA-FLSs中USP5表達，模擬炎癥環(huán)境。功能實驗表明，USP5敲降或糖酵解抑制劑2-DG處理，均可抑制TNF-α誘導的RA-FLSs增殖、遷移和侵襲能力，促進細胞凋亡，降低炎癥因子IL-1β、IL-6和IL-8的產(chǎn)生。代謝參數(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，USP5敲降或2-DG處理顯著降低葡萄糖攝取和乳酸生成，Western blot顯示GLUT1蛋白表達下降。細胞能量代謝分析進一步證實，USP5敲降或2-DG處理抑制了RA-FLSs的糖酵解能力。這些結(jié)果說明USP5通過增強糖酵解驅(qū)動RA-FLSs的活化。

USP5通過抑制泛素化穩(wěn)定METTL14

機制探索發(fā)現(xiàn)，TNF-α刺激上調(diào)METTL14蛋白表達，而USP5敲降則降低METTL14水平。Co-IP實驗證實USP5與METTL14存在直接相互作用。泛素化分析顯示，TNF-α處理降低METTL14泛素化水平，而USP5敲升增加METTL14泛素化。蛋白質(zhì)穩(wěn)定性實驗（CHX追蹤實驗）證明，USP5過表達可延緩METTL14蛋白降解，表明USP5通過去泛素化作用穩(wěn)定METTL14蛋白。

USP5通過METTL14調(diào)控RA-FLSs糖酵解和活化

為驗證USP5是否通過METTL14發(fā)揮作用，研究人員在USP5敲降的RA-FLSs中過表達METTL14。結(jié)果顯示，METTL14過表達可部分逆轉(zhuǎn)USP5敲降對細胞活力、凋亡、遷移、侵襲、炎癥因子分泌及糖酵解能力的抑制作用，同時恢復METTL14和GLUT1蛋白表達。這表明METTL14是USP5下游的關鍵效應分子。

METTL14通過m⁶A修飾促進GLUT1表達

生物信息學預測提示GLUT1 mRNA可能存在m⁶A修飾位點。實驗證實，METTL14敲降降低GLUT1 mRNA和蛋白表達。MeRIP分析顯示METTL14敲降減少GLUT1 mRNA的m⁶A修飾水平。mRNA穩(wěn)定性實驗發(fā)現(xiàn)METTL14敲降加速GLUT1 mRNA降解。熒光素酶報告基因?qū)嶒炦M一步定位了GLUT1 mRNA上關鍵的m⁶A修飾位點（1856位點），證實METTL14通過該位點的m⁶A修飾調(diào)控GLUT1表達。

METTL14通過GLUT1調(diào)控RA-FLSs糖酵解和活化

最后，研究人員驗證METTL14是否通過GLUT1發(fā)揮作用。在METTL14敲降的RA-FLSs中過表達GLUT1，可部分恢復細胞活力、抑制凋亡、促進遷移侵襲、增加炎癥因子產(chǎn)生、增強葡萄糖攝取和乳酸生成，并提高糖酵解能力。這表明GLUT1是METTL14調(diào)控RA-FLSs功能的關鍵下游因子。

研究結(jié)論與意義

本研究系統(tǒng)闡明了USP5/METTL14/GLUT1軸在RA-FLSs糖酵解重編程和炎癥激活中的核心作用。USP5通過去泛素化穩(wěn)定METTL14蛋白，METTL14進而增強GLUT1 mRNA的m⁶A修飾，提高GLUT1表達，最終促進糖酵解和RA-FLSs的病理行為。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了RA中蛋白質(zhì)翻譯后修飾（泛素化）、RNA表觀遺傳修飾（m⁶A）和細胞代謝重編程（糖酵解）之間的精密調(diào)控網(wǎng)絡，更提出了靶向USP5/METTL14/GLUT1軸治療RA的新策略。相較于傳統(tǒng)抗炎治療，靶向代謝通路可能更直接地干預RA-FLSs的異常活化，為開發(fā)RA代謝療法奠定理論基礎。

盡管該研究在動物模型和細胞實驗中取得了重要發(fā)現(xiàn)，但在人類RA患者中的臨床驗證、該通路與其他免疫細胞的相互作用、以及與其他代謝途徑的交叉調(diào)控等方面仍需進一步探索。未來研究可關注開發(fā)特異性靶向USP5或METTL14的小分子抑制劑，并探索其與現(xiàn)有抗風濕藥物的聯(lián)合治療潛力，為RA患者帶來新的希望。

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