RPS17依賴性核糖體合成調(diào)控外周破骨細(xì)胞前體發(fā)育模式在強直性脊柱炎病變中的關(guān)鍵作用

《Bone Research》：Human peripheral osteoclast-precursor-development patterns reveal the significance of RPS17-dependent ribosome synthesis to Ankylosing Spondylitis lesions

【字體： 大 中 小 】 時間：2025年12月05日 來源：Bone Research 15

　　

強直性脊柱炎(Ankylosing Spondylitis, AS)是一種讓人體脊柱和關(guān)節(jié)逐漸"石化"的慢性風(fēng)濕性疾病，患者最終可能出現(xiàn)關(guān)節(jié)融合和脊柱強直，導(dǎo)致嚴(yán)重殘疾。盡管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已有非甾體抗炎藥(NSAIDs)和生物制劑等治療手段，但對于已經(jīng)形成的關(guān)節(jié)骨性強直，藥物往往束手無策，手術(shù)成為唯一選擇。這一治療困境的背后，是科學(xué)界對AS病變機制認(rèn)知的不足。

傳統(tǒng)上，研究人員將目光聚焦于成骨細(xì)胞過度活化導(dǎo)致的新骨形成。然而，骨骼健康實際上依賴于骨形成與骨吸收的動態(tài)平衡。AS患者同時存在局部新骨形成和全身性骨量丟失的矛盾現(xiàn)象，這提示我們：除了成骨細(xì)胞過度活躍外，破骨細(xì)胞功能受損可能同樣是AS病變的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是循環(huán)單核細(xì)胞作為外周破骨細(xì)胞前體(Osteoclast-Precursor, OCP)，在AS病變中的作用機制一直是個未解之謎。

為了解決這一科學(xué)難題，研究人員開展了一項創(chuàng)新性研究，成果發(fā)表在《Bone Research》期刊上。研究團隊采用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序(scRNA-seq)技術(shù)，對健康 donor 和不同病程階段AS患者的外周血單個核細(xì)胞(PBMCs)進行深入分析，首次描繪了人類外周破骨細(xì)胞前體的發(fā)育模式，并揭示了其在AS條件下的異常變化。

關(guān)鍵技術(shù)方法概述

研究團隊收集了14例AS患者和3例健康對照的外周血樣本進行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，患者包括早期活動期、晚期殘疾期和臨床緩解期三個亞組。通過單細(xì)胞軌跡分析揭示單核細(xì)胞向破骨細(xì)胞前體的分化路徑，利用核糖體測序(Ribo-seq)分析翻譯水平變化，并采用條件性基因敲除小鼠模型和細(xì)胞過表達實驗驗證RPS17的功能。此外，還建立AS樣小鼠模型評估細(xì)胞治療效果，使用微CT、組織學(xué)染色等技術(shù)進行表型分析。

研究結(jié)果

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄譜揭示單核細(xì)胞亞型特征

研究人員首先通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析將38,654個單核細(xì)胞劃分為11個亞群，基于CD14/CD16表達特征將其分類為經(jīng)典單核細(xì)胞(C monos; CD14^brightCD16^dim)、中間單核細(xì)胞(inter monos; CD14^brightCD16^bright)、非經(jīng)典單核細(xì)胞(N monos; CD14^dimCD16^bright)和CD14^dimCD16^dim單核細(xì)胞。功能實驗顯示，CD16^dim單核細(xì)胞(包括經(jīng)典單核細(xì)胞和CD14^dimCD16^dim單核細(xì)胞)具有最強的破骨細(xì)胞生成能力，被認(rèn)為是外周破骨細(xì)胞前體。

AS條件下單核細(xì)胞向OCP譜系分化的特征性減少

單細(xì)胞軌跡分析揭示了單核細(xì)胞向破骨細(xì)胞前體分化的五個狀態(tài)和兩個分支。狀態(tài)1主要由CD14^dimCD16^dim單核細(xì)胞組成，具有前單核細(xì)胞特征；狀態(tài)4和狀態(tài)5表現(xiàn)出最強的破骨細(xì)胞生成能力和破骨細(xì)胞基因(如ACP5、NFATC1、OSCAR)表達。重要的是，隨著AS疾病的發(fā)生和發(fā)展，狀態(tài)4和狀態(tài)5細(xì)胞比例逐漸減少，同時破骨細(xì)胞生成能力下降，表明AS患者外周破骨細(xì)胞前體發(fā)育受損。

核糖體合成促進外周OCP發(fā)育

基因富集分析發(fā)現(xiàn)，在單核細(xì)胞向破骨細(xì)胞前體分化的關(guān)鍵節(jié)點(命運1-3)，核糖體生物合成和細(xì)胞質(zhì)翻譯相關(guān)基因顯著上調(diào)；而在命運3-4分支，宿主防御反應(yīng)和炎癥反應(yīng)相關(guān)基因表達增加。隨著破骨細(xì)胞誘導(dǎo)時間的延長，核糖體合成水平同步增強，而核糖體相關(guān)基因(RPLP1、RPL13、RPS12、RPS28等)的敲低顯著抑制了破骨細(xì)胞生成。

AS患者單核細(xì)胞OCP中RPS17表達下降

核糖體測序分析顯示，AS患者CD14⁺CD16^-單核細(xì)胞中更多基因的翻譯水平下降，特別是下游開放閱讀框(dORF)表達減少。RPS17作為核糖體合成關(guān)鍵分子，在AS患者中表達顯著降低，且與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。組織學(xué)分析進一步證實，AS患者關(guān)節(jié)組織中RPS17在骨表面破骨細(xì)胞前體中的表達明顯低于非AS對照組。

P<0.05,P<0.01,P<0.0001 and ns(not significant) by one-way ANOVA(f,i).P<0.001,****P<0.0001 by Student's t tests(h,j-n)'>

RPS17條件性敲除改善破骨細(xì)胞性骨丟失

研究人員構(gòu)建了破骨細(xì)胞前體特異性RPS17條件性敲除(RPS17-CKO: RPS17^flox/flox; LysM-Cre)小鼠模型。結(jié)果顯示，RPS17敲除雖然不影響小鼠的生理表型，但顯著改善了卵巢切除(OVX)誘導(dǎo)的骨丟失和骨小梁結(jié)構(gòu)破壞，同時減少了破骨細(xì)胞數(shù)量，證實了RPS17在破骨細(xì)胞生成和骨代謝中的重要作用。

RPS17過表達改善AS樣小鼠表型

通過關(guān)節(jié)腔注射CD11b啟動子驅(qū)動的RPS17過表達腺相關(guān)病毒(CD11b-promoter-RPS17-AAVs)，研究人員發(fā)現(xiàn)RPS17過表達可顯著改善AS樣小鼠的踝關(guān)節(jié)腫脹和關(guān)節(jié)炎評分，減輕關(guān)節(jié)破壞和骨贅形成，同時增加關(guān)節(jié)周圍破骨細(xì)胞數(shù)量，證實了RPS17在改善AS病變中的治療潛力。

RPS17過表達單核細(xì)胞OCP的治療價值

考慮到全身性RPS17過表達可能加劇骨丟失的風(fēng)險，研究人員開發(fā)了一種基于細(xì)胞的治療策略。結(jié)果顯示，關(guān)節(jié)腔注射RPS17過表達的CD14⁺CD16^-單核細(xì)胞可有效改善AS樣小鼠的關(guān)節(jié)病變，增加關(guān)節(jié)周圍破骨細(xì)胞數(shù)量，減少新生骨形成，同時不引起全身性骨量丟失。重要的是，這些細(xì)胞還表現(xiàn)出更強的T細(xì)胞抑制活性，類似于單核髓源性抑制細(xì)胞(M-MDSCs)的功能，具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用。

研究結(jié)論與意義

這項研究首次系統(tǒng)揭示了人類外周破骨細(xì)胞前體的發(fā)育模式，發(fā)現(xiàn)核糖體合成是單核細(xì)胞向破骨細(xì)胞前體分化的關(guān)鍵驅(qū)動力，而宿主防御反應(yīng)則促進高效破骨細(xì)胞前體的產(chǎn)生。在AS條件下，RPS17依賴性核糖體合成功能受損導(dǎo)致破骨細(xì)胞生成減少，參與炎癥性新骨形成和關(guān)節(jié)強直。

研究的創(chuàng)新性在于從骨吸收角度探討AS炎癥性骨形成的機制，提出了基于RPS17過表達單核細(xì)胞前體的細(xì)胞治療新策略。這種治療方式不僅能夠針對性增強病變關(guān)節(jié)周圍的骨吸收能力，還通過免疫調(diào)節(jié)作用抑制局部炎癥，同時避免全身性骨丟失風(fēng)險，為AS治療提供了新的思路和方法。

該研究不僅深化了對破骨細(xì)胞生物學(xué)行為的理解，也為AS及其他骨骼疾病的治療開辟了新途徑。未來，患者自體單核細(xì)胞前體經(jīng)過基因修飾后回輸?shù)讲∽冴P(guān)節(jié)，可能成為改善AS外周病變的有效手段，具有重要的臨床轉(zhuǎn)化前景。