IRE1α与PGRN双信号通路协同调控小鼠炎性关节炎的发病机制

We testified that the growth factor PGRN can interact with TNFR,then prevents TNF/TNFR signal pathway specifically and achieves its anti-inflammation，which has been published on the famous journal "SCIENCE".This achievement explained the key function of PGRN very well after it was founded twenty years.The main reason of trigger inflammation is intracellular inflammation signal pathway coupling with unfolded protein response(UPR),however, the relationship between PGRN-mediated inflammation and UPR remains unknown.Our previous results showed that IRE1α downregulated PGRN transcription and expression in synovial fibroblasts of CIA mice,and IRE1α expression was increased in synovial fluids of Grn-/-KO mice. It was suggested that both IRE1α and PGRN signal pathway might be co-regulated occurrence and development of inflammatory arthritis in mice.In this study,we utilized IRE1αtransgenetic mice,IRE1α-/-KO mice、Grn-/-KO mice and CIA mice model synthetically,mouse metatarsal bones induced culture in vitro,and cell culture. On basis of these methods,we focus on the relationship between IRE1α and inflammatory arthritis in mice,explore the effect and function of IRE1α in inflammatory arthritis in mice,determine whether IRE1α regulation inflammatory arthritis depends on PGRN ,analyse on the interplay between IRE1α and PGRN signaling in mediating the pathogenesis of inflammatory arthritis in mice.

我们发现生长因子PGRN通过与TNFR结合，特异性阻断TNF/TNFR信号通路实现其抗炎作用，这一成果公布于《SCIENCE》上，回答了PGRN发现20余年来的关键问题。细胞内炎症反应信号通路与UPR偶联是引发炎症反应的主要原因，但是PGRN介导的炎症反应与UPR的关系不清楚。前期研究显示CIA小鼠滑膜成纤维细胞中UPR重要分子IRE1α下调PGRN转录和表达；Grn-/-KO小鼠关节滑液IRE1α表达增加，提示IRE1α可能与PGRN信号通路协同调控小鼠炎性关节炎的发生与发展。本研究综合运用IRE1α转基因小鼠、IRE1α-/-KO小鼠、Grn-/-KO小鼠、CIA等不同类型小鼠模型，结合小鼠体外趾骨组织团块及细胞培养方法，检测IRE1α在小鼠炎性关节炎中的作用与功能；明确IRE1α调控小鼠炎性关节炎是否依赖于PGRN；解析IRE1α与PGRN双信号通路共同调控小鼠炎性关节炎的发病机制。

研究表明炎症性关节炎，由于免疫细胞的增生，分泌和释放大量的炎症因子，诱发炎症反应，破坏关节软骨、关节滑膜等组织，引起关节的病变。未折叠蛋白反应（UPR)与细胞内炎症反应信号通路的偶联是引发炎症反应的主要原因之一，也是许多炎症疾病的发病机制和病理基础。当免疫细胞分泌的炎性因子作用于关节软骨时，会造成关节软骨和关节滑膜等组织的破坏，这一破坏过程涉及炎性因子与软骨细胞、胞外基质蛋白和细胞粘附分子之间进行的一系列复杂精细的细胞与分子之间的相互作用过程，其机制尚不清楚。如能揭示UPR与炎性因子导致骨、软骨和滑膜损伤的分子机制，就有可能为临床治疗骨相关免疫疾病开辟新的思路和新的方法。. 本研究综合运用Cre小鼠、IRE1a条件性敲除小鼠和PGRN-/-敲除小鼠及C57 WT等一系列不同品系的小鼠，构建各种不同小鼠的炎症性疾病的模型，包括风湿性关节炎、皮肤炎等动物模型。运用构建好的小鼠CIA模型，联合临床上常用的缓释胶原支架载体和Ad-IRE1a或siIRE1a、PGRN干细胞悬液及PGRN重组蛋白，研究IRE1a和PGRN在小鼠RA关节软骨损伤与修复过程中的作用与机制。探讨风湿性关节炎RA发生过程中是否会诱导产生ER stress并激活UPR；明确IRE1a在小鼠炎症性关节炎中的作用与功能；检测和鉴定IRE1a对PGRN 转录的调控作用和调控机制；结合并运用CIA 小鼠模型进一步检测和明确IRE1a调控PGRN 及下游信号通路是否参与小鼠炎症性关节炎的发生和发展，分析PGRN与IRE1a在CIA炎性关节炎中的作用与功能,揭示IRE1a介导UPR 信号通路与PGRN 信号通路共同调控小鼠炎症性关节炎的发病机制。. 通过本项目研究，我们率先系统研究了内质网应激重要分子IRE1a 在炎症性关节炎中的作用与机制。我们阐明了IRE1a、PGRN与成、软骨形成及修复之间的作用与分子机制，IRE1a作为负调控因子，通过抑制PGRN介导的软骨生成作用，激活IHH/PTHrP信号通路实现其对软骨生成与软骨分化的抑制作用；PGRN抑制的ERS介导的细胞凋亡作用是通过TNFR2信号通路实现的，证明UPR与细胞内炎症反应信号通路在维持细胞功能和组织生存的短期适应性方面，是相互联系的；阐明UPR 核心通路IRE1a与ATF6/ATF6a在关节软骨细胞修复与再生中的作用与机制。