B细胞mTORC1调控糖皮质激素诱导骨质疏松发生及其机制研究

Glucocorticoids are widely administered to treat immune-mediated diseases. However, glucocorticoid-induced osteoporosis (GIOP) increases risks of fractures and mortality. Activated mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) signaling in B cells promotes RANKL (osteoclast differentiation factor) activation and prohibits OPG (osteoclastogenesis inhibitory factor) expression, which results in osteoporosis in mice. However, the roles and mechanisms of B cells and its mTORC1 signaling in GIOP remain unclear. Our recent works showed that dexamethasone (glucocorticoid) administration upregulated mTORC1 activation in B cells and reduced B cell numbers. B cells derived from GIOP mice inhibited osteoblastic differentiation, while facilitating osteoclastic formation. We suppose that activation of mTORC1 in B cells closely participates in GIOP. This study aims to discuss the roles of B cells in glucocorticoid-mediated bone loss based on the levels of molecules, cells, tissues and organs, through constructing GIOP mouse model, symbiotic mouse model，B-cells transfer and cells co-culture systems. This project aims to explore whether glucocorticoid regulates bone loss via mTORC1/RANKL/OPG parthway in B cells. It will provide new theoretical basis for the further research of GIOP and offer us new ideas for the prevention and treatment of GIOP.

糖皮质激素广泛用以治疗免疫性疾病，但可诱导骨质疏松（GIOP），增加骨折风险和死亡率。活化的雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）促进B细胞RANKL(破骨细胞分化因子)活性，抑制OPG(破骨细胞抑制因子)表达，导致小鼠骨质疏松，但B细胞及其mTORC1信号在GIOP中的作用机制不明。我们新近研究发现：地塞米松（糖皮质激素）可上调B细胞mTORC1活性，伴随B细胞减少；GIOP小鼠B细胞抑制成骨细胞分化，促进破骨细胞生成。我们假设：B细胞活化的mTORC1密切参与GIOP发生。本课题拟通过构建GIOP小鼠模型、联体小鼠共生模型、B细胞移植及细胞共培养体系，从分子、细胞、组织、器官等水平研究B细胞在糖皮质激素诱导骨丢失中的作用。本项目旨在探索糖皮质激素能否通过B细胞mTORC1/RANKL/OPG通路调控骨丢失，为GIOP的研究提供新的理论依据，也为GIOP的防治提供新思路。

糖皮质激素性骨质疏松症（GIOP）是最常见的继发性骨质疏松症，其发病率仅次于绝经后骨质疏松症和老年性骨质疏松症，位居第三位。免疫系统对骨骼的调节作用已经被认可，炎症因子促进骨吸收、抑制骨生成，这很好的解释了慢性炎症性疾病同时伴有骨质疏松的原因。但是炎症系统如何调控GIOP发生，并基于炎症理论寻找治疗GIOP的手段是目前亟待解决的问题。骨髓 B 细胞和骨形成单位在解剖结构上紧密相连，共存于同一个骨髓微环境中，但是B 细胞在GIOP中的作用尚无明确报道。我们在本项目研究中发现骨髓B细胞减少及分化障碍是促进GIOP发生的重要因素。同时，免疫因子表达异常及肠道屏障功能障碍与GIOP发生密切相关。进一步分析发现B细胞mTORC1活性上调对骨生成起负向调控作用。瑞香素，别名祖师麻甲素，是从瑞香属植物中提取出来的有效成分，具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗菌、抗寄生虫和神经保护等作用。但是瑞香素在GIOP发生中的作用不明。我们研究发现，瑞香素通过抑制B细胞mTORC1活性增加B细胞分化，进一步抑制炎症水平、改善肠道屏障功能和肠道菌群微环境来增加GIOP小鼠骨量。通过以上研究提示：B细胞及其mTORC1活性、肠道微环境是GIOP发生的重要调控者，而瑞香素通过调控B细胞分化和肠道微环境达到治疗GIOP的作用。本研究结果为后续进一步研究GIOP发生奠定了一定的理论基础，并在动物水平验证了瑞香素可能是治疗GIOP的一种新药，具有可靠的进一步临床研究价值。