自噬相关蛋白ATG7靶向p53调节肽酰基精氨酸脱亚胺酶-4介导的中性粒细胞NETs影响痛风性关节炎进展的机制研究

Gouty arthritis is a self-limited aseptic inflammation and its relief mechanism is complex. Both neutrophil extracellular traps (NETs) and autophagy play important roles in the inflammation remission of this disease. However, the specific molecular mechanism between them is not clear. More recently, our studies indicate that NETs and autophagy can regulate acute inflammatory reactions in animal model of urarthritis. In cell experiments, autophagy can promote the formation of NETs via PAD4. Besides，ATG7 can be combined with p53, and p53 can interact with cis-acting elements in the promoter region of PAD4. Therefore, we put forward the hypothesis: In the process of autophagy, the interaction between ATG7 and p53 stimulates PAD4 transcription, thus inducing the formation of NETs to alleviate inflammatory response via extensive degradation of inflammatory mediators. To verify this hypothesis, a series of studies, including clinical detection, in vitro and in vivo experiments are arranged to be conducted to explore the effects of NETs and autophagy on inflammation and the mechanism that autophagy promotes the formation of NETs. This study will further elucidate the relation between polymorphism of ATG7, PAD4 and gouty arthritis. The self-remission of gout is a breakthrough point in our study. We aim to alleviate the inflammatory response through increasing the formation of NETs via autophagy. This may provide experimental evidence for the discovery of a new diagnostic marker, therapeutic target and prognosis index of gouty arthritis.

痛风性关节炎是一种具有自限性的无菌性炎症，其自我缓解机制复杂，中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)、自噬在其中发挥重要作用，但二者关联及具体机制不清。我们前期研究提示，NETs与自噬能够调控痛风动物模型的急性炎症反应；细胞实验发现自噬可通过PAD4调节NETs形成，其中，ATG7与p53相互结合，而p53可作用于PAD4的启动子区域。据此提出假说：自噬相关蛋白ATG7与p53结合，激活PAD4转录，介导NETs网状结构的形成，广泛降解炎症介质，缓解痛风性关节炎的局部炎症反应。本课题拟从临床样本、动物模型及细胞分子多层次研究自噬及NETs水平变化对炎症的影响，自噬对NETs的调节作用及具体机制，关键分子ATG7、PAD4及其基因多态性与疾病的相关性。本研究以痛风性关节炎自限性为切入点，通过调节自噬进程，干预NETs形成，从而缓解炎症反应，为该病治疗靶点、诊断标志物及预后判断指标的发现提供新思路。

背景：中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)及自噬在缓解急性痛风性关节炎炎症反应中发挥重要作用，但二者内在联系和作用靶点仍待明确。本课题对此进行了研究和探索。.研究内容：采用野生型（WT）和PAD4基因敲除（PAD4-/-）小鼠，建立皮下气囊模型及足背肿胀模型，比较两组炎症缓解情况。同时分析了小鼠及痛风患者中性粒细胞自噬变化和调控NETs的内在机制。.重要结果及关键数据：（1）急性痛风性关节炎模型中存在中性粒细胞浸润。随炎症自限缓解，中性粒细胞浸润减轻，炎症因子IL-1β、MCP-1、TNF、IL-6表达减少；通过检测气囊液dsDNA及气囊壁H3cit、MPO表达，发现炎症微环境中存在NETs的形成。（2）患者外周血dsDNA水平与炎症因子的减少成正比，NETs通过降解炎症因子，缓解炎症反应。（3）应用MSU干预患者外周血中性粒细胞进行RNA测序，结果显示MSU导致中性粒细胞发生诸多分子功能改变，其中包括自噬的激活。（4）体外实验证实测序结果，MSU可激活中性粒细胞自噬，且自噬的激活剂及抑制剂可调控NETs的形成。（5）进一步探究自噬诱导NETs形成的机制，MSU刺激中性粒细胞产生ATG7，其可与p53协同进入细胞核，促进PAD4表达，进而诱导NETs的形成。（6）在WT和PAD4-/-小鼠中验证，中性粒细胞的自噬通过调控NETs形成，可调节痛风性关节炎的严重程度。.结论和科学意义：通过上述研究，我们发现自噬通过ATG7/p53复合体调节PAD4介导的NETs形成是影响痛风性关节炎进展的重要机制。通过调节自噬水平，干预NETs形成，可能成为临床缓解痛风性关节炎的重要干预手段。