IFN-β干预抗胶原Ⅱ功能域抗体诱导的类风关样小鼠模型的分子机制研究

Rheumatoid Arthritis（RA） is a common autoimmune disease that is characterized by dysfunction of immune system and disruption of bone homeostasis, with 1.0% incidences and 15% disability rate in Asia. Although intense investigations of RA have markedly changed the understanding of the pathogenesis, the molecular mechanism involved in dysfunction of immune system and disruption of bone homeostasis remains unclear. Our previous study found that pro-inflammatory cytokine RANKL was significantly upregualted in RA patients. In the present study, we developed RA like mice model induced by anti-collagen II functional domains antibody (CAIA) in BABL/c (IFNAR-/- RANKL/c-Fos-/-) mice, which recapitulated the clinicalpathological features of RA patients. We aim to: 1) determine the role of RANKL-c-fos signaling in the pathogenesis of RA; 2) to explore the mechanism of c-Fos over expression involved in the disruption of bone homeostasis in RA; 3) define the contribution of intervention of RANKL-c-Fos-IFN-β regulatory loop to RA with IFN-β gene engineering drugs. Thus, our study identified an autoregulatory mechanism of c-Fos moleculer in the pathogenesis of RA, and demonstrated that IFN-β inhibits progression of RA by interfering with the RANKL-induced expression of c-Fos, an essential transcription factor for the formation of osteoclasts. These findings should ultimately contribute to the development of novel c-Fos-targeting therapies with IFN-β for RA.

类风湿性关节炎是以患者免疫功能紊乱和骨代谢失衡为主要特征的常见自身免疫性疾病，在中国乃至亚洲的发病率约为1.0%，致残率高达15%。本申请项目旨在应用IFN-β基因工程药物干预由抗胶原Ⅱ功能域抗体诱导建立的RA样BALB/c (IFNAR-/-、RANKL/c-Fos-/-小鼠)小鼠模型(CAIA)。阐明当CAIA模型小鼠免疫功能紊乱时所呈现出众多促炎因子特别是RANKL分子的过度表达促使其下游信号分子c-Fos的功能亢进，致使模型小鼠破骨细胞功能异常活化，最终导致骨代谢失衡的分子病理学机制。揭示c-Fos在RA发病机制中所起的重要作用，且应用IFN-β药物阻遏这一与RA样模型小鼠免疫功能紊乱和骨代谢失衡密切关联的RANKL-c-Fos-IFN-β负调节环路的分子免疫学机制，为发现c-Fos可能成为新的药物靶点以及用IFN-β药物干预RA患者免疫功能紊乱和骨代谢失衡提供新的理论和实验依据。

IFN-β对类风湿性关节炎（RA）有多效性影响，但它是否可以用于RA的治疗在全球仍有争议。在国自然面上项目的资助下，项目组探究了IFN-β在RA患者以及动物体内外尤其是骨代谢中调控作用，为将IFN-β是否可用于临床RA治疗提供了新的理论及实验依据。. 项目组用进口的IFN-β药物干预了RA患者；经ELISA，RT-PCR检测了RA患者内源性IFN-β以及骨代谢相关因子的表达；同时，用抗胶原Ⅱ抗体诱导建立了RA样小鼠模型（CAIA），并用IFN-β干预；通过表型、关节评分、免疫组化、TRAP、micro-CT分析干预效果；RT-PCR检测小鼠以及RA患者骨组织RANKL/RANK相关分子表达；以及IRF7-/-小鼠进一步造模验证。RANKL诱导RAW264.7细胞系生成破骨细胞，IFN-β干预并用TRAP染色检测其破骨细胞生成状况等。我们获得了重要结果： 1）IFN-β药物能缓解部分RA患者病程；2）43.48%RA患者滑膜液，58.33% RA患者血清内源性IFN-β低表达；RA患者破骨细胞相关因子NFATc-1，cathepsin K等出现异常高表达；3）建模小鼠内源性IFN-β低表达，经IFN-β干预后明显缓解了模型小鼠的发病程度，其炎症细胞浸润减少，软骨损伤程度缓解，骨密度回升，c-Fos及NFATc-1受到显著调节；4）引进的IRF7-/-小鼠由于不表达内源性IFN-β，其发病加重，但经IFN-β干预后病情得以缓解；而Cath K基因敲除后虽能缓解小鼠关节炎进展，但并未影响破骨细胞的生成数量，而是损伤其骨吸收功能；5）证明IFN-β能显著抑制体外破骨细胞生成，抑制FLS增殖。.通过本项目的研究和其科学意义在于：证明IFN-β缓解模型小鼠发病的机制在于：通过加强对c-Fos负反馈抑制，减少NFATc-1转录，下调了破骨细胞以及FLS的生成。同时发现：模型小鼠体内内源性IFN-β的低表达以及RA患者内源性IFN-β表达不一是造成IFN-β干预RA结果不一的原因之一；倡导个体精准化治疗，即筛选和诊断低表达内源性IFN-β的RA患者进行IFN-β干预治疗可能是达到事备功半的效果，本项目的完成为早日实现IFN-β药物用于RA临床诊疗提供新的理论和实验依据。