骨关节炎(OA）是一种发病率很高的疾病。在疾病进展过程中会伴随着软骨退行性变、软骨下骨重塑和滑膜炎等表现。OA进展过程中滑膜炎可加速软骨退变，滑膜炎的病理学特点包括滑膜增生、巨噬细胞浸润和新生血管的生成。含有Src同源性2的蛋白酪氨酸磷酸酶2 (SHP2)是一种广泛表达的非受体蛋白酪氨酸磷酸酶。SHP2在生物体发育以及响应生长和刺激因子的生理和病理反应中起重要作用，我们之前的研究表明，SHP2通过调节DOK1-UPP1-尿苷轴加剧了软骨分解代谢和合成代谢之间的不平衡，但尚不清楚SHP2是否影响关节微环境中的免疫细胞，尤其是巨噬细胞来调节OA的进展。

 

近日，南京大学医学院附属鼓楼医院运动医学与成人重建外科团队和南京大学生科院团队合作在国际学术期刊《Acta Pharmaceutica Sinica B》(IF=14.903)上发表题为“Targeting macrophagic SHP2 for ameliorating osteoarthritis via TLR signaling”的文章，发现髓系细胞条件敲除Shp2基因可通过减少滑膜M1型巨噬细胞极化并降低滑膜炎严重程度，从而延缓骨关节炎，或可为骨关节炎的治疗提供新的治疗靶点。

 

研究方法与结果

1 OA病人与DMM小鼠的滑膜炎严重程度和M1型巨噬细胞数量显著升高

 

DMM模型之前一直被认为是一种低炎症反应型的OA模型，本课题发现DMM模型构建后两周开始便出现了滑膜炎评分的显著升高，同时伴随着巨噬细胞尤其是M1型巨噬细胞的浸润。

 

2 SHP2蛋白在OA病人及DMM小鼠的滑膜中高表达并高度定位于巨噬细胞

 

接下来我们为了验证SHP2蛋白是否参与到了OA的疾病进展，我们对OA病人和DMM的小鼠滑膜进行了免疫荧光的染色，结果发现SHP2蛋白在OA病人及DMM小鼠的滑膜中高表达，并且该蛋白的表达高度定位于DMM小鼠的滑膜巨噬细胞中。

 

图2.SHP2蛋白在OA病人及DMM小鼠的滑膜中高表达并高度定位于巨噬细胞

 

3

巨噬细胞条件敲除Shp2基因可显著抑制OA疾病进展

 

接下来，为了验证在滑膜巨噬细胞炎症过程中SHP2蛋白是否起到了非常重要的作用，在本研究中构建了巨噬细胞条件敲除Shp2基因的小鼠，结果发现在条件敲除了该基因之后可显著抑制DMM小鼠模型中OA的疾病进展，并抑制M1型滑膜巨噬细胞的极化，同时可促进软骨相关蛋白II型胶原蛋白的表达，抑制X型胶原和软骨降解相关蛋白MMP3的表达。

 

 图3.Shp2基因敲除延缓DMM小鼠OA进展

 

4 使用SHP2蛋白的变构抑制剂可显著抑制巨噬细胞炎症

此外，我们也在体外进行了相关的实验，我们使用了SHP2蛋白的变构抑制剂对巨噬细胞进行了刺激，我们发现SHP099可显著抑制M1型巨噬细胞表型和炎症相关因子如Il-1、Il-6、Tnf-a、iNos、Cxcl10等的表达，并且我们在高表达SHP2蛋白之后，M1型巨噬细胞相关的炎症蛋白也显著高表达，这表明SHP2蛋白在巨噬细胞炎症反应过程中起到非常重要的作用。

 

图4.SHP099通过抑制SHP2蛋白功能起到抑制炎症反应的作用

 

5 SHP099可能是通过TLR通路产生潜在的治疗效果

接着，我们对于体外刺激的巨噬细胞进行了RNA-seq组学检测，从而说明SHP099可能是通过TLR通路产生潜在的治疗效果。

 

图5.SHP099通过抑制TLR通路进而抑制炎症因子的释放

 

吉凯助力

本文中RNA-seq测序技术及SHP2蛋白的高表达慢病毒均由吉凯基因提供。SHP2慢病毒感染RAW264.7细胞，如图6所示，WB检测后SHP2蛋白的表达显著升高，并且在LPS的刺激后M1型相关蛋白显著升高，这提示SHP2蛋白在炎症反应过程中起到非常重要的作用。

 

图6. SHP2蛋白高表达后显著促进M1型相关蛋白表达

 

 

作者简介

本文通讯作者为南京大学医学院附属鼓楼医院运动医学与成人重建外科史冬泉教授和南京大学生科院孙洋教授。南京大学孙梓荧博士和刘倩倩博士为共同第一作者。