骨關(guān)節(jié)炎（OA）傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，主要特征是軟骨破壞、軟骨下骨重塑和骨贅形成。然而，最近的研究強(qiáng)調(diào)了炎癥在 OA 發(fā)病機(jī)制中的重要作用，將 OA 重新定義為一種同時(shí)具有退行性和炎癥成分的疾病。OA 中特別關(guān)注的一種細(xì)胞因子是白細(xì)胞介素-6（IL-6），這是一種多效性促炎細(xì)胞因子，在 OA 關(guān)節(jié)中升高并與疾病進(jìn)展相關(guān)。IL-6 在炎癥中起雙重作用，根據(jù)不同的環(huán)境發(fā)揮促炎和抗炎反應(yīng)。升高的 IL-6 通過(guò)上調(diào)核因子κB配體受體激活因子（RANKL）來(lái)促進(jìn)破骨細(xì)胞生成，RANKL 是 OA 中骨吸收和關(guān)節(jié)降解的關(guān)鍵介質(zhì)。然而，IL-6 參與軟骨修復(fù)過(guò)程。

脂肪來(lái)源的干細(xì)胞（ASCs）能夠分化成軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，使其成為軟骨修復(fù)的潛在候選者。此外，ASCs 通過(guò)分泌抗炎細(xì)胞因子和促進(jìn)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Tregs）的擴(kuò)增表現(xiàn)出強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用，這對(duì)于維持免疫穩(wěn)態(tài)和減輕炎癥反應(yīng)至關(guān)重要。

最近，韓國(guó)干細(xì)胞研究中心及仁荷大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)研究中旨在闡明 IL-6 表達(dá)對(duì)源于骨關(guān)節(jié)炎脂肪組織的 ASCs 功能特性的影響，以優(yōu)化其對(duì) OA 的治療潛力。該研究探討了 IL-6 表達(dá)如何影響 ASC 介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)，并根據(jù) IL-6 表達(dá)水平將 ASCs 分為兩組，分析了它們?cè)谂c PBMC 共培養(yǎng)系統(tǒng)中抑制免疫細(xì)胞增殖和炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生的能力，以及IL-6 表達(dá)對(duì) RANKL 水平的影響。研究成果發(fā)表于 CELLS 期刊題為“Elevated IL-6 Expression in Autologous Adipose-Derived Stem Cells Regulates RANKL Mediated Inflammation in Osteoarthritis”。

這項(xiàng)研究從 OA 患者中分離了自體脂肪來(lái)源的干細(xì)胞（ASCs）。為了進(jìn)一步表征 ASCs，使用流式細(xì)胞術(shù)分析了代表性 ASC 樣本的表面抗原標(biāo)志物，結(jié)果證實(shí)了 OA 患者分離的 ASCs 的間充質(zhì)干細(xì)胞樣特性和性。

首先，為了研究 OA 患者 ASCs 中免疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá)模式，分析了 IL-6、CCL2 和 TGF-β 的 mRNA 表達(dá)和蛋白質(zhì)合成水平，它們都在 OA 發(fā)病機(jī)制中的免疫調(diào)節(jié)和炎癥中起關(guān)鍵作用（圖1）。其中，IL-6 表現(xiàn)出最明顯的變異性，表明其對(duì)免疫調(diào)節(jié)和 ASC 功能的潛在影響。進(jìn)一步研究 IL-6 表達(dá)的作用，利用免疫熒光（IF）檢測(cè) IL-6 受體α（IL-6Rα）的表達(dá)，已知 IL-6 水平升高的細(xì)胞通過(guò)自分泌信號(hào)誘導(dǎo) IL-6 受體α 的表達(dá)。結(jié)果顯示，與低水平 IL-6 組相比，高水平 IL-6 組的 IL-6Rα 表達(dá)更高，證實(shí)了 IL-6 信號(hào)在缺氧條件下被激活。

圖1 與免疫調(diào)節(jié)因子 IL-6 、 TGF-b 和 CCL2 相關(guān)的 ASC 的基因和蛋白質(zhì)表達(dá)分析。

接下來(lái)，為了探討 IL-6 表達(dá)對(duì) OA 患者 ASCs 基本特征的潛在影響，對(duì) OA 患者的 IL-6 表達(dá)進(jìn)行了篩選，將 ASCs 分為兩組：IL-6 高表達(dá)組（ASCIL-6H，IL-6 表達(dá)最高的前 5 名患者的 ASCs）和 IL-6 低表達(dá)組（ASCIL-6L，IL-6 表達(dá)最低的 5 名患者的 ASCs）。分析兩組 MSC 表面抗原標(biāo)志物以及免疫調(diào)節(jié)因子 CCL2 和 TGF-β 的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn) CCL2 表現(xiàn)出與 IL-6 相似的趨勢(shì)，與 ASCIL-6L 相比，在 ASCIL-6H 中的表達(dá)顯著更高。相反，TGF-β 表達(dá)顯示出相反的模式，在 ASCIL-6H 中顯著降低。盡管細(xì)胞因子表達(dá)存在這些差異，但兩組之間基本的 MSC 表面標(biāo)志物譜沒(méi)有顯著差異。鑒于這些發(fā)現(xiàn)，有必要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，旨在評(píng)估這些 ASCs 的免疫調(diào)節(jié)能力，特別是它們調(diào)節(jié) OA 免疫活性的能力。

為了闡明 ASCs 的免疫調(diào)節(jié)作用，在同種異體混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)（MLR）中研究了 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 在共培養(yǎng)中誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Tregs）的能力。與 MLR 培養(yǎng)條件下的 Treg 群相比，在 MLR 條件下 ASCs 共培養(yǎng)導(dǎo)致 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 組中 CD4+CD25+FoxP3+ Tregs 的百分比顯著增加。然而，ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 之間的 Treg 誘導(dǎo)能力沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異（圖2 A、B）。

進(jìn)一步檢測(cè) MLR 共培養(yǎng)上清液中關(guān)鍵細(xì)胞因子的分泌，包括 IFN-γ、TNF-α、IL-10 和 IL-17。雖然與 MLR 對(duì)照相比，ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 都導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子 IFN-γ 和 TNF-α 明顯減少，但 ASCIL-6H 顯著抑制了 IFN-γ 的產(chǎn)生（圖2 C）。另一方面，ASCs 誘導(dǎo) IL-10（一種通常與調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞活性相關(guān)的抗炎細(xì)胞因子）的能力在兩組中均未顯著增強(qiáng)。這些結(jié)果表明，ASCs 中的 IL-6 表達(dá)可能通過(guò)獨(dú)立于調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞的機(jī)制調(diào)控免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。

圖2 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 之間調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞誘導(dǎo)的比較。

還評(píng)估了 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 對(duì)植物血凝素（PHA）刺激的外周血單核細(xì)胞（PBMCs）增殖和激活的影響。來(lái)自健康供體的 PBMCs 被 5 μg/mL 的 PHA 激活并與 ASCs 共培養(yǎng)，與未處理的對(duì)照相比，導(dǎo)致其增殖顯著上調(diào)。3 天后，PBMCs 增殖急劇增加。然后，評(píng)估了 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 抑制這種 PHA 誘導(dǎo)的增殖能力（圖3 A），結(jié)果表明，兩個(gè) ASC 組對(duì) PHA 誘導(dǎo)的 PBMC 增殖的抑制作用存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差異。與 ASCIL-6L 相比，ASCIL-6H 抑制 PHA 誘導(dǎo)的 PBMC 增殖的能力顯著增強(qiáng)，其抑制作用不僅體現(xiàn)在減少總體增殖上，還體現(xiàn)在 T 淋巴細(xì)胞活化標(biāo)志物、CD25 和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)中（圖3 B）。在 ASCIL-6H 存在下，炎性細(xì)胞因子（包括 TNF-α 和 IFN-γ）的產(chǎn)生受到顯著抑制（圖3 C），該結(jié)果與在 MLR 條件下觀察到的結(jié)果一致。這些發(fā)現(xiàn)表明，IL-6 表達(dá)較高的 ASCs 可能具有更強(qiáng)的免疫抑制潛力，這可能對(duì)治療炎癥非常有益。

活化的免疫細(xì)胞，尤其是 T 細(xì)胞，表達(dá) RANKL，這是 TNF 家族的一員，可促進(jìn)破骨細(xì)胞生成和軟骨破壞。因此，過(guò)度免疫激活導(dǎo)致的 RANKL 表達(dá)增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致骨吸收增加和關(guān)節(jié)損傷，例如 OA 和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。鑒于活化的免疫細(xì)胞表達(dá) RANKL，這與骨關(guān)節(jié)炎的惡化有關(guān)，因此研究了 ASC 表達(dá)的 IL-6 是否可以調(diào)節(jié) RANKL 表達(dá)。

表征 RANKL 在 PHA 激活的 CD3+ T 細(xì)胞中的表達(dá)，結(jié)果顯示，PHA 刺激 PBMCs 導(dǎo)致 RANKL 表達(dá)顯著上調(diào)，ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 抑制 PHA 誘導(dǎo)的 PBMCs 中 RANKL 表達(dá)的能力。與 ASCIL-6L 相比，ASCIL-6H 對(duì) RANKL 表達(dá)的抑制作用要強(qiáng)得多。這突出了 ASCIL-6H 調(diào)節(jié) RANKL 表達(dá)能力的增強(qiáng)，這可能對(duì)控制骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展具有重要意義。

圖3 ASCIL-6H 和 ASCIL-6L 之間的免疫調(diào)節(jié)作用比較。

這項(xiàng)研究結(jié)果表明，IL-6 高表達(dá)的 ASCs 可能通過(guò)促進(jìn)組織再生和抑制驅(qū)動(dòng)骨吸收的關(guān)鍵因子（如 RANKL）在骨關(guān)節(jié)炎中提供更大的治療益處。選擇具有較高 IL-6 表達(dá)的 ASCs 可以提高 OA 干細(xì)胞治療的臨床療效，特別是在減少炎癥介導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成方面。這些研究將有助于闡明 IL-6 表達(dá)在塑造基于 ASC 療法的治療效果中的作用。

參考文獻(xiàn)：Lee HJ, Kim DY, Noh HJ, Lee SY, Yoo JA, Won SJ, Jeon YS, Baek JH, Ryu DJ. Elevated IL-6 Expression in Autologous Adipose-Derived Stem Cells Regulates RANKL Mediated Inflammation in Osteoarthritis. Cells. 2024 Dec 11;13(24):2046. doi: 10.3390/cells13242046. PMID: 39768138; PMCID: PMC11674629.

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39768138/

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