鞘氨醇-1-磷酸通过“成血管-成骨”偶联促进强直性脊柱炎患者异常骨化

摘要

【目的】探究鞘氨醇-1-磷酸（S1P）在强直性脊柱炎（AS）异常骨化中的作用，阐明S1P与“成血管-成骨”偶联的关系，为AS治疗提供新的方法和策略。【方法】收集AS患者和普通髋关节置换患者的股骨头，进行免疫组织化学染色评估成骨水平和H型血管形成情况；体外通过ELISA检测AS患者来源的间充质干细胞（ASMSCs）或健康供体来源的间充质干细胞（HDMSCs）的成骨分化过程中S1P的合成情况及S1P通路相关分子表达情况，评估S1P通路激活情况，分别干扰MSC中鞘氨醇激酶1（SK1）表达和添加S1PR调节剂芬戈莫德（FTY720）阻断S1P相关信号通路，检测碱性磷酸酶（ALP）活性和定量分析茜素红S（ARS），评估S1P对ASMSCs成骨分化的影响，并用相应处理后的成骨诱导条件培养基（OM）处理人脐静脉内皮细胞（HUVEC）进行血管生成实验，评估S1P对ASMSCs促血管分化的影响。构建AS小鼠模型（SKG小鼠），分别用FTY720和SK1抑制剂PF-543柠檬酸盐处理，通过IHC染色和micro-CT扫描评估SKG小鼠异常成骨和脊柱融合情况，免疫荧光染色评估H型血管形成情况。【结果】与股骨头坏死（ONFH）患者相比，AS患者表现出过度的成骨[骨钙蛋白（OCN）P<0.001]和H型血管形成[CD31 P<0.001；内皮粘蛋白（EMCN）P<0.001]。在成骨分化过程中，ASMSCs中S1P的表达和分泌明显高于HDMSCs（P=0.017 9）。当加入FTY720或用siRNA敲除SK1时，ASMSCs的成骨分化（与ASMSC相比，ARS:HDMSC P=0.001 8,FTY720 P<0.001,si-SK1 P<0.001;ALP:HDMSC P=0.032 8,FTY720 P=0.001 6,si-SK1 P<0.001）和促HUVEC血管生成（与ASMSC相比，各处理组细胞覆盖面积、总环数、总管长、总分支点，均P<0.001）显著受抑制。使用FTY720或PF-543处理后，AS小鼠模型异常成骨和脊柱融合情况显著抑制（关节炎症评分：与AS组相比：OCN：对照组P=0.002,PF-543组P=0.010 7,FTY720组P=0.015 9）,H型血管的数量减少（CD31⁺EMCN⁺：与AS组相比，对照组P<0.001,PF-543组P=0.001 7,FTY720组P=0.002 1）。【结论】ASMSCs中S1P合成增加，通过自分泌促进成骨分化，同时通过促进H型血管生成进一步促进成骨增强；抑制ASMSCs中S1P分泌，显著抑制AS异常骨化。

关键词

鞘氨醇-1-磷酸 / H型血管 / “成血管-成骨”偶联 / 强直性脊柱炎 / 间充质干细胞