衰老滑膜内层成纤维细胞通过ANGPTL4-α5β1轴调控巨噬细胞极化和软骨细胞表型加重骨关节炎

《Advanced Science》：Senescent Synovial Intimal Fibroblasts Aggravate Osteoarthritis by Regulating Macrophage Polarization and Chondrocyte Phenotype Through ANGPTL4-α5β1 Axis

本研究发现骨关节炎（OA）滑膜中衰老滑膜内层成纤维细胞（SIF）通过分泌ANGPTL4促进M1巨噬细胞极化及软骨细胞退变。研究首次在单细胞水平鉴定出SIF衰老亚群（L1_SIF），揭示转录因子EGR1和ATF3通过Toll样受体（TLR）信号通路调控衰老相关分泌表型（SASP）。动物实验证实抑制α5β1整合素可缓解OA进展，为靶向滑膜衰老治疗OA提供了新策略。

　　

衰老滑膜内层成纤维细胞通过ANGPTL4-α5β1轴调控巨噬细胞极化和软骨细胞表型加重骨关节炎

研究背景

骨关节炎（OA）作为最常见的关节疾病，其发病率与衰老密切相关。传统研究多关注软骨细胞衰老，但新证据表明滑膜细胞衰老可能早于软骨细胞衰老并触发OA病理过程。滑膜成纤维细胞（FLS）是滑膜主要细胞类型，可分为滑膜内层成纤维细胞（SIF）和滑膜下层成纤维细胞（SSF）。然而，衰老特异性FLS亚群及其在OA进展中的具体作用尚不明确。

单细胞RNA测序揭示OA滑膜细胞状态改变

通过分析公共单细胞RNA测序数据集GSE216651，研究团队鉴定了12种滑膜细胞类型。基因调控网络重建显示，FLS（包括SIF和SSF）在OA条件下表现出最显著的细胞状态改变。免疫荧光染色证实OA小鼠滑膜中SIF标志物PRG4和SSF标志物CXCL12表达均上调。

OA进展与SIF衰老密切相关

基因集变异分析显示，SIF的衰老评分在OA中显著高于其他细胞类型。免疫荧光染色显示p21^Cip1与SIF标志物PRG4在OA滑膜中强烈共定位，而在SSF中较弱，表明SIF是滑膜中主要的衰老细胞群体。

鉴定OA滑膜SIF中的衰老亚群

SIF可进一步分为5个亚群，其中L1_SIF表现出最强的衰老相关分泌表型特征。单细胞轨迹分析显示L1_SIF位于衰老轨迹终点，表达水平随伪时间增加而升高的基因簇与DNA损伤反应和细胞周期调控密切相关。

ATF3和EGR1调控SIF衰老

基因调控网络分析识别出NFIL3、JUNB和ATF3在L1_SIF中具有较高的转录因子活性特异性。EGR1和ATF3的转录因子活性在L1_SIF中显著升高。体外实验中，H₂O₂诱导的衰老FLS显示EGR1和ATF3核表达增加，且与p21^Cip1共定位增强。

EGR1抑制通过TLR信号通路减轻FLS的SASP分泌

EGR1抑制剂处理可显著抑制衰老FLS中Toll样受体信号通路相关基因的表达。Western blot验证了CXCL10、IRF7、IL-6和TLR2蛋白水平在EGR1抑制后下降，表明EGR1通过调控TLR信号通路影响SASP分泌。

衰老FLS通过ANGPTL和MIF信号通路促进巨噬细胞M1极化

细胞通讯分析显示，在OA滑膜中，L1_SIF与炎症巨噬细胞之间存在强烈的ANGPTL和MIF信号通路交流。共培养实验证实衰老FLS可促进RAW264.7细胞向M1表型极化（CD86和IL-6表达升高，CD206和IL-10表达降低）。

衰老SIF通过旁分泌ANGPTL4信号加重OA进展

整合人类软骨单细胞数据发现，L1_SIF与软骨细胞之间存在显著的ANGPTL信号通路交流。共培养实验表明衰老FLS可诱导软骨细胞表达钙化和纤维化标志物（COL X和COL I）增加，而合成代谢标志物（ACAN和COL II）减少。

ATN-161抑制α5β1减轻衰老SIF诱导的软骨损伤和滑膜炎

α5β整合素抑制剂ATN-161关节内注射可减轻OA小鼠的软骨退化、滑膜炎症和纤维化。免疫组化显示ATN-161治疗组COL I阳性区域减少而COL II阳性区域增加。多重免疫荧光显示ATN-161可下调软骨细胞和巨噬细胞中α5β1表达，并伴随滑膜ANGPTL4表达降低。

结论

本研究系统阐述了SIF衰老在OA进展中的关键作用，首次在单细胞水平鉴定出SIF衰老亚群L1_SIF，揭示EGR1和ATF3调控SASP分泌的分子机制，证实衰老SIF通过ANGPTL4-α5β1轴促进巨噬细胞M1极化和软骨细胞退变，为靶向滑膜衰老治疗OA提供了新的理论依据和治疗策略。