《Biochemical Pharmacology》：CUL4A promotes glycolytic metabolism of fibroblast-like synoviocytes by targeting FGF2 in rheumatoid arthritis
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CUL4A通过FGF2结合激活PI3K/AKT通路促进糖酵解和滑膜炎，其敲低可抑制炎症反应和代谢异常，提示为类风湿关节炎潜在治疗靶点。
Dantong Sun | Jun Wang | Xue Yang | Han Shu | Yongfeng Cheng | Ying Chen | Qingqing Xia | Facai Wang | Siwei Deng | Jun Li | Xiao-Feng Li | Biao Song
安徽医科大学第一附属医院药学系，中国合肥230022
摘要
在类风湿性关节炎（RA）的发病机制中，成纤维细胞样滑膜细胞（FLS）起着核心作用。这些细胞通过异常增殖、招募炎症细胞以及随后的软骨和骨骼降解来推动疾病进展。Cullin 4A（CUL4A）是Cullin家族的重要成员，该家族是E3泛素连接酶复合体的支架蛋白。在本研究中，我们探讨了CUL4A在RA发病机制中的功能意义和分子机制。我们发现RA患者的滑膜组织、TNFα刺激的FLS和外周血单核细胞中CUL4A的表达水平升高。此外，CUL4A的mRNA表达水平与RA的临床活动度和炎症标志物呈正相关。在体外实验中，敲低CUL4A显著抑制了FLS的细胞因子产生和糖酵解代谢。RNA测序分析表明，PI3K/AKT通路是这一过程中的关键介质，并且CUL4A与成纤维细胞生长因子2（FGF2）之间存在显著的功能相互作用。进一步的研究发现，敲低FGF2显著抑制了RA FLS的滑膜炎症。在体内实验中，敲低CUL4A显著减轻了K/BxN血清转移诱导的关节炎（STA）小鼠的滑膜炎症并抑制了糖酵解代谢。总之，我们的研究结果表明，CUL4A通过结合FGF2激活PI3K/AKT通路信号通路，促进糖酵解过程和滑膜炎症，因此CUL4A作为早期干预这一病理级联反应的靶点具有很大的潜力。
引言
类风湿性关节炎（RA）是一种系统性自身免疫性疾病，其主要病理变化发生在滑膜关节。该病在女性中的发病率明显高于男性[1]，[2]，女性患者比例约为男性的两到三倍[1]，[2]。RA的特点是持续的滑膜炎症、大量的免疫细胞浸润以及关节结构的进行性破坏，从而导致不可逆的关节畸形、功能受损和潜在的残疾[3]，[4]。成纤维细胞样滑膜细胞（FLS）是RA发病机制中的关键驱动因素[5]。激活后的FLS会释放促炎因子（如TNFα和IL6）以及基质金属蛋白酶（MMPs）[6]，[7]，从而加剧滑膜炎症和关节组织破坏[6]，[7]。因此，探索RA滑膜炎的分子机制并寻找新的治疗靶点具有重要的临床意义。
近年来，代谢重编程在自身免疫性疾病中的作用受到了越来越多的关注。特别是在RA中，滑膜细胞表现出显著的代谢异常[8]，[9]。其中最显著的现象是瓦尔堡效应（Warburg effect），这是一种类似于肿瘤细胞中的有氧糖酵解[10]，[11]。糖酵解的激活也被认为是促进其炎症表型和侵袭性的关键机制。研究表明，在炎症微环境中，FLS可以在有氧条件下将大量葡萄糖转化为乳酸，这不仅为它们的异常增殖、侵袭和存活提供快速的ATP能量，还生成了大量的生物合成中间产物（如核苷酸、氨基酸和脂质），从而加剧滑膜炎症和关节破坏[8]，[9]。因此，针对糖酵解途径或其上游调控因子可能是干预RA滑膜炎症的有希望的治疗策略。
Cullin 4A（CUL4A）作为E3泛素连接酶复合体的支架蛋白，调节多种细胞过程，如炎症反应、有丝分裂进程和基因组稳定性。它是Cullin蛋白家族的关键成员[12]，[13]。研究表明，CUL4A在多种恶性肿瘤（包括胃癌、肺癌等）中表达异常[14]，[15]，[16]，[17]，其上调与肿瘤的发生和发展有关[14]，[15]，[16]，[17]。此外，在淋巴结阴性乳腺癌和卵巢癌中，CUL4A表达升高会加速肿瘤转化并显著降低患者生存率[13]，[18]。Yama Atri等人[19]发现，CUL4A水平升高会促进侵袭、迁移和增殖，使其成为宫颈癌进展的关键癌基因。因此，CUL4A在肿瘤学中具有作为治疗靶点的潜力。然而，尽管近年来人们对CUL4A在免疫介导的疾病中的作用越来越感兴趣，但其具体机制和在RA中的功能作用仍不清楚。
鉴于CUL4A在细胞增殖和炎症调节中的关键作用，以及RA FLS中明显的糖酵解重编程现象，我们推测CUL4A可能是炎症信号传导和代谢异常之间的关键分子纽带。为了验证这一假设，我们旨在探讨CUL4A在RA滑膜组织、FLS和外周血单核细胞（PBMCs）中的功能和表达模式。通过RNA测序（RNA-seq），我们将深入分析其调节滑膜炎症和糖酵解的分子机制。此外，我们将利用K/BxN血清转移诱导的关节炎（STA）小鼠模型来实验验证靶向CUL4A表达对RA进展的调控效果。
材料
用于脱钙的EDTA溶液（E671001）购自Sangon Biotech（中国上海）。抗IL6（BS6419）、抗IL1β（BS6067）和抗兔IgG（BS13278）抗体购自Bioworld Technology（美国明尼苏达州）。针对CUL4A（10693-1-AP）、MMP3（17873-1-AP）、MMP9（10375-1-AP）、AKT（10176-2-AP）、Vimentin（CL594-60330）、PKM2（15822-1-AP）和HK2（66974-1-Ig）的抗体购自Proteintech（中国武汉）。成纤维细胞生长因子2（FGF2）抗体（HY-P80671）
K/BxN STA和RA滑膜组织中CUL4A的表达上调
为了探讨CUL4A在RA病理机制中的作用，我们将12只C57BL/6小鼠随机分为两组，并通过腹腔注射KRN和K/BxN小鼠的血清来诱导关节炎模型。HE染色显示K/BxN STA组踝关节滑膜组织中有明显的细胞浸润，证实了关节炎模型的成功建立（图1A，左侧面板）。对K/BxN STA模型踝关节的IHC分析显示CUL4A表达升高
讨论
RA的病理特征包括慢性滑膜炎、免疫细胞浸润和进行性关节破坏。我们首先观察到K/BxN STA小鼠和RA患者的滑膜组织中CUL4A表达显著上调，同时RA患者的PBMCs和TNFα刺激的FLS中也表现出CUL4A表达升高。在临床水平上，RA患者PBMCs中的CUL4A mRNA水平与疾病活动度和炎症标志物呈正相关。
CRediT作者贡献声明
Dantong Sun：撰写初稿、验证、方法学设计、实验研究、数据分析、数据整理。Jun Wang：数据可视化、软件使用、资源获取。Xue Yang：数据可视化、软件使用、方法学设计。Han Shu：数据可视化、验证。Yongfeng Cheng：数据可视化、验证。Ying Chen：数据可视化、验证。Qingqing Xia：数据可视化、验证。Facai Wang：数据可视化、验证。Siwei Deng：数据可视化、验证。Jun Li：撰写、审稿与编辑、监督、资金支持
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了安徽省炎症与免疫介导疾病实验室（项目编号IMMDL202102）、安徽省高校科研计划重点项目（2025AHGXZK31569）、安徽省大学生创新创业培训计划（项目编号202513618016）、安徽省优秀青年人才项目（项目编号2023AH030120）以及安徽医科大学的研究生创新研究与实践项目的资助。
