MTHFD2：类风湿关节炎骨破坏的关键 “推手” 及潜在治疗新靶点

为探究 MTHFD2 对类风湿关节炎（RA）骨破坏影响，研究发现其促破骨细胞分化，或成治疗新策略。

　　类风湿关节炎（Rheumatoid arthritis，RA）是一种令人 “谈之色变” 的慢性系统性自身免疫疾病，它就像一个隐藏在身体里的 “破坏分子”，悄无声息地破坏着人体的骨骼。超过 45% 的 RA 患者在疾病早期，甚至在首个临床症状出现之前，就已经出现了骨侵蚀。随着时间的推移，骨头被一点点侵蚀，关节逐渐受损，患者的活动能力也越来越差，最终可能导致残疾。目前，虽然生物改善病情抗风湿药（biologic disease-modifying antirheumatic drugs，bDMARDs）等在抑制破骨细胞形成方面有一定效果，但部分患者对此类药物并不敏感，而且还存在副作用和停药后的反弹问题。所以，寻找新的治疗靶点迫在眉睫。

中国科学技术大学附属第一医院等机构的研究人员开展了相关研究，他们发现亚甲基四氢叶酸脱氢酶 2（Methylenetetrahydrofolate dehydrogenase 2，MTHFD2）在 RA 患者和胶原诱导性关节炎（Collagen-induced arthritis，CIA）小鼠中表达上调，并且与骨吸收参数呈正相关。抑制 MTHFD2 可以抑制破骨细胞分化和骨侵蚀，改善 CIA 小鼠的骨丢失情况。这一研究成果为 RA 的治疗提供了新的潜在策略，相关论文发表在《BMC Medicine》上。

在这项研究中，研究人员用到了多种关键技术方法。他们从健康供者（Healthy donors，HDs）、骨关节炎（Osteoarthritis，OA）患者和 RA 患者处采集外周血和滑膜标本；通过 Ficoll-Hypaque 密度梯度离心法和磁珠分选技术分离外周血单个核细胞（Peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）和 CD14?单核细胞；利用 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达变化；采用细胞外通量分析、JC-1 染色和透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）检测线粒体功能和能量代谢；构建 CIA 小鼠模型评估体内治疗效果。

下面来看具体的研究结果：

1. MTHFD2 在破骨细胞前体（Osteoclast precursors，OCPs）中高表达且与破骨细胞分化正相关：研究人员通过对 RA 患者和 HDs 的 PBMCs 及循环 CD14?单核细胞进行检测，发现 RA 患者中 MTHFD2 的 mRNA 水平显著升高。在 CIA 小鼠的骨髓巨噬细胞（Bone marrow macrophages，BMMs）中，MTHFD2 表达也高于野生型（Wildtype，WT）小鼠。而且，MTHFD2 mRNA 水平与骨转换标志物 CTX-1 和 TRAP5b 呈正相关。在破骨细胞形成过程中，MTHFD2 的蛋白和 mRNA 水平在人 CD14?单核细胞和小鼠 BMMs 中均上调，且与破骨细胞相关基因表达呈正相关。
2. 抑制 MTHFD2 可减弱破骨细胞生成：使用 MTHFD2 抑制剂处理人 OCPs 和小鼠 BMMs 后，发现破骨细胞分化受到抑制，且不影响细胞活力。MTHFD2 抑制剂处理后，破骨细胞相关基因表达下调，肌动蛋白环形成减少，骨吸收活性降低。时间 - course 实验表明，MTHFD2 抑制剂在破骨细胞分化早期抑制作用更明显。
3. MTHFD2 是破骨细胞分化的正向调节因子：通过 shRNA 敲低小鼠 BMMs 中 MTHFD2 的表达，破骨细胞形成受到抑制，相关标志物水平降低。而 MTHFD2 过表达则促进破骨细胞分化，增加破骨细胞数量和 F - 肌动蛋白环形成，上调破骨细胞特异性标志物水平。
4. MTHFD2 通过增加 OXPHOS 和 ATP 生成促进破骨细胞分化：RNA 测序结果显示，抑制 MTHFD2 后，氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation，OXPHOS）通路相关基因下调。细胞外通量分析表明，抑制 MTHFD2 降低了 OCPs 的 OXPHOS 相关参数和 ATP 水平，破坏了线粒体膜电位，激活了 AMPK - mTOR 通路。过表达 MTHFD2 则促进细胞 OXPHOS。补充 β - 烟酰胺单核苷酸（β - Nicotinamide mononucleotide，NMN）不能挽救 MTHFD2 抑制剂处理后的破骨细胞形成。
5. MTHFD2 在破骨细胞分化过程中调节 CKMT1 表达：MTHFD2 抑制后，线粒体肌酸激酶 1（Mitochondrial creatine kinase 1，CKMT1）基因显著下调。实验验证，MTHFD2 抑制剂处理和 MTHFD2 敲低均降低了 CKMT1 的 mRNA 和蛋白水平，细胞肌酸激酶活性也降低。添加外源性磷酸肌酸（Phosphocreatine，Pcr）可部分挽救 MTHFD2 抑制导致的破骨细胞形成和相关标志物表达下降。
6. MTHFD2 敲低改善 CIA 小鼠的病理性骨吸收：在 CIA 小鼠膝关节局部注射腺相关病毒（Adeno-associated virus，aav）敲低 MTHFD2，虽未显著影响临床关节炎评分和小鼠体重，但改善了骨破坏，增加了骨体积、骨小梁数量、厚度和骨密度，减少了胫骨破骨细胞数量和大小，且不影响成骨细胞数量和功能。

研究结论表明，MTHFD2 在 RA 和破骨细胞形成过程中表达上调，通过增强 CKMT1 介导的 OXPHOS 促进破骨细胞分化和骨丢失。抑制 MTHFD2 可改善体内骨侵蚀，为治疗与骨吸收过度相关的疾病提供了潜在的新策略。不过，该研究也存在一定局限性，比如 MTHFD2 抑制对 CKMT1 的调控机制还有待进一步研究，CKMT1 与 OXPHOS 之间的联系也需要更多验证。但总体而言，这项研究为 RA 的治疗开辟了新的方向，有望为众多患者带来新的希望。