骨髓瘤骨病是多发性骨髓瘤的主要临床表现之一,其确切机制尚不明确。我们前期工作已经证明骨髓瘤细胞抑制间充质干细胞(MSCs)向成骨细胞分化是骨髓瘤骨病发生的重要因素,并且发现伴随MSCs成骨潜能降低,其NF-κB活性降低,而自噬活性升高。另有研究证明NF-κB在MSCs向成骨细胞分化过程中起重要作用,而NF-κB与自噬关系密切,所以有必要深入探讨NF-κB和自噬在骨髓瘤骨病中的作用。本研究中我们将检测MSCs的NF-κB、自噬和成骨潜能之间的关系,并将重点探讨在骨髓瘤细胞抑制MSCs向成骨细胞分化过程中,NF-κB和自噬的改变和作用,及两者的关系。此外,我们还将探讨在此过程中VLA-4/VCAM-1与PTEN/PI3K/AKT/mTOR对NF-κB和自噬的影响。本研究旨在明确自噬和NF-κB对MSCs向成骨细胞分化的影响,及两者在骨髓瘤骨病发病机制中的作用,为骨髓瘤骨病的诊治提供新思路。
myeloma bone disease;NF-κB;autophagy;osteoblast;mesenchymal stem cells
骨髓瘤骨病是多发性骨髓瘤(MM)的主要临床表现之一,在疾病初期或者发病过程中,80-90%的患者会出现骨髓瘤骨病的表现,然而骨髓瘤骨病的发病机制尚未明确。既往研究发现,不平衡的骨重塑是骨髓瘤骨病的重要机制,即破骨细胞活性和数量增加,而成骨细胞被抑制。相对于破骨细胞,成骨细胞的研究相对较少。我们以前的研究发现,成骨细胞的前体细胞,间充质干细胞(MSCs)向成骨细胞分化潜能减弱,而其具体机制尚不明确。在本研究中,(1)我们发现来源于骨髓瘤骨病患者的MSCs的NF-κB活性较正常对照MSCs明显降低,而自噬水平明显升高,说明MSCs的自噬、NF-κB活性和成骨潜能之间存在相关性。(2)取硼替佐米治疗前后的骨髓瘤骨病患者的MSCs,检测其自噬活性和成骨潜能的改变,发现治疗后自噬活性明显减低,同时伴有成骨分化潜能升高。(3)进一步的研究中,我们利用NF-κB信号通路抑制剂SN50和RNA干扰技术,抑制正常对照MSCs中NF-κB信号通路的P65的表达,发现MSCs向成骨细胞分化的潜能减低,而自噬活性无明显改变。如果利用自噬抑制剂3-MA和 RNA干扰自噬重要基因ATG5在正常对照MSCs表达后,NF-κB信号通路活性增强,而向成骨细胞分化的潜能减弱。(4)利用CD138阳性骨髓瘤细胞与MSCs共培养,PTEN、AKT和mTOR在MSCs中的表达量明显降低,而自噬活性明显升高,同时NF-κB信号通路的IkK、p-IkB、和p65均表达减低,导致MSCs向成骨细胞分化潜能减低。(5)在共培养体系中加入细胞粘附分子VLA-4单克隆抗体,可以逆转上述改变,最终导致MSCs向成骨细胞分化潜能增加。(6)检测成骨诱导后的MSCs的notch1表达,骨髓瘤患者的表达下降幅度明显小于正常对照,而加入notch1抑制剂DAPT后,MSCs的成骨潜能明显增加。本研究明确骨髓瘤细胞通过细胞粘附分子VLA-4/VCAM-1和PTEN/PI3K/AKT/mTOR通路激活MSCs的自噬活性,而自噬通过IKK/IκB参与的传统通路影响NF-κB活性,从而抑制MSCs向成骨细胞分化潜能。进一步阐明了自噬和NF-κB在成骨细胞参与骨髓瘤骨病发病机制中的作用,为骨髓瘤骨病的诊治提供了新的思路。