改写认知！TLR2/4 信号激活如何加速青少年脊柱侧凸与骨关节炎进程

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一种常见的三维脊柱畸形，全球患病率为2%-5%，常伴随慢性疼痛及生活质量下降。目前临床治疗以支具和手术为主，但缺乏针对疾病进展的靶向药物，部分原因在于其病理机制尚未完全阐明。研究表明，AIS患者关节突关节（facet joints）中骨关节炎（OA）病变尤为显著，尤其在椎体旋转显著的节段上方和下方，提示OA可能与脊柱畸形进展相关。然而，OA如何通过骨-软骨交互作用影响脊柱稳定性仍不清楚。本研究首次聚焦AIS患者关节突关节软骨细胞，通过转录组学分析揭示Toll样受体（TLR）信号通路与破骨细胞生成调控因子M-CSF的异常激活，旨在阐明TLR-M-CSF通路在OA进展及椎体旋转中的作用机制，为AIS的靶向治疗提供理论依据。

本研究纳入35例接受脊柱融合术的AIS患者（年龄16.2±2.6岁）及16例非脊柱侧凸供体（NSC，年龄27.6±7.4岁）的关节突关节样本。通过深度RNA测序筛选差异表达基因（DEGs），重点关注TLR通路及骨代谢相关基因。利用qPCR和多重ELISA验证关键分子（如TLR2、TLR4、M-CSF）的表达水平，并通过体外实验模拟TLR激活对破骨细胞分化的影响。具体包括：采用TLR2/4激动剂（Pam2CSK4和CRX-527）刺激软骨细胞，收集条件培养基（CCM）作用于小鼠骨髓破骨前体细胞，评估其增殖与分化能力。此外，结合3D脊柱重建技术，量化椎体旋转角度与关节突关节退变等级的相关性，并通过Spearman分析验证M-CSF表达与临床参数的关联。数据分析采用GraphPad Prism 10进行t检验、ANOVA及非参数检验，多重比较校正采用FDR法。

研究结果

1. ​​转录组学特征​​：RNA测序共鉴定出1,426个上调基因，富集分析显示TLR2（FDR=7.76E-03）和TLR4通路（FDR=1.88E-02）显著激活，伴随促炎因子（IL-1α、IL-6、IL-8）及破骨调控因子（RANKL、M-CSF）的上调（FC=4.2-25.5，p<0.05）。

2. ​​TLR激活效应​​：TLR2/4激动剂显著诱导软骨细胞分泌M-CSF（FC=2.2，p=0.0158）、GM-CSF（FC=1.3，p=0.0498）及IL-1α（FC=3.1，p=0.0185）。体外实验证实，TLR预激活的软骨细胞条件培养基使破骨前体细胞代谢活性提升63%-73%（p<0.004），多核破骨细胞数量增加2.2-3.1倍（p<0.0076）。

3. ​​临床相关性​​：M-CSF基因表达在椎体旋转显著区域（顶椎上下方）升高1.8-3.2倍（p<0.0192），且与关节退变等级（r=0.68）及轴向旋转角度（r=0.59）显著正相关。TLR2基因表达与M-CSF水平呈线性正相关（β=0.74，p<0.0001）。

具有已知骨代谢调控功能的Toll样受体（TLRs）及炎症因子的验证（部分）

本研究首次揭示了AIS患者关节突关节中TLR-M-CSF通路的异常激活及其在骨代谢失衡中的作用：TLR2/4信号通过上调M-CSF促进破骨细胞增殖与成熟，加剧骨吸收，进而驱动椎体旋转和OA进展。M-CSF可作为评估AIS严重程度的生物标志物，其靶向抑制可能成为延缓畸形进展的新策略。然而，受限于样本量及缺乏动态模型，未来需通过多中心研究及动物实验进一步验证该通路的因果关系，为AIS个体化治疗提供依据。

原始出处：

Sheng K, Bisson DG, Saran N, Bourdages J, Coluni C, Upshaw K, Tiedemann K, Komarova SV, Ouellet JA, Haglund L. The TLR-M-CSF axis is implicated in increased bone turnover and curve progression in adolescent idiopathic scoliosis. Arthritis Res Ther. 2025 Mar 31;27(1):68. doi: 10.1186/s13075-025-03535-6. PMID: 40165259; PMCID: PMC11956469.