変形性誘導性WNTタンパク質の炎症強度依存性発現は、強直性脊椎炎における異所性の新しい骨形成にとって重要です

目的：強直性脊椎炎（AS）における炎症関連の異所性新しい骨形成の根底にある分子メカニズムを調査する。 方法：ASおよび健康なボランティアの患者から脊髄組織と血清を収集し、WNTタンパク質の発現について検査しました。骨形成部位の局所的な炎症性微小環境を模倣するin vitro細胞培養システムは、炎症とWNT発現の関係、炎症誘発WNT発現の調節メカニズム、および新しい骨形成におけるWNTシグナル伝達の役割を研究するために確立されました。コラーゲン誘発性関節炎（CIA）およびプロテオグリカン誘発性脊椎炎（PGIS）動物モデルを使用して、in vivoでの重要な所見を確認しました。 結果：ASの患者からの血清および脊髄靭帯組織で、骨誘導性WNTタンパク質のレベルが増加しました。構成的低強度腫瘍壊死因子（TNF）刺激は、短期的または高強度TNF刺激ではなく、骨誘導性WNTタンパク質の持続的な発現を誘導し、NF-κB（P65）およびJNK/アクチベータータンパク1（C-JUN）シグナル伝達経路を介したその後の骨形成を誘導しました。さらに、Wnt/β-カテニンまたはWnt/プロテインキナーゼCδ（PKCΔ）経路のいずれかの阻害は、新しい骨形成を著しく抑制しました。WNTタンパク質の発現の増加は、修正されたCIAモデルとPGISモデルの両方で確認されました。脊椎の動的および強直な表現型は、修正されたCIAモデルでの長期観察中に見られました。Wnt/β-カテニンまたはWnt/PKCΔシグナル伝達経路のいずれかの阻害は、この表現型の発生率と重症度を大幅に減少させました。 結論：骨誘導性WNTタンパク質の炎症強度依存性発現は、ASの炎症と異所性の新しい骨形成の間の重要なリンクです。標準的なWnt/β-カテニンと非標準的なWnt/PKCΔ経路の両方の活性化は、炎症誘発性の新しい骨形成に必要です。

OBJECTIVE: To investigate the molecular mechanism underlying inflammation-related ectopic new bone formation in ankylosing spondylitis (AS). METHODS: Spinal tissues and sera were collected from patients with AS and healthy volunteers and examined for the expression of Wnt proteins. An in vitro cell culture system mimicking the local inflammatory microenvironment of bone-forming sites was established to study the relationship between inflammation and Wnt expression, the regulatory mechanism of inflammation-induced Wnt expression, and the role of Wnt signaling in new bone formation. Modified collagen-induced arthritis (CIA) and proteoglycan-induced spondylitis (PGIS) animal models were used to confirm the key findings in vivo. RESULTS: The levels of osteoinductive Wnt proteins were increased in sera and spinal ligament tissues from patients with AS. Constitutive low-intensity tumor necrosis factor (TNF) stimulation, but not short-term or high-intensity TNF stimulation, induced persistent expression of osteoinductive Wnt proteins and subsequent bone formation through NF-κB (p65) and JNK/activator protein 1 (c-Jun) signaling pathways. Furthermore, inhibition of either the Wnt/β-catenin or Wnt/protein kinase Cδ (PKCδ) pathway significantly suppressed new bone formation. The increased expression of Wnt proteins was confirmed in both the modified CIA and PGIS models. A kyphotic and ankylosing phenotype of the spine was seen during long-term observation in the modified CIA model. Inhibition of either the Wnt/β-catenin or Wnt/PKCδ signaling pathway significantly reduced the incidence and severity of this phenotype. CONCLUSION: Inflammation intensity-dependent expression of osteoinductive Wnt proteins is a key link between inflammation and ectopic new bone formation in AS. Activation of both the canonical Wnt/β-catenin and noncanonical Wnt/PKCδ pathways is required for inflammation-induced new bone formation.