2025年4月4日,中南大學湘雅醫院骨科/老年骨關節疾病防治教育部重點實驗室/國家老年疾病臨床醫學研究中心雷光華/曾超/魏捷教授團隊與中國科學院上海藥物研究所謝岑研究員團隊合作,在Science以“Research Article”形式在線發表題為
Osteoarthritis treatment via the GLP-1–mediated gut-joint axis targets intestinal FXR signaling的原創研究成果。該研究基于雷光華教授帶領團隊建成的大樣本、穩定隨訪、前瞻性自然人群隊列“湘雅骨關節炎研究(Xiangya Osteoarthritis Study)”的創新發現,歷時10年,首次系統揭示了“腸道細菌–膽汁酸–腸道FXR–GLP-1–關節軟骨軸”在骨關節炎(OA)中發揮重要作用,而已上市藥物熊去氧膽酸可通過抑制腸道FXR治療OA,系統提出了OA“腸-關節軸”發病機制新學說,突破了OA是一種局部因素所致疾病的傳統認知,開辟了臨床轉化新方向。
全球有超過5億OA患者,疾病負擔沉重,尚無安全有效可延緩病情進展藥物,亟需探明OA發病機制與干預靶點,并據此開發治療藥物。OA的特點是關節局部發病,既往一直認為局部因素(如機械磨損)是OA的最主要病因,而系統因素(如全身代謝)在OA中的作用一直不清楚。
基于此,雷光華/曾超/魏捷教授團隊與謝岑研究員團隊合作開展了深入研究:1、基于自主建立的自然人群隊列“湘雅骨關節炎研究”(Cohort Profile: The Xiangya Osteoarthritis (XO) Study. Int J Epidemiol. 2024;53(6):dyae156)發現血液甘氨熊去氧膽酸(glycoursodeoxycholic acid, GUDCA)水平與OA及其嚴重程度呈顯著負相關,該發現在另一項自主建立的獨立人群隊列(湘雅步行研究/Xiangya Step Study)中得到驗證。2、動物實驗證實GUDCA可通過選擇性抑制腸道法尼醇X受體(farnesoid X receptor, FXR)延緩小鼠OA病情進展;敲除小鼠腸道干細胞Fxr可促進其增殖,從而增加其分化成的L細胞數量,進而促進胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide 1, GLP-1)的產生,最終升高血清GLP-1水平。3、進一步發現OA患者血液GLP-1水平降低,且血液與滑液GLP-1水平正相關;關節腔注射GLP-1受體抑制劑可阻斷GUDCA對OA小鼠的治療作用,關節腔注射GLP-1受體激動劑可延緩OA小鼠病情進展;真實世界研究進一步驗證了使用GLP-1受體激動劑與OA患者病情進展風險下降顯著相關。4、為探索GUDCA發生變化的原因,宏基因組測序發現自然人群隊列中OA患者腸道鮑氏梭菌(Clostridium bolteae, C. bolteae)相對豐度降低,多組學研究顯示C. bolteae相對豐度與血液GUDCA水平正相關;補充C. bolteae升高GUDCA前體-熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)和GLP-1水平并延緩OA小鼠病情進展。5、為進一步探索臨床轉化前景,發現安全性良好的已上市藥物UDCA可抑制腸道FXR活性、增加L細胞數量、促進GLP-1分泌、延緩小鼠OA病情進展;真實世界研究驗證了口服UDCA與OA患者病情進展風險下降顯著相關,有望老藥新用治療OA。
雷光華教授帶領團隊,從人群出發,再到細胞、類器官和動物,最后回到人群,十年磨一劍,系統揭示了“C. bolteae–GUDCA–腸道FXR–GLP-1–關節軟骨軸”在OA中發揮重要作用,闡明了抑制腸道FXR通過影響干細胞命運促進GLP-1分泌的新機制,而安全性良好的已上市藥物UDCA有望通過抑制腸道FXR治療OA(圖1)。
圖1 “腸道細菌–膽汁酸–腸道FXR–GLP-1–關節軟骨軸”為OA提供了潛在治療靶點
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