放射性活动性轴性脊椎病患者血清粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)升高，且在抗tnf治疗后仍持续升高

背景

越来越多的证据支持单核细胞和中性粒细胞在x线axSpA (r-axSpA)中的作用。粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)是白细胞系的生长因子，也是激活髓细胞和促进破骨细胞形成的促炎细胞因子。它通过JAK-STAT途径起作用。我们测量了r-axSpA患者在抗tnf治疗前后的血清GM-CSF和骨代谢标志物。

方法

尽管接受了非甾体抗炎药治疗，但r-axSpA活性增高的患者均符合生物制剂治疗的条件。健康捐献者作为对照。在抗tnf治疗前(基线)和4-6个月(随访)收集血清，用ELISA检测以下分子:GM-CSF、硬化蛋白(SOST)和dickkopf-1 (Dkk-1)。

结果

纳入12例r-axSpA患者(7名男性，5名女性，中位年龄37岁)，中位疾病持续时间为1年，16例年龄和性别匹配的对照组。基线时，患者平均BASDAI为6.3±2,ASDAS为3.2±0.7，随访时分别下降为4.1±1.7和2.2±0.6。在基线时，r-axSpA患者的平均血清GM-CSF水平显著高于对照组(150 vs 62pg/ml，p=0.049)，显著降低Dkk-1 (1228 vs 3052pg/ml，p=0.001)，但SOST水平相似(369 vs 544pg/ml，p=0.144)与对照组相比。抗tnf治疗不影响GM-CSF、Dkk-1或SOST水平。Spearman相关分析显示GM-CSF与基线ASDAS呈正相关(r= 0.61,p=0.039)，而骨标志物(Dkk-1、SOST)与GM-CSF或疾病活动指数之间未发现相关性。

结论

GM-CSF在活动性AS患者中升高，并与疾病活动性密切相关。TNF抑制不影响GM-SCF水平，尽管改善了疾病活动。GM-CSF可能是TNF阻断期间残留炎症的重要途径，但也是JAK抑制剂的潜在靶点，解释了它们在r-axSpA中的疗效。

放射学轴性脊柱炎(r-axSpA)，又称强直性脊柱炎，是axSpA家族的主要代表，是一种慢性炎症性疾病，其特征是脊柱结构和周围植体炎症，逐渐导致骨形成异常，产生植体联合和植体[1］．近年来，研究的重点是各种淋巴样细胞群作为疾病炎症方面的驱动因素，主要通过白细胞介素(IL)-23/IL-17轴[2］．

然而，现在有越来越多的证据表明髓细胞，如中性粒细胞和巨噬细胞，也参与了axSpA的炎症和骨增殖过程。r-axSpA的疾病活性与外周血中中性粒细胞的比例呈正相关[3.，4]，以及血清中中性粒细胞细胞外陷阱(NETs)的水平，这是炎症诱导的中性粒细胞死亡的产物[5］．此外，中性粒细胞似乎也是最早期的炎细胞类型[6]，而在r-axSpA患者的骨骺关节中，IL-17表达最高的细胞是中性粒细胞[7］．在此背景下，研究表明携带IL-17的NETs可促进间充质干细胞向体外成骨细胞的分化[8］．另一方面，单核细胞谱系的细胞要么以促炎(M1表型)的方式行动，要么以抗炎/修复的方式行动，同时它们也可以分化为破骨细胞，从而参与骨重塑[9］．

粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)是中性粒细胞和单核细胞的造血生长因子，作为促炎细胞因子，诱导骨髓动员、激活和细胞因子的产生，它也参与破骨细胞分化[10］．

此外，抑制骨合成代谢过程的分子，如Wnt途径抑制剂硬化蛋白(SOST)和dickkopf-1 (Dkk-1)在r-axSpA患者中表达和/或功能发生改变。事实上，SOST表达在r-axSpA患者中受损，而低水平的硬化蛋白则与结构损伤和进展的增加有关[11］．此外，Dkk-1在r-axSpA患者中已被证实功能失调，尽管其血清水平显示出可变变化[12，13］．

因此，我们试图开展一项初步研究，测量r-axSpA患者在肿瘤坏死因子(TNF)阻滞剂治疗前后的血清GM-CSF水平，并探索GM-CSF水平、疾病活动性和血清炎症和骨重塑标志物之间的相关性。

该研究包括biologic-naïve例被诊断为r-axSpA的患者，尽管使用非甾体抗炎药(NSAIDs)治疗，但仍有活动性疾病，所有患者都符合使用生物疾病修饰抗风湿药物(bDMARD)治疗的资格，并由治疗风湿医生独立于本分析做出使用TNF抑制剂治疗的决定。在接受TNF抑制剂治疗前(基线，BL)和4-6个月(随访，FU)收集血清。年龄和性别匹配的健康捐献者作为对照。根据制造商说明书(研发系统)，使用ELISA在血清中测定以下分子:GM-CSF, SOST和Dkk-1。所有受试者都获得了书面知情同意，研究获得了德国波鸿鲁尔大学和希腊亚历山德鲁波利斯大学医院机构董事会的批准。统计分析采用Fisher精确检验，Mann-Whitney检验U与Statistica软件上的Spearman秩序相关检验。重要程度被定为p< 0.05。

基线人口统计和临床反应

纳入12名r-axSpA患者(7名男性，5名女性)，中位年龄37岁(22-52岁)，16名对照组(11名男性，5名女性)，中位年龄37岁(22-55岁)。r-axSpA症状的中位持续时间为6.5年(范围0.5-29)，而r-axSpA确诊后的中位时间为1年(范围0.5-25)。HLA B27阳性8例(66.7%)。在BL时，r-axSpA患者的平均巴斯强直性脊柱炎疾病活动指数(BASDAI)为6.3±2，强直性脊柱炎疾病活动评分(ASDAS)为3.2±0.7。FU时，平均BASDAI降至4.1±1.7,ASDAS降至2.2±0.61)．

肿瘤坏死因子阻滞剂治疗下的生物标志物水平及其与疾病活动性的相关性

在BL时，r-axSpA患者的血清GM-CSF水平显著升高(150 vs 62pg/ml，p=0.049)， Dkk-1水平显著降低(1228 vs 3052pg/ml，p=0.001)，而SOST水平无差异(369 vs 544pg/ml，p=0.144)与对照组相比。在FU时，r-axSpA患者平均血清GM-CSF水平为152pg/ml, Dkk-1 975pg/ml, SOST 379pg/ml，与BL相比均无明显变化(图1)。1)．BL和FU所有变量的Spearman相关分析显示GM-CSF水平与基线ASDAS呈正相关(r= 0.61,p=0.039)，但在FU (r= 0.420,p= 0.227)。它们也与年龄负相关(r=−0.68,p=0.018)，但与诊断以来的疾病持续时间无关(r=−0.27,p=0.400)或症状持续时间(r=−0.004,p= 0.991)。值得注意的是，在健康对照组中发现GM-CSF水平与年龄显著负相关(r=−0.700,p= 0.003)。血清Dkk-1和SOST水平与GM-CSF水平、疾病特征或活动指数之间没有发现相关性。

r-axSpA患者血清粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、硬化蛋白(SOST)和dickkopf-1 (Dkk-1)水平N=12)与年龄和性别匹配的健康对照组(N= 16)。＊p< 0.05和* *p≤0.001。Mann-Whitney测试

全尺寸图像

在这项初步研究中，我们证明临床活跃的非bdmard治疗的r-axSpA患者的血清GM-CSF水平显著高于健康对照组。此外，GM-CSF水平与这些患者在治疗开始前的ASDAS呈正相关。有趣的是，虽然在使用TNF受体阻滞剂治疗4-6个月后，患者的临床情况有所改善(用BASDAI和ASDAS表示)，GM-CSF水平未受影响，而与ASDAS的相关性被取消。这一发现表明，GM-CSF在r-axSpA中增加，尽管抑制了tnf介导的炎症途径，但GM-CSF仍持续增加。因此，增加的GM-CSF继续增强髓系细胞，包括中性粒细胞和单核细胞的促炎功能。这可能解释了尽管接受了抗tnf治疗，但仍存在残留的疾病活性，因为与此同时，BASDAI和ASDAS的平均值都有所下降，但没有达到“低”疾病活性的状态(BASDAI <4或ASDAS <2.1)。另一方面，虽然GM-CSF水平与r-axSpA症状持续时间或r-axSpA确诊时间无关，但与年龄呈负相关。然而，在健康对照组中也观察到同样的相关性，这表明该观察结果不是r- axspa特异性的，但可能是一个正常的发现。

几项研究报告了外周中性粒细胞与淋巴细胞比率与临床疾病活动性之间的正相关[3.，4]，这可能反映了促炎介质(包括GM-CSF)诱导的粒细胞生成增强。同样，活性r-axSpA中较高水平的循环NET残体水平也表明中性粒细胞炎症活性增强，易形成IL-1β和IL-17修饰的NETs [5，8］．关于调节骨重塑的分子(Dkk-1和SOST)，我们发现与对照组相比，r-axSpA患者的Dkk-1水平较低，抗tnf治疗未影响其水平。这一观察结果与以前的报告一致[13]，并提示在r-axSpA中，wnt依赖的骨合成代谢过程没有得到有效调节，导致骨形成增加[14］．虽然临床指标GM-CSF和Dkk-1或SOST之间没有相关性，但需要对来自更大患者组的样本中更广泛的生物标志物进行分析，以了解r-axSpA中控制骨重塑的机制。

髓系细胞在脊椎关节炎发病机制中的作用逐渐被揭示。最近一项对来自两个axSpA队列的外周血单核细胞转录组的分析显示，单核细胞的生成倾向于粒细胞单核细胞祖细胞(gmp)而不是单核树突状细胞祖细胞，特别是在已确定的r-axSpA与非x线轴向SpA的受试者中[15］．这些观察结果可以归因于GM-CSF活性的增加。事实上，SKG SpA模型骨髓中GMP和中性粒细胞的频率增加，而在炎症关节部位检测到GMP向中性粒细胞分化，提示局灶性炎症与髓外粒细胞生成有关。重要的是，抗gm - csf抗体治疗不仅改善了小鼠的SpA表型，还降低了骨髓和关节中gmp的比例，以及这两个部位的中性粒细胞输出[16］．

迄今为止，一些抗gm - csf单克隆抗体正在研发中，其中一些已成功用于类风湿性关节炎的治疗[10］．此外，JAK抑制剂(对TNF和IL-17信号没有直接影响)对细胞内GM-CSF信号的抑制也可以解释这些药物治疗r-axSpA的疗效[17］．

上述结果来自一个小规模的初步研究，观察周期较短。因此，由于两次GM-CSF的测量仅相隔几个月，因此尚不确定GM-CSF水平是否保持相对稳定，或多年来可能与疾病活动或对不同治疗的反应有关。然而，我们的研究结果表明GM-CSF在r-axSpA中具有潜在的病理作用，并证实了之前的临床前和临床观察结果，支持进一步研究GM-CSF在本病中的生物学和临床应用。

在研究过程中产生和分析的所有数据都包含在这篇发表的文章及其补充信息文件中。

阿斯达:

强直性脊柱炎疾病活动评分

BASDAI:

巴斯强直性脊柱炎疾病活动指数

bDMARD:

生物治病抗风湿药

提单:

基线

消退:

Dickkopf-1

傅:

后续

gm - csf:

粒细胞单核细胞集落刺激因子

达到:

粒细胞单核细胞祖细胞

IL:

白介素

网:

中性粒细胞胞外陷阱

非甾体抗炎药:

非甾体抗炎药

r-axSpA:

射线照相轴spondyloarthritis

苏斯特:

Sclerostin

肿瘤坏死因子:

肿瘤坏死因子

不适用。

由Projekt DEAL支持和组织的开放获取资金。这项工作没有收到外部资金。

作者和联系

1. 希腊亚历山德鲁波利斯，色雷斯德谟克利特大学亚历山德鲁波利斯大学医院内科第一科和分子血液学实验室

   Charalampos Papagoras & Ioannis Mitroulis

2. 德国波鸿鲁尔大学，德国波鸿鲁尔大学

   Styliani Tsiami & Xenofon Baraliakos

3. 希腊约阿尼纳大学生物应用与技术系

   Akrivi Chrysanthopoulou

贡献

CP、IM、XB设计研究;CP、ST和XB收集临床资料和生物样本;交流进行实验室测量;CP、AC、IM和XB对数据进行分析;CP起草手稿;ST、IM和XB对手稿进行了批判性的修改。作者们阅读并批准了最终稿。

相应的作者

对应到Xenofon Baraliakos．

伦理批准和同意参与

该研究得到了德国波鸿鲁尔大学和希腊亚历山德鲁波利斯大学医院机构董事会的批准。所有受试者均给予书面知情同意。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者声明，他们对目前的工作没有竞争利益。

出版商的注意

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