顳下頜關節骨關節炎（TMJ OA）的實質是退行性關節病變，已經證明，過大的機械應力是造成TMJ OA 的重要病因。既往研究報道，軟骨變薄、軟骨下骨吸收和ECM損傷是過度機械應力誘發的主要病理改變。最近，研究人員開始關注炎癥在TMJ OA中的作用。

溴結構域蛋白4（BRD4）作為表觀遺傳的閱讀器能特異性識別并結合組蛋白上乙酰化賴氨酸，從而調控基因轉錄過程。BRD4被認為是許多炎癥性疾病的潛在治療靶點。BRD4還能調控破骨細胞分化，參與骨質疏松。近年來，開發了幾種BRD4抑制劑，如JQ1，并被證明通過阻斷BRD4與乙酰化組蛋白之間的相互作用來抑制炎癥。因此，BRD4介導的炎癥反應是否也在TMJ OA 中起關鍵作用，引發了大家的興趣。

基于先前的研究，南京大學醫學院附屬口腔醫院口腔正畸科、同濟大學附屬口腔醫院口腔正畸科的研究團隊曾假設抑制BRD4可以緩解由過度機械應力引起的TMJ OA樣病理變化。為了證明這一假設并探索其機制，研究人員設計了體外IL-1β處理模型和體內BRD4抑制劑JQ1和siRNA干擾的大鼠TMJ壓縮負荷裝置。研究證明了抑制BRD4可以減少超負荷機械應力或IL-1β處理后TREM1介導的炎癥反應。相關內容發表在 Clinical Epigenetics  期刊題為“BRD4 inhibition alleviates mechanical stress-induced TMJ OA-like pathological changes and attenuates TREM1-mediated inflammatory response”。
首先，為了探討抑制BRD4在過大的機械應力（80 g）下是否對軟骨有保護作用，實驗設置了4個實驗組，包括對照組、JQ1組、機械力組（MF）和機械力加JQ1注射組（MF+JQ1）（圖1 a）。超負荷14 天后，軟骨厚度較對照組減少60%，軟骨下骨明顯破壞，擴張血管附近有明顯的炎癥細胞浸潤（圖1 b）。而BRD4抑制劑JQ1可以緩解機械應力過大引起的軟骨變薄，軟骨細胞數量增加。這些結果表明，BRD4抑制劑JQ1能有效減少過大的機械應力引起的髁突軟骨變薄和軟骨細胞丟失（圖1 c）。通過觀察骨體積比例（BV/TV）、骨小梁數量（Tb.N）、骨小梁厚度（Tb.Th）、和骨小梁間隔（Tb.Sp）等骨微結構參數，檢測髁突軟骨下骨形態的變化（圖1 d、e），結果表明，JQ1能抑制髁突軟骨下骨吸收，有利于在過大的機械應力下維持軟骨下骨的正常形態結構。
 
接下來，為了確認抑制BRD4是否能抑制機械應力誘導的軟骨炎癥，通過qRT-PCR和免疫組織化學檢測了體內炎癥因子的表達。超負荷14 天后，Tnf-α、Il-1β和Il-6的mRNA水平明顯增加，而協同JQ1可以降低Tnf-α、Il-1β和Il-6 mRNA的表達（圖2 a）。然后，實驗進行了TNF-α和IL-1β免疫組織化學染色和評分。結果與qRT-PCR的結果一致（圖2 b）。這些結果表明，BRD4抑制劑JQ1可以抑制機械應力誘導的大鼠髁突軟骨中炎癥因子的表達。

先前的研究報告，IL-1β觸發軟骨細胞中促炎因子的產生，在TMJ OA 發育中起至關重要的作用。因此，實驗以IL-1β為刺激物，研究體外抑制BRD4的抗炎作用，發現JQ1和siBRD4在體外都可以抑制IL-1β誘導的Brd4、Il-6、Tnf-α mRNA和內源性Il-1β mRNA的增加（圖2 c）。這些結果表明，抑制BRD4可緩解體內機械應力過大和體外IL-1β誘導的炎癥因子的表達。
由于BRD4可以識別H3K27ac位點來調節基因轉錄，實驗還使用來自對照組和機械力組的軟骨樣本對H3K27ac抗體進行了ChIP-seq，目的是鑒定超負荷機械應力后軟骨細胞中重疊增加的BRD4結合位點和H3K27ac結合位點，并進一步研究BRD4在機械應力誘導的TMJ病理變化中的作用。在超負荷機械應力后，共有522個基因鑒定出H3K27ac結合增加，346個基因鑒定出啟動子區域BRD4結合增加（圖3 a）。熱圖中列出了17個與BRD4或H3K27ac結合增加的重疊基因（圖3 b）。

其中，發現4個基因與骨關節疾病有關，分別是Cystatin A、Mir-181d、Mir-181c和Trem1。髓樣細胞中表達的觸發受體1（TREM1）是一種近年來發現廣泛表達髓系細胞來源表面的炎癥激發受體。基因軌跡表明，超負荷機械應力可以增加BRD4和H3K27ac在Trem1啟動子區域的co-occupancy（圖3 c）。由于專注于BRD4抑制的抗炎作用，并且Trem1是超負荷后與BRD4結合增加的一種促炎癥因子，因此假設BRD4調控的炎癥反應可能由Trem1介導。 圖3    超負荷機械應力增加了BRD4與包括Trem1在內的17個基因啟動子區域的H3K27ac的結合。（a）維恩圖描述了過度應力后與BRD4或H3K27ac結合的富集基因數量的增加。（b）熱圖中列出了17個BRD4和H3K27ac結合增加的重疊基因。（c）對照組（上）和MF組（下）Trem1基因位點處BRD4和H3K27ac的ChIP-seq信號基因軌跡。y 軸顯示 ChIP-seq 信號的相對富集。x 軸描繪基因組位置。紅色箭頭表示Trem1的啟動子區域。

研究發現，BRD4抑制劑JQ1和siBRD4均能降低體內機械力或體外IL-1β誘導的Trem1 mRNA的表達。最后，實驗構建了siTREM1來研究TREM1是否可以調節其他炎癥因子。結果發現，體外IL-1β誘導的內源性Il-1β，Il-6和Tnf-α mRNA的增加被siTREM1降低。結合先前的發現，得出結論，抑制BRD4可以在機械應力或IL-1β處理下調節TREM1介導的炎癥反應。
  圖4    BRD4在機械應力誘導的TMJ OA 病理變化和軟骨細胞炎癥反應中的作用。在細胞水平上，BRD4與炎癥相關基因和microRNA的啟動子區域的結合在機械應力刺激下增加。這種結合增強了Trem1和炎癥因子如Il-1β，Tnf-α和Il-6的轉錄。這些受體和炎癥因子表達后，加重了軟骨細胞的炎癥反應。IL-1β誘導的炎癥是TREM1依賴性的，IL-1β和TREM1都受BRD4調節。該研究表明，BRD4在機械應力誘導的TMJ 病理變化中起重要作用，尤其是軟骨炎癥反應。TREM1參與BRD4對炎癥的表觀遺傳調控。

綜上所述，該研究首次關注抑制BRD4對過度機械應力誘導的顳下頜關節病理變化的影響，并探討其機制。最終得出結論，抑制BRD4可以保護顳下頜關節免受軟骨變薄和軟骨下骨吸收，并通過調節機械應力下的TREM1發揮抗炎作用。研究結果強調了抑制BRD4對 TMJ OA 的保護作用，并表明JQ1可能是針對TMJ OA 的新型治療藥物。

參考文獻：Huang Z, Yang R, Zhang L, Zhu M, Zhang C, Wen J, Li H. BRD4 inhibition alleviates mechanical stress-induced TMJ OA-like pathological changes and attenuates TREM1-mediated inflammatory response. Clin Epigenetics. 2021 Jan 15;13(1):10. doi: 10.1186/s13148-021-01008-6. PMID: 33446277; PMCID: PMC7809762.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33446277/
5.7 - 2-year Impact Factor (2022)
ISSN: 1868-7083

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