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骨关节炎(OA)是以关节软骨退变、软骨下骨重塑及炎症反应为特征的疾病,全球超过5亿人受其影响,主要表现为关节软骨的进行性退化和功能障碍。虽然目前临床上多采用镇痛和改善关节功能的对症治疗,但缺乏针对病理机制的有效药物。近年来,天然产物及其衍生物在抗炎和抗氧化领域表现出良好潜力。丹参酮IIA是一种从丹参中提取的活性成分,其水溶性衍生物丹参酮ⅡA磺酸钠(STS)具有更好的生物利用度和安全性,已在多种疾病模型中展现出抗炎和抗氧化作用,但其在OA中的具体作用机制尚未明确。
本文首次系统探讨了STS在OA中的治疗潜力及其分子机制。研究发现STS能够通过激活去乙酰化酶SIRT1,促进对NF-κB信号通路关键亚单位p65在K310位点的去乙酰化,进而抑制炎症反应和铁死亡过程,有效减轻软骨细胞的损伤和死亡,为OA患者提供了新的治疗策略。
本研究采用体外和体内相结合的方法探讨STS的作用机理。体外实验中,第一代小鼠软骨细胞通过白细胞介素-1β(IL-1β)刺激建立OA模型,利用MTT法确定STS的最适浓度为100 μM。通过实时定量PCR评估基因表达变化,利用蛋白质免疫印迹和免疫共沉淀技术研究NF-κB p65的去乙酰化及其调控蛋白SIRT1的作用。进一步采用电子显微镜观察细胞铁死亡形态变化,免疫组化及ELISA检测炎症因子表达。体内实验中,采用医学上经典的内侧半月板不稳定(DMM)手术建立小鼠OA模型,评估STS的治疗效果。同时,利用tamoxifen诱导的软骨特异性Sirt1基因敲除小鼠,验证SIRT1在STS治疗OA中的关键作用。
结果分析
1.STS抑制软骨细胞基因降解与凋亡
IL-1β刺激后,软骨细胞中关节软骨降解相关基因COL10A1、MMP13及凋亡相关基因Caspase3表达显著上调。STS处理显著降低这些基因的表达,提示其具有保护软骨细胞、减轻基质降解及减少细胞凋亡的作用。
2.STS促进SIRT1表达并介导NF-κB p65去乙酰化
STS显著提高软骨细胞中SIRT1蛋白水平。免疫共沉淀实验显示,STS促进SIRT1与NF-κB p65亚单位结合,增强p65在K310位点的去乙酰化修饰,降低NF-κB的转录活性,抑制下游炎症基因表达。
3. STS抑制NF-κB驱动的炎症反应及铁死亡
通过RT-qPCR和ELISA检测,STS显著减少多种炎症介质(如TNF-α、IL-6)的表达。同时电子显微镜观察表明,STS减少了软骨细胞典型铁死亡形态改变,提示其抗铁死亡作用,有助于细胞存活和软骨保护。
4. 体内DMM模型验证STS治疗效果
DMM诱导的OA小鼠表现出软骨退变、基质降解及软骨细胞凋亡。STS治疗组软骨组织Safranin O-fast green染色显示软骨损伤明显减轻,HE染色支持软骨结构保存良好。同时,STS组SIRT1表达上调,NF-κB p65去乙酰化水平升高,炎症及铁死亡指标显著下降。
5. Sirt1cKO小鼠确认SIRT1依赖性机制
在软骨特异性敲除Sirt1的小鼠中,STS无法显著抑制OA进展,表明SIRT1是STS发挥抗OA作用的关键靶点。
STS 可抑制 IL-1β 诱导的原代软骨细胞基质降解与凋亡
结论与展望
本研究揭示STS通过激活SIRT1,促进NF-κB p65的去乙酰化,抑制炎症和铁死亡,保护软骨细胞,缓解OA病理进程。STS作为一种安全性良好的天然衍生药物,具有潜在的临床应用价值。未来研究可进一步探索STS在不同OA阶段的治疗效果及联合用药策略,为OA患者提供更有效的治疗方案。
原始出处
Xu, M., Sun, X., Ma, X. et al. Sodium tanshinone IIA sulfonate alleviates osteoarthritis through targeting SIRT1. Chin Med 20, 142 (2025). https://doi.org/10.1186/s13020-025-01166-2
本文相关学术信息由梅斯医学提供,基于自主研发的人工智能学术机器人完成翻译后邀请临床医师进行再次校对。如有内容上的不准确请留言给我们。
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