鸢尾素抑制人关节软骨细胞中铁死亡的作用及其机制

吕国庆; 艾孜麦提江·肉孜; 熊道海

doi:10.12307/2026.568

摘要：背景:研究表明,鸢尾素能够通过调控软骨细胞的代谢稳态、抑制炎症反应和氧化应激而减缓关节退化. 目的:进一步探讨鸢尾素在骨关节炎中的治疗作用机制. 方法:①生物信息分析:收集GSE51588和GSE207881数据集中骨关节炎和健康对照软骨组织的基因表达数据.通过基因集变异分析(GSVA)评估程序性细胞死亡在骨关节炎中的活化情况.利用差异表达分析鉴定骨关节炎与对照之间的差异表达基因,并分析相关信号通路.进一步筛选出差异表达的铁死亡相关基因,并通过受试者工作特征(ROC)曲线计算曲线下面积(AUC)值,将AUC＞0.9的基因视为核心基因.②细胞实验:将人关节软骨细胞分为4组:对照组(软骨细胞)、模型组(用肿瘤坏死因子α处理软骨细胞建立炎症模型)、模型+Erastin(铁死亡诱导剂)组、模型+Erastin+鸢尾素组.采用ELISA检测软骨细胞谷胱甘肽、丙二醛及活性氧水平;JC-1试剂盒检测线粒体膜电位变化;RT-qPCR检测核心基因及铁死亡相关蛋白的mRNA表达;Western blot检测核心基因、铁死亡相关蛋白、ERK信号通路及凋亡蛋白的蛋白表达. 结果与结论:①基因集变异分析显示铁死亡在骨关节炎中显著激活.②差异表达分析表明,骨关节炎和健康对照之间的差异基因显著富集于Erk信号通路,进一步鉴定出16个差异表达的铁死亡相关基因,其中HMOX1、G6PD和ALOX5的AUC值均＞0.9.③在人关节软骨细胞模型+Erastin组中,谷胱甘肽和线粒体膜电位显著降低,丙二醛和活性氧水平显著升高;HMOX1、G6PD、ALOX5、谷胱甘肽过氧化物酶4和SLC7A11的表达显著降低;p-ERK和Bax的表达显著升高,而Bcl2的表达显著降低(均P＜0.05);鸢尾素处理后,铁死亡相关指标显著改善(均P＜0.05).④结论:HMOX1、G6PD、ALOX5等基因可能是骨关节炎潜在的治疗靶点,鸢尾素通过调控铁死亡相关基因及信号通路,对骨关节炎具有保护作用.