HT-2毒素与Akt1相互作用通过PI3K-Akt信号通路调控软骨细胞基因表达在Kashin-Beck病发病机制中的作用

本研究针对Kashin-Beck病（KBD）的环境-基因交互作用机制，通过沉默Akt1基因联合HT-2毒素干预C28/I2软骨细胞，利用RNA-seq和WGCNA分析发现Akt1通过调控PI3K-Akt通路影响细胞自噬、糖代谢及ECM稳态，为KBD的靶向治疗提供新依据。

　　

Kashin-Beck病（KBD）是一种主要分布于中国从东北至西南带状区域的地方性软骨疾病，患者关节畸形、功能丧失，严重影响生活质量。其病因长期存在争议，涉及硒缺乏、T-2毒素污染和富勒酸中毒三种假说。其中，T-2毒素在体内代谢为HT-2后，可诱导软骨细胞凋亡和自噬异常，但具体分子机制尚未阐明。与此同时，PI3K-Akt信号通路作为调控细胞存活、代谢和炎症的关键通路，在KBD患者软骨组织中呈现异常激活，但Akt1（蛋白激酶B亚型1）在该过程中的作用仍属未知。

为揭示HT-2毒素与Akt1在KBD发病中的协同机制，来自西安交通大学医学部的研究团队开展了此项研究。研究人员通过构建Akt1沉默的稳定转染软骨细胞株，结合HT-2毒素干预，利用高通量转录组测序和生物信息学分析，系统解析了基因表达调控网络。研究发现，HT-2毒素单独作用可显著上调CCND2、MMP9和TIMP4等基因，破坏细胞外基质（ECM）稳态；而Akt1沉默则通过激活VAMP7和CXCR4促进自噬，并抑制PFKL、ALDOA介导的糖酵解。尤为关键的是，Akt1沉默可逆转HT-2诱导的PI3K-Akt和NF-κB通路异常激活，表明Akt1是HT-2毒性的关键介导因子。该成果发表于《Toxicon》，为KBD的分子靶向治疗提供了理论依据。

研究采用四项关键技术：1）慢病毒介导的Akt1基因沉默稳定细胞系构建；2）20 ng/ml HT-2毒素干预软骨细胞；3）Illumina高通量RNA测序与DESeq2差异表达分析；4）WGCNA共表达网络与STRING蛋白互作网络挖掘核心基因。

研究结果部分：

1. Akt1沉默细胞模型建立：通过慢病毒转染筛选出干扰效率最高的shRNA序列（Y7292），Western blot和qRT-PCR验证Akt1表达降低70%以上（P<0.01）。
2. HT-2毒素单独作用机制：发现2086个差异基因，其中CCND2（细胞周期蛋白D2）、MMP9（基质金属蛋白酶9）和TIMP4（金属蛋白酶抑制剂4）显著上调，导致ECM-受体相互作用通路下调，而黏附通路激活。
3. Akt1沉默的调控效应：695个差异基因中，自噬相关基因VAMP7和CXCR4上调2.3倍，糖代谢基因PFKL（磷酸果糖激酶肝型）和ALDOA（醛缩酶A）下调60%，提示Akt1抑制自噬并促进糖酵解。
4. Akt1对HT-2毒性的拮抗作用：411个特异性差异基因显示，HT-2诱导的CCND2、MMP9表达被Akt1沉默逆转，PI3K-Akt和NF-κB通路活性降低50%以上。WGCNA分析鉴定出FRMD3B、TNFRSF11B等模块核心基因，富集于O-糖基化代谢和昼夜节律通路。

结论与讨论指出，Akt1通过双重机制参与KBD发病：一方面调控HT-2诱导的PI3K-Akt/NF-κB通路异常，加剧软骨细胞凋亡和ECM降解；另一方面抑制自噬并促进糖酵解，导致能量代谢紊乱。该研究首次揭示Akt1是环境毒素与遗传因素交互的关键节点，为开发以Akt1为靶点的KBD干预策略奠定基础。未来需在KBD患者原代软骨细胞和动物模型中验证这些发现，并探索Akt1磷酸化修饰的具体作用机制。