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为探究柚皮素（NAR）防治椎间盘退变（IDD）的机制，南昌大学第一附属医院研究人员开展相关研究，发现 NAR 通过抑制 Igfbp3 表达发挥作用，为 IDD 防治提供新思路。
椎间盘退变（Intervertebral disc degeneration，IDD）是一种常见的与年龄相关的健康问题，常常引发腰痛，严重影响人们的生活质量。据统计，世界上超过 70% 的人在一生中的某个阶段会遭遇腰痛，这给全球经济带来了沉重负担。IDD 的发病机制十分复杂，涉及细胞衰老（cellular senescence）、炎症反应、氧化应激等多个生物学过程。目前，针对 IDD 的治疗方法有限，无法有效控制或逆转其进展，因此，寻找新的治疗策略迫在眉睫。
南昌大学第一附属医院的研究人员为了揭示柚皮素（Naringenin，NAR）在延缓椎间盘退变方面的潜在作用机制，开展了一系列研究。研究成果对于深入理解 IDD 的发病机制以及开发新的治疗方法具有重要意义，该研究发表于Scientific Reports。
研究人员综合运用了多种技术方法。在生物信息学分析方面，从 GEO 数据库获取相关数据集，进行标准化和批效应校正后，筛选出差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs），并对其进行功能富集分析。同时，利用网络药理学，从多个数据库检索 NAR 相关靶点，与衰老相关基因（Aging related genes，ARGs）及 IDD 诊断标记基因取交集，筛选出核心基因。分子对接技术则用于评估 NAR 与核心基因编码蛋白的结合亲和力。此外，通过细胞实验，利用 IL-1β 诱导髓核细胞（Nucleus pulposus cells，NPCs）衰老和退变，进行基因干扰、药物处理等操作，运用 CCK-8、Western blotting、免疫荧光等多种实验方法检测相关指标。
在研究结果部分，首先是差异表达基因的鉴定。研究人员对 GSE56081 和 GSE70362 数据集进行处理后合并为训练组，与 GSE23130 数据集（测试组）进行差异分析，共得到 109 个 DEGs，其中 60 个表达上调，49 个表达下调，并通过火山图和热图进行了可视化展示。
接着是对 DEGs 的富集分析。GO 富集分析显示，这些基因在血管生成的正调控、胶原原纤维组织、软骨发育等生物学过程中显著富集；KEGG 富集分析表明，它们与矿物质吸收、p53 信号通路、金黄色葡萄球菌感染等信号通路密切相关。
随后，研究人员筛选出 IDD 的诊断标记基因。运用 LASSO 和 SVM 对 109 个 DEGs 进行分析，LASSO 确定了 15 个与 IDD 相关性最强的基因，SVM 识别出 11 个紧密关联的基因，两者交集为进一步研究提供了关键线索。
核心基因的鉴定与验证是研究的重要环节。通过将 ARGs、NAR 相关靶点与诊断标记基因取交集，确定胰岛素样生长因子结合蛋白 3（Insulin-like growth factor binding protein 3，IGFBP3）为核心基因。在训练组和验证组数据集中，IDD 组的 IGFBP3 表达均显著上调，且其诊断效能经 ROC 曲线验证良好（AUC＞0.7）。
在细胞实验中，研究人员发现 Igfbp3 在 IL-1β 诱导的 NPCs 衰老和退变中表达上调。用不同浓度 IL-1β 处理 NPCs 后，随着 IL-1β 浓度增加，Igfbp3、P21、P16 和 Mmp13 表达上升，Col2a1 表达下降，同时 SA-β-Gal 活性增加，aggrecan 表达减少，表明 IL-1β 成功诱导了 NPCs 的衰老和退变，且 Igfbp3 表达与这一过程相关。
进一步研究发现，Igfbp3 敲低可减轻 IL-1β 诱导的 NPCs 衰老和退变。通过 siRNA 抑制 Igfbp3 表达，其中 si-1 抑制效率最高，后续实验以此为干扰序列。结果显示，敲低 Igfbp3 后，P21、P16 和 Mmp13 表达下降，Col2a1 表达上升，NPCs 增殖能力增强，SA-β-Gal 活性降低。
分子对接结果证实了 NAR 与 IGFBP3 的结合。NAR 与 IGFBP3 活性位点对接的 MM-GBSA dG Bind 为 -27.82 kcal/mol，表明两者结合稳定。NAR 与 IGFBP3 通过疏水作用和氢键结合，且 CCK-8 实验表明 50 μM NAR 对 NPCs viability 无明显影响，确定了后续实验的 NAR 浓度。
NAR 可降低 Igfbp3 表达并减轻 IL-1β 诱导的 NPCs 衰老和退变。用 NAR 处理 NPCs 后，Igfbp3、Mmp13 和衰老相关蛋白 P16/P21 表达下降，Col2a1 表达上升，细胞增殖受抑制情况缓解，aggrecan 表达增加，SASP 相关基因表达减少，G0/G1 细胞周期阻滞减轻。
此外，NAR 还能减少 ROS 产生并提高抗氧化酶活性。IL-1β 使细胞内 ROS 生成显著增加，NAR 则明显降低 ROS 水平。同时，IL-1β 下调抗氧化酶相关基因（Nfe2l2、Gpx3 和 Sod2）表达，NAR 可部分恢复这些基因的表达。
最后，IGFBP3 减弱了 NAR 对细胞衰老和退变的治疗作用。添加重组 IGFBP3 后，NAR 抑制 Mmp13、P21/P16 表达以及促进 Col2a1 表达的作用被削弱，SA-β-Gal 活性抑制和 aggrecan 表达促进能力也受到影响。
在结论与讨论部分，研究表明 NAR 通过靶向 IGFBP3 对 NPCs 发挥抗老化和抗退变作用，为 IDD 的预防和治疗提供了新的潜在靶点和理论依据。然而，该研究也存在一些局限性，如批次效应可能导致假阳性或假阴性结果，需要在未来研究中采用随机效应模型、多种批效应校正算法和更多同批样本进行分析；目前研究仅在细胞水平进行，缺乏体内实验验证；分子对接虽证实 NAR 与 IGFBP3 结合，但缺乏直接证据，后续可通过 Biacore 分析和 pull-down 实验进一步验证。尽管如此，该研究依然为椎间盘退变的防治开辟了新的研究方向，有望推动相关治疗方法的发展。
