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骨关节炎(OA)是常见慢性关节病,为探寻 OA 中铁死亡的生物标志物和分子机制,研究人员开展相关研究。他们发现 462 个 OA 铁死亡基因集,明确关键基因,证实白藜芦醇可改善 OA,为 OA 治疗提供新方向。
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是骨科常见的慢性退行性关节疾病,铁死亡(ferroptosis)是一种在 OA 中新发现的细胞死亡方式。抑制炎性细胞因子表达、调节软骨细胞铁死亡相关通路或许是治疗 OA 的新策略。
研究人员从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)获取 OA 基因表达谱,借助 Genecards 数据、差异基因分析和加权基因共表达网络分析,识别出 OA 表达的铁死亡相关基因。通过富集分析确定与 OA 铁死亡相关的信号通路和分子机制,利用免疫浸润分析明确 OA 中的免疫细胞浸润情况。从中药数据库获取白藜芦醇(resveratrol)的作用靶点,以此确定其治疗 OA 的靶点。运用治疗靶点富集分析进行分子对接,验证分子过程。最后通过体外实验证实白藜芦醇治疗 OA 的铁死亡分子机制。
生物信息学分析鉴定出 462 个 OA 铁死亡基因集,其中谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)、转铁蛋白受体 1(TFRC)、溶质载体家族 7 成员 11(SLC7A11)、表皮生长因子受体(EGFR)和白细胞介素 1β(IL1β)是重要的枢纽基因。富集分析显示,铁死亡还与动物线粒体自噬、叉头框蛋白 O(FoxO)信号通路、Toll 样受体信号通路、磷脂酰肌醇 3 - 激酶 - 蛋白激酶 B(PI3K-Akt)信号通路、炎症、免疫反应激活以及细胞自噬相关。免疫浸润数据表明,静息记忆 CD4+T 细胞(Tcells_CD4_memory_resting)、活化记忆 CD4+T 细胞(Tcells_CD4_memory_activated)、活化自然杀伤细胞(NKcells_activated)和活化肥大细胞(Mastcells_activated)在 OA 中显著浸润。机制研究表明,白藜芦醇通过调节 GPX4、TFRC、SLC7A11、EGFR 和 IL1β 介导的自噬和铁死亡来改善 OA。
研究揭示了 OA 中 GPX4、TFRC、SLC7A11、EGFR 和 IL1β 等铁死亡相关基因的机制,初步证据显示白藜芦醇可通过调节铁死亡和免疫过程改善 OA,这为 OA 的治疗提供了新途径。