骨关节炎(OA)作为最常见的年龄相关性关节退行性疾病，与肥胖存在显著关联，但具体机制长期不明。传统观点认为肥胖主要通过机械负荷加重关节损伤，然而临床观察发现非承重关节OA风险同样升高，提示代谢因素的关键作用。脂肪组织产生的游离脂肪酸(FFA)在OA软骨中异常积累，但脂质代谢如何调控软骨稳态仍是未解之谜。

浙江大学医学院附属邵逸夫医院沈松英、范顺武团队在《Nature Communications》发表研究，首次系统阐明了软骨细胞脂肪酸氧化(FAO)通过"代谢-表观遗传-转录"多维调控网络驱动OA进展的机制。研究人员采用4D标记自由蛋白质组学、CUT&Tag测序、条件性基因敲除小鼠模型和红细胞外泌体靶向递送技术，发现FFA通过线粒体乙酰-CoA蓄积触发HADHA酶K728位点乙酰化，形成FAO正反馈循环；同时抑制AMPK介导的SOX9磷酸化，促进其泛素化降解；核内乙酰-CoA还通过H3K27ac表观重编程激活MMP13等分解代谢基因。研究开发的软骨靶向三甲嗪(TMZ)递送系统显著缓解了代谢性OA进展。

关键技术方法包括：1）建立高脂饮食联合内侧半月板失稳(DMM)手术的小鼠代谢性OA模型；2）采用稳定同位素标记和UPLC-MS/MS检测¹³C标记乙酰-CoA；3）通过CRISPR-Cas9构建HADHA K728R条件性敲入小鼠；4）红细胞外泌体-软骨靶向肽(CAP)杂交系统实现TMZ关节腔靶向递送。

【脂质应激与炎症机械因素协同促进软骨细胞脂肪酸摄取】
研究发现肥胖患者滑液FFA水平与OA严重程度正相关。体外实验显示脂肪细胞条件培养基(adipo-CM)和FFA显著抑制软骨细胞ECM沉积，IL-1β和机械应力协同上调脂肪酸转运蛋白Fatp5表达。高脂饮食(HFD)小鼠软骨出现脂滴积累，与DMM手术具有协同加重OA的效应。

【脂肪酸衍生的乙酰-CoA通过HADHA K728乙酰化激活FAO】
¹³C标记实验证实HFD-DMM小鼠软骨乙酰-CoA水平升高。乙酰化蛋白质组学发现线粒体三功能蛋白HADHA K728位点乙酰化显著上调，分子对接显示该修饰通过降低溶剂可及表面积(SASA)增强酶活性。构建HADHA K728R突变体证实该位点乙酰化对FAO活性的关键调控作用。

【FAO抑制AMPK活性并 destabilizes SOX9蛋白】
质谱鉴定SOX9的T25/T87/S98/S136/T138/T193六个磷酸化位点，AMPK抑制导致这些位点低磷酸化，促进E3连接酶TRIM9结合和泛素化降解。HADHA敲除通过恢复AMPK活性稳定SOX9，而K728R突变小鼠表现出更强的软骨保护效应。

【FAO驱动的表观重编程调控OA致病性】
CUT&Tag测序发现FFA处理导致H3K27ac在ACAN/COL2A1位点减少而在MMP13/ADAMTS7位点增加。这种表观遗传重编程同时激活PDK4表达，促使代谢转向脂肪酸利用。

【靶向递送TMZ缓解OA】
利用红细胞外泌体-CAP系统实现TMZ软骨靶向递送，该药物通过双重抑制HADHA活性和激活AMPK，显著改善HFD-DMM小鼠的软骨退化，且不加重滑膜炎。

该研究首次揭示"FFA-FAO-乙酰-CoA"代谢轴通过蛋白质乙酰化修饰、AMPK-SOX9通路调控和表观遗传重编程三维机制共同推动OA进展。创新性发现HADHA K728乙酰化作为代谢感应开关，为理解代谢性OA提供了全新视角。开发的CAP-RBC-Exo/TMZ靶向治疗策略具有重要转化价值，同期评述指出该研究"为OA的代谢干预开辟了精准医疗新路径"。研究建立的HADHA K728RCKI/CKI小鼠模型也为代谢性关节疾病研究提供了重要工具。