隐丹参酮通过调控STAT3/SIRT3信号轴减轻乳酸诱导的髓核细胞损伤及其在椎间盘退变治疗中的潜力

推荐：本研究针对椎间盘退变(IVDD)中乳酸积累引发的氧化应激损伤问题，通过筛选天然化合物隐丹参酮(Cry)，发现其通过抑制STAT3磷酸化激活SIRT3/SOD2通路，显著改善髓核细胞(NPCs)衰老、凋亡及细胞外基质(ECM)代谢失衡。动物实验证实Cry能有效延缓IVDD进展，为开发靶向STAT3/SIRT3轴的新型治疗策略提供理论依据。

　　

椎间盘退变(IVDD)作为腰背痛的主要病因，其病理机制与髓核细胞(NPCs)微环境中乳酸异常积累密切相关。在退变椎间盘中，软骨终板钙化导致营养运输障碍，持续无氧糖酵解使乳酸浓度可达血浆10倍，引发pH值下降、线粒体功能受损和活性氧(ROS)爆发。这种恶性循环加速NPCs衰老凋亡，并破坏细胞外基质(ECM)中aggrecan和collagen II的合成代谢平衡。尽管既往研究提示乳酸代谢紊乱与IVDD进展相关，但具体分子机制及靶向干预策略仍属空白。

针对这一科学难题，复旦大学附属中山医院的研究团队通过系统筛选，发现中药丹参活性成分隐丹参酮(Cryptotanshinone, Cry)具有显著抗氧化潜力。研究结合网络药理学预测与实验验证，首次阐明Cry通过STAT3/SIRT3信号轴调控乳酸诱导的NPCs损伤。该成果发表于《Phytomedicine》，为IVDD的靶向治疗提供新思路。

研究采用多组学技术联用策略：通过RNA-seq分析差异表达基因，结合GO/KEGG富集锁定关键通路；运用表面等离子共振(SPR)和分子对接验证Cry与STAT3的直接结合；采用CCK-8、SA-β-gal染色、流式细胞术等评估细胞活力与凋亡；借助Seahorse XF分析仪检测线粒体氧耗率(OCR)；建立大鼠尾椎穿刺模型，通过X线、MRI和组织学评价治疗效果。

高乳酸浓度促进NPCs氧化应激和线粒体损伤
实验显示8 mM乳酸刺激使NPCs内乳酸含量提升3.5倍，导致线粒体膜电位(MMP)下降46%，NADH/NAD⁺比值升高2.1倍。MitoSOX Red染色证实线粒体超氧化物增加2.8倍，伴随SIRT3和SOD2蛋白表达下降60-70%。转录组分析揭示氧化应激、凋亡相关基因表达谱改变。

乳酸触发氧化应激加剧NPCs衰老凋亡
SA-β-gal阳性细胞比例在8 mM乳酸组达41.3%，较对照组提高4倍。TUNEL染色显示凋亡率升高至28.5%，EdU染色证实细胞增殖抑制率达67.2%。Western blot检测到促凋亡蛋白Bax上调3.1倍，而抗凋亡蛋白Bcl-2下降55%。

Cry通过STAT3/SIRT3轴发挥保护作用
SPR分析显示Cry与STAT3结合常数为10.7 μM，分子对接结合能为-7.7 kcal/mol。50 μM Cry处理使p-STAT3/STAT3比值降低62%，同时SIRT3表达恢复至对照组85%。添加STAT3激活剂Butyzamide(Bym)可逆转Cry对SIRT3的上调效应，证实STAT3对SIRT3的负调控作用。

Cry改善ECM代谢失衡
免疫荧光显示Cry使aggrecan和collagen II表达分别提升2.3倍和1.8倍，同时下调MMP13和ADAMTS-5表达40-50%。SOX9作为关键转录因子，其表达水平经Cry处理后恢复至正常组78%。

动物实验验证治疗效果
大鼠模型中，Cry(50 μM)治疗8周使椎间盘高度指数(DHI)提高37%，MRI灰度值提升2.1倍。组织学显示Cry组髓核组织保留率达68.5%，纤维化面积减少55%。Masson染色证实胶原含量较模型组增加2.4倍。

该研究创新性揭示乳酸-STAT3/SIRT3轴在IVDD中的核心调控作用，证实Cry通过双重机制发挥作用：一方面直接抑制STAT3磷酸化，解除其对SIRT3的转录抑制；另一方面通过激活SIRT3增强线粒体抗氧化能力，降低ROS对NPCs的损伤。这种多靶点干预特性使Cry相比传统抗炎药物更具病理机制针对性，为开发既能缓解症状又能延缓疾病进展的IVDD治疗策略奠定基础。值得注意的是，研究采用的穿刺模型较好模拟了人类IVDD的乳酸代谢紊乱特征，而Cry在改善椎间盘微环境的同时未表现明显毒性，显示良好的临床转化潜力。未来研究可进一步优化给药方式，探索Cry与其他靶向药物的协同效应，推动其向临床应用迈进。