紫苏醇通过抑制PI3K-AKT-mTOR通路促进骨关节炎软骨细胞自噬的机制研究

本研究针对骨关节炎(OA)现有疗法仅能缓解症状的临床困境，首次发现中药单体紫苏醇(POH)可通过抑制PI3K-AKT-mTOR信号通路激活自噬，显著降低IL-1β诱导的软骨细胞凋亡和细胞外基质(ECM)降解。该成果为开发靶向自噬调节的OA病因治疗提供了新策略，发表于《Scientific Reports》。

　　

骨关节炎作为困扰老年人群的常见退行性疾病，其核心病理特征是软骨细胞死亡和细胞外基质(ECM)降解。尽管非甾体抗炎药能暂时缓解疼痛，却无法阻止疾病进展。在这个背景下，自噬——这个细胞"自我清理"的重要机制——成为研究热点。已有证据表明，自噬水平下降会加速软骨退化，而哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)作为自噬的关键负调控因子，其激活会进一步抑制软骨细胞的保护机制。那么，是否存在一种天然化合物能通过调节这条通路来对抗骨关节炎？

广西医科大学第二附属医院脊柱骨病外科的研究团队将目光投向了紫苏醇(POH)——一种从柑橘类水果和薄荷等植物中提取的中药单体。既往研究显示，POH在抗癌和抗炎领域表现突出，不仅能下调IL-6、TNF-α等炎症因子，还参与自噬调控。这促使研究人员提出科学假设：POH可能通过PI3K-AKT-mTOR这条"信号高速公路"来调控自噬，从而发挥软骨保护作用。

为验证这一假说，研究人员建立IL-1β诱导的体外OA模型，采用CCK-8法确定10μg/mL为POH最佳治疗浓度。通过活死染色、流式细胞术等技术证实POH能将软骨细胞存活率从OA组的88.85%提升至92.88%，显著降低凋亡标志物cleaved caspase-3表达。生化检测显示POH处理使糖胺聚糖(GAG)/DNA比值增加71.35%，HE和番红O染色直观呈现POH对细胞形态和ECM的保护作用。

在机制探索中，qRT-PCR和Western blot结果显示POH显著上调自噬关键蛋白Beclin-1、ATG5、ATG7和LC3-^II的表达，同时下调自噬底物P62。通过stubRFP-sensGFP-LC3慢病毒转染观察到POH组自噬流增强，黄色荧光斑点增多。进一步研究发现POH能抑制PI3K(p85)、AKT(Ser473)和mTOR的磷酸化，证实其通过阻断PI3K-AKT-mTOR信号轴激活自噬。

这项发表于《Scientific Reports》的研究首次揭示POH在OA治疗中的双重作用：一方面通过抑制IL-1β和MMP13减轻炎症反应，另一方面通过"刹车"PI3K-AKT-mTOR通路解除对自噬的抑制，从而维持软骨细胞稳态。研究不仅为OA治疗提供新的候选药物，更创新性地将中药单体作用机制与经典信号通路相联系。尽管仍需动物实验验证，但这项基础研究为开发靶向自噬调节的OA治疗策略奠定了重要理论基础，展现出转化医学的广阔前景。

主要技术方法包括：原代大鼠软骨细胞分离培养、CCK-8细胞活力检测、活死染色/流式细胞术分析凋亡、DMMB法测定GAG含量、qRT-PCR检测基因表达、Western blot和免疫荧光分析蛋白表达、以及stubRFP-sensGFP-LC3慢病毒转染观察自噬流。

【研究结果精要】

1. 最佳浓度筛选：CCK-8实验确定10μg/mL POH对正常和IL-1β诱导软骨细胞均具有最佳保护效果。

2. 细胞保护效应：POH显著抑制IL-1β诱导的凋亡，使cleaved caspase-3表达降低，细胞存活率提升至92.88%。

3. ECM保护作用：POH处理使GAG/DNA比值增加71.35%，番红O染色显示更强的GAG保留，同时维持COL2A1表达。

4. 自噬激活证据：POH上调Beclin-1、ATG5、ATG7和LC3-^II表达，下调P62，并增强自噬流。

5. 机制解析：免疫荧光和Western blot证实POH抑制p-PI3K、p-AKT和p-mTOR表达，阻断PI3K-AKT-mTOR信号传导。

这项研究不仅为OA治疗提供新的候选药物，更重要的是揭示了中药单体多靶点作用的分子机制，为开发兼具抗炎和促自噬功能的OA治疗策略提供了理论依据。PI3K-AKT-mTOR通路作为连接炎症与自噬的关键节点，其精准调控可能成为未来OA治疗的新方向。