综述：生物材料在骨关节炎治疗中的策略：连接衰老表型与缺氧微环境病理的新见解

这篇综述深入探讨了生物材料在骨关节炎（OA）治疗中的创新策略，聚焦衰老相关表型（如自噬受损和炎症）与缺氧微环境（NDRG介导的非HIF通路）的病理关联，系统总结了水凝胶、纳米颗粒、微针和外泌体等支架策略的多模式治疗潜力，为退行性疾病的微环境靶向干预提供了新思路。

　　

Abstract

骨关节炎（OA）作为一种以关节退变和剧烈疼痛为特征的慢性退行性疾病，目前缺乏有效的临床治疗手段。生物材料凭借其功能与结构的多样性，在OA管理中展现出显著的临床转化潜力。然而，生物材料支架策略的开发必须与OA病理生理学认知的进步紧密结合。本综述从全新视角重新审视了衰老、缺氧微环境与OA进展的相互作用，详细阐述了OA受累组织中以自噬受损和炎症为特征的衰老相关表型，并介绍了独立于缺氧诱导因子（HIF）家族存在的NDRG介导缺氧调控机制。

衰老与OA的分子纽带

OA病理进程中，衰老细胞会表现出典型的表型特征：自噬流（autophagy flux）障碍导致受损细胞器堆积，同时线粒体功能障碍加剧活性氧（ROS）生成。这些变化通过NF-κB等通路触发慢性低度炎症，形成促分解代谢的微环境。值得注意的是，软骨下骨中的衰老成骨细胞可通过分泌SASP（衰老相关分泌表型）因子，加速相邻软骨细胞的退变进程。

缺氧微环境的新调控者

传统认知中HIF-1α是细胞应对缺氧的核心调控因子，但本综述揭示NDRG（N-myc下游调节基因）家族成员在OA缺氧响应中扮演着独立于HIF的独特角色。NDRG3通过调节糖酵解酶活性维持能量稳态，而NDRG1则能稳定VHL蛋白，间接影响HIF-1α的降解动力学。这种多层次的缺氧调控网络为靶向微环境设计提供了新靶点。

生物材料的创新策略

水凝胶系统：温度响应型甲基丙烯酰化明胶（GelMA）水凝胶可负载TGF-β₃和BMP-2，实现病变软骨的梯度修复；
纳米颗粒：聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米粒搭载miR-140通过Rab5a/ATG14通路激活自噬；
微针阵列：透明质酸微针贴片整合IL-1Ra和氧饱和血红蛋白，同步缓解炎症并改善局部缺氧；
工程化外泌体：骨髓间充质干细胞（BMSCs）来源的外泌体经HIF-1α预处理后，其携带的PINK1可增强线粒体质量控制。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。