Pulchinenoside C通过抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路延缓骨关节炎进展的机制研究

本研究揭示中药白头翁提取物Pulchinenoside C（PC）通过靶向抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路，显著降低IL-1β诱导的炎症因子（TNF-α、IL-6、COX-2、iNOS）表达，抑制软骨细胞外基质（ECM）降解标志物（MMP13、ADAMTS5），并促进COL2a1和SOX9合成，在DMM小鼠模型中有效延缓骨关节炎（OA）进展，为天然药物开发提供新策略。

　　

研究背景

骨关节炎（OA）作为最常见的退行性关节疾病，以关节软骨永久性损伤为特征，其进展与细胞外基质（ECM）稳态破坏和炎症反应过度激活密切相关。传统非甾体抗炎药（NSAIDs）长期使用存在严重副作用，而中药提取物因其多靶点特性展现出独特优势。Pulchinenoside C（PC，又称白头翁皂苷B4）是白头翁中含量最高的三萜皂苷成分，前期研究证实其具有明确抗炎作用，但对其通过经典炎症通路延缓OA进展的机制尚未阐明。

研究方法

研究采用IL-1β诱导的小鼠软骨前体细胞ATDC5炎症模型，通过CCK-8检测细胞活性，qRT-PCR和Western blot分析炎症因子（iNOS、COX-2）及ECM相关基因（COL2a1、SOX9、MMP13、ADAMTS5）表达，免疫荧光观察p65核转位。体内实验通过内侧半月板失稳（DMM）手术构建C57BL/6小鼠OA模型，Micro-CT评估骨微结构，苏木精-伊红（H&E）和番红O固绿染色进行组织学评分，并结合免疫组化分析关键蛋白表达。采用Amber24软件对PC与AKT（PDB:1UNQ）、p65（PDB:2O61）的相互作用进行100 ns分子动力学（MD）模拟。

核心发现

1. 抗炎与ECM保护作用：PC（1-5 μM）剂量依赖性抑制IL-1β诱导的iNOS、COX-2 mRNA表达（降低50%-70%），使TNF-α和IL-6分泌量减少60%以上。高密度培养显示PC显著增强软骨细胞聚集体中蛋白聚糖的甲苯胺蓝染色强度（p<0.01），同时上调COL2a1和SOX9表达2-3倍，下调MMP13和ADAMTS5达40%-50%。

2. 信号通路调控机制：

   • NF-κB通路：PC阻断IκBα降解，抑制p65磷酸化（Ser536位点），使核内p65含量降低55%，荧光染色显示p65核转位减少80%。

   • PI3K/AKT通路：PC使p-PI3K和p-AKT（Thr308）水平下降40%-60%，且MD模拟显示PC与AKT结合自由能（-43.96 kcal/mol）强于p65（-32.81 kcal/mol），关键结合残基为GLN81和ARG88。

3. 体内疗效验证：DMM模型小鼠经PC（10 mg/kg）干预8周后，OARSI评分降低50%，Micro-CT显示骨体积分数（BV/TV）提升25%，免疫组化证实关节软骨中p-AKT和p-p65阳性细胞减少60%，SOX9表达恢复至正常组80%，效果优于阳性药塞来昔布。

研究意义

该研究首次系统阐明PC通过"PI3K/AKT→NF-κB"轴双重调控延缓OA进展的分子机制。MD模拟揭示PC优先结合AKT的变构位点，为设计特异性抑制剂提供结构基础。相较于NSAIDs，PC在保护软骨特异性转录因子SOX9方面表现更优，且脏器毒性实验（心、肝、肾组织切片）未显示明显副作用，具备临床转化潜力。未来研究可优化给药途径（如关节腔注射），并探索其对软骨-骨代谢微环境的整体调控网络。