《Free Radical Biology and Medicine》：Dihydrolipoic Acid Suppresses Ferroptosis in Chondrocytes to Ameliorate the Progression of Osteoarthritis by Modulating the FOXO1/TXNIP Signaling Pathway
编辑推荐：
DHLA通过抑制铁死亡和调节FOXO1/TXNIP信号通路缓解骨关节炎进展。
陈一涛|方家伟|周志国|马海伟|刘世杰|赖和焕|卢亚宏|白宇|胡星宇|陈振中|刘飞军|何登伟
温州医科大学第五附属医院，浙江省丽水市市中心医院，中国丽水市国仓路289号
摘要
背景
骨关节炎（OA）是一种常见的退行性关节疾病，目前尚缺乏有效的治疗策略来减缓其进展。本研究旨在探讨二氢硫辛酸（DHLA）在抑制软骨细胞铁死亡（ferroptosis）和缓解OA进展中的功能及其潜在机制。
方法
小鼠原代软骨细胞暴露于IL-1β以诱导铁死亡，并在体外用DHLA处理，随后评估与铁死亡相关的标志物以及软骨细胞合成和分解的指标。通过计算机网络分析和实验验证进一步研究了DHLA在OA中的治疗机制。随后通过手术破坏内侧半月板建立小鼠OA模型，然后进行DHLA治疗。通过微CT和组织学分析评估DHLA在OA小鼠中的治疗效果。
结果
DHLA抑制了IL-1β诱导的软骨细胞内活性氧、Fe2+、脂质过氧化和丙二醛水平的升高，同时减轻了谷胱甘肽的消耗以及GPX4和SLC7A11的水平。此外，DHLA还减轻了IL-1β诱导的蛋白多糖分泌减少以及Collagen II、Aggrecan和SOX9水平的降低，并抑制了MMP13、MMP3和ADAMTS5的上调。进一步的研究表明，DHLA改善了IL-1β诱导的FOXO1表达下调和TXNIP表达上调的情况。DHLA的保护作用被特定的FOXO1抑制剂AS1842856所消除，而这种抑制作用被特定的TXNIP抑制剂SRI-37330所逆转。在体内实验中，DHLA减轻了DMM手术诱导的OA模型小鼠的骨赘形成和软骨退化。此外，DHLA还抑制了MMP13和TXNIP的上调，以及关节软骨中Collagen II、GPX4和FOXO1的下调。
结论
DHLA通过FOXO1/TXNIP信号通路抑制软骨细胞的铁死亡，从而缓解OA的进展，为OA的治疗提供了一种潜在策略。
引言
骨关节炎（OA）是一种常见的退行性关节疾病，其特征是关节软骨的破坏[1]，是导致慢性疼痛和身体残疾的主要原因[2]。全球约有3亿人患有OA[3]，给公共卫生系统带来了巨大压力。然而，由于其发病和进展机制的高度复杂性，有效的药物干预措施仍然有限。因此，开发能够缓解OA症状并减缓疾病进展的创新治疗药物至关重要。
关节软骨主要由细胞外基质（ECM）和软骨细胞组成[4]。软骨细胞是关节软骨中唯一的细胞类型，在维持关节的正常生理结构和功能中起着关键作用[5]。软骨细胞的死亡在OA的发病和发展中起着重要作用[6]。在OA条件下，软骨细胞中发现了多种形式的细胞死亡，包括铁死亡、焦亡（pyroptosis）、自噬（autophagy）和凋亡（apoptosis）[7]、[8]、[9]。铁死亡是由Dixon等人在2012年首次提出的，是一种依赖铁的程序性细胞死亡形式，在形态学、生物化学和遗传学上与其他已知的细胞死亡机制不同[10]、[11]、[12]。研究表明，IL-1β可以诱导软骨细胞发生铁死亡，而抑制铁死亡可以增强软骨细胞的存活能力并促进软骨基质的合成[13]、[14]。此外，向关节内注射铁死亡抑制剂可以改善OA小鼠的软骨损伤[15]。因此，保护软骨细胞免受铁死亡是管理OA的一种可行方法。
二氢硫辛酸（DHLA）是α-硫辛酸（ALA）的还原形式，能有效减轻氧化应激并具有强大的抗氧化特性[16]。此外，DHLA已被证明可以抑制铁死亡[17]。然而，目前尚不清楚DHLA是否可以通过保护软骨细胞免受铁死亡来抑制OA的进展。在我们的研究中，我们探讨了DHLA的抗铁死亡作用及其潜在机制。研究结果表明，DHLA可以抑制软骨细胞中的铁死亡并减缓OA的进展。这些发现为开发治疗OA的新药物提供了新的、可行的思路。
部分内容片段
原代软骨细胞的分离和培养
软骨细胞来自3天大的C57BL/6小鼠的膝关节。在仔细解剖膝关节软骨并将其切成小块后，对小鼠实施安乐死，然后用0.25%的胶原酶II（#MB2665，MeilunBio）进行8小时的消化处理。通过细胞过滤器（#FSTR070，Beyotime）过滤后，通过离心获得原代软骨细胞。细胞在添加了10%胎牛血清的DMEM/F12培养基（#11330032，Gibco）中培养
DHLA在体外抑制IL-1β诱导的软骨细胞铁死亡
DHLA的化学结构如图1A所示。我们首先评估了DHLA对软骨细胞的细胞毒性。结果表明，DHLA在浓度低于200 μM时没有细胞毒性，且在50 μM和100 μM时促进了软骨细胞的增殖（图1B）。接下来，我们研究了DHLA在IL-1β（10 ng/mL）刺激下对软骨细胞存活率的影响。结果显示，IL-1β处理48小时后软骨细胞的存活率显著降低；
讨论
OA是一种以软骨进行性退化为特征的退行性关节疾病，其潜在的病理机制尚未完全阐明。目前的OA治疗策略主要旨在缓解症状而非改变疾病进展。对于晚期患者，关节置换手术仍然是一个可行的选择；然而，该手术受到假体寿命有限和成本高昂等限制[25]。因此，开发
结论
总之，我们的研究结果表明，DHLA通过靶向调节FOXO1/TXNIP信号通路有效抑制OA进展过程中的软骨细胞铁死亡，从而减缓疾病进展。这项研究加深了人们对DHLA在OA治疗中药理机制的理解，发现了新的治疗靶点，为未来的研究奠定了基础，并突显了这项工作在推进OA治疗方面的独特价值。
作者贡献声明
马海伟：可视化、监督、方法学、研究、数据分析。赖和焕：数据分析、概念化。刘世杰：写作-审稿与编辑、验证、监督、软件使用、方法学、数据分析。白宇：验证、监督、软件使用、方法学、数据分析。卢亚宏：写作-审稿与编辑、验证、监督、软件使用、方法学、数据分析。陈振中：写作-审稿与编辑、写作-
数据可用性声明
作者声明所有支持数据均包含在文章中或可根据合理要求获取。
利益冲突声明
我们声明与任何个人或组织（包括期刊预审）没有可能不恰当地影响我们工作的财务或个人关系。此外，我们与任何产品、服务或公司均无可能影响本文观点或审稿的专业或个人利益。
资助
本研究得到了丽水市重点研发项目（编号：2023zdyf18）的财政支持。
利益冲突声明
我们声明与任何个人或组织（包括期刊预审）没有可能不恰当地影响我们工作的财务或个人关系。此外，我们与任何产品、服务或公司均无可能影响本文观点或审稿的专业或个人利益。
