FTO的下调通过擦除PDP2的m6A甲基化加重肥胖相关的骨关节炎

Downregulation of FTO aggravates osteoarthritis with obesity by erasing m6A methylation of PDP2

作者信息Xu-Ying Sun, Jing-Yue Su, Xin Chen, Yi-Xin Yang, Sheng-Wu Yang, Chun-Wu Zhang, Yu-Sheng Li, Jian Xu, Zhen-Han Deng
PMID42502479
发布时间2026
DOI10.1016/j.mmr.2026.100054

实验完整度

高

包含患者样本、动物模型、原代细胞及MeRIP-Seq等多个独立证据层级,并进行了功能验证(如基因敲除、过表达、药物抑制)和机制验证(如RIP、RNA-Seq)。

主要模型

原代小鼠软骨细胞 高脂饮食(HFD)喂养小鼠模型 HFD联合DMM手术小鼠模型 软骨特异性FTO敲除(FTO cKO)小鼠

重点核对

HFD饲料脂肪含量60% kcal(M10160, Moldiets),NCD饲料脂肪含量9.4% kcal PA浓度200 μmol/L,IL-1β浓度5 ng/ml,处理24小时 DMM手术在小鼠12周龄时进行,术后继续HFD 8周 FTO抑制剂FB23关节腔注射剂量3 mg/kg,每周一次,持续7周 siRNA序列:FTO 5'-CAACAGGCACCTTGGATTA-3'

摘要

背景:骨关节炎(OA)是目前最常见的与年龄相关的退行性关节疾病,但缺乏改善病情的治疗方法。本研究旨在阐明脂肪量与肥胖相关基因(FTO)在由高脂饮食(HFD)和HFD联合不稳定内侧半月板(DMM)手术诱导的OA发病中的关键作用及潜在机制,并确定两者在OA发病中的协同作用。方法:建立单独HFD喂养和HFD喂养联合DMM手术的小鼠模型。用棕榈酸(PA)和白细胞介素-1β(IL-1β)处理原代小鼠软骨细胞,模拟脂毒性和炎症。通过遗传、腺病毒或药理学方法调节FTO表达。下游丙酮酸脱氢酶磷酸酶2(PDP2)和YTH N6-甲基腺苷RNA结合蛋白2(YTHDF2)通过siRNA或过表达质粒类似地操纵;在体内应用腺病毒介导的Pdp2敲低/过表达。机制研究包括RNA测序(RNA-Seq)和甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-Seq)。结果:结果显示,肥胖OA患者和小鼠模型的软骨中FTO表达降低。在遗传、腺病毒或药理学诱导的FTO抑制下,HFD喂养和HFD+DMM小鼠的OA进展加剧。机制上,Fto敲低通过YTHDF2以m6A依赖性方式下调PDP2水平。Pdp2敲低加剧了HFD喂养和HFD+DMM小鼠的OA进展,而PDP2过表达显著减轻了软骨退变。此外,YTHDF2过表达逆转了Fto敲低在脂质沉积和软骨退变中的作用。结论:我们的研究确定FTO的下调对肥胖OA具有关键作用。FTO通过调节PDP2活性驱动疾病进展,YTHDF2介导FTO对PDP2的m6A修饰。靶向FTO/YTHDF2/PDP2轴为OA治疗提供了有前景的治疗潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
FTO在肥胖相关骨关节炎发病中的作用及其下游分子机制是什么?
核心机制
FTO通过去甲基化Pdp2 mRNA上的m6A修饰,减少YTHDF2介导的Pdp2 mRNA降解,从而维持PDP2表达,抑制脂质沉积和软骨退变。
主要证据
临床软骨样本中FTO表达与BMI负相关;Fto敲低/抑制加剧HFD和HFD+DMM小鼠软骨退变;MeRIP-Seq和RNA-Seq确定Pdp2为FTO靶点;RIP证实FTO与Pdp2 mRNA结合;PDP2过表达逆转FTO敲低效应。
研究意义
靶向FTO/YTHDF2/PDP2轴可能成为治疗肥胖相关OA的潜在治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本分析

评估OA患者软骨中FTO和PDP2的表达及其与BMI的相关性。

收集33例OA患者软骨样本,按BMI分为<27和≥27 kg/m2两组,通过免疫组化染色检测FTO和PDP2表达,并进行相关性分析。

2

体内动物模型建立

建立HFD和HFD+DMM小鼠模型,模拟肥胖相关OA。

8周龄雄性小鼠喂食HFD或NCD 4周,于12周龄行DMM或假手术,术后继续相应饮食8周,20周龄处死。

3

细胞模型建立

用PA和IL-1β处理原代软骨细胞,模拟脂毒性和炎症环境。

从5日龄小鼠膝关节软骨分离原代软骨细胞,使用200 μmol/L PA和5 ng/ml IL-1β处理24小时。

4

FTO功能调控

验证FTO敲低或过表达对软骨细胞和动物模型的影响。

使用siRNA敲低FTO,质粒过表达FTO;体内使用Ad-shFTO敲低或FB23药理学抑制,并建立FTO cKO小鼠。

5

下游靶点鉴定

通过MeRIP-Seq和RNA-Seq鉴定FTO的靶基因。

在si-FTO转染的软骨细胞中进行MeRIP-Seq,与已发表的RNA-Seq数据取交集,确定Pdp2为候选靶基因。

6

机制验证

验证FTO通过m6A修饰和YTHDF2调控PDP2表达。

通过RIP检测FTO与Pdp2 mRNA结合,突变m6A位点(A1256T)评估功能影响;敲低YTHDF2观察对PDP2及软骨细胞表型的影响。

7

功能恢复实验

验证PDP2过表达能否逆转FTO敲低或FTO cKO小鼠的软骨退变。

在FTO cKO小鼠关节腔注射Ad-PDP2,评估软骨损伤、脂质沉积和凋亡情况。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
高脂饮食MoldietsM10160
正常饮食KeaoXieli Feed Co., Ltd.1016706714625204224
FB23----
Brequinar----
他莫昔芬AladdinT137974
DMEM/F12培养基GibcoC11330500BT
胎牛血清NEWZERUMFBS-S500
Lipofectamine 3000转染试剂----
Opti-MEM培养基----
胰蛋白酶----
II型胶原酶----
TRIzol试剂TaKaRa9108
抗m6A抗体MilliporeABE572
甘油三酯ELISA试剂盒BeyotimeS0219S
IL-1β ELISA试剂盒BosterEK0411
番红O/固绿染色试剂盒ServiceBioG1053
TUNEL染色试剂盒MedChemExpressHY-K1079
DAPIBosterAR1177
MMP13抗体Proteintech18165-1-AP
FTO抗体Proteintech27226-1-AP
PDP2抗体AbclonalA17190
II型胶原抗体Santa Cruzsc-52658
聚集蛋白聚糖抗体Proteintech13880-1-AP
EVOS AUTO显微镜Invitrogen--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
GraphPad Prism软件Graphpad Software Inc.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别、周龄、饮食类型及脂肪含量、DMM手术时间及持续时间、每组样本量。
阅读提示:Materials and methods - Animal model
细胞模型
软骨细胞来源(新生小鼠日龄)、消化酶浓度及时间、PA和IL-1β浓度及处理时间。
阅读提示:Materials and methods - Primary chondrocytes culture, Figure 1a legend
FTO敲低/抑制
siRNA序列及转染浓度、腺病毒注射剂量及时间、FB23剂量及给药方式。
阅读提示:Materials and methods - Small interfering RNA and plasmid transfections, 2.2, Figure 2c legend
机制验证
MeRIP-Seq样本处理、m6A位点突变(A1256T)、RIP实验条件。
阅读提示:Materials and methods - MeRIP sequencing, Results 3.3, Figure 6e legend
统计方法
统计检验方法、重复次数、显著性水平。
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis