加减羌活胜湿汤通过抑制PI3K/Akt通路相关的铁死亡改善骨关节炎

Modified Qianghuo Shengshi Decoction Ameliorates Osteoarthritis via Inhibiting PI3K/Akt Pathway-Related Ferroptosis.

作者信息Chen Zhuang, Enli Li, Wen-Kai Li, Xiaojuan Geng, Chenxuan Hong, Yu Pan, Lei Yang
PMID40586853
发布时间2025-07
DOI10.1111/jcmm.70691

实验完整度

包含体外软骨细胞实验(活力、增殖、凋亡、ECM分泌、铁死亡表型)、体内DMM小鼠模型(Micro-CT、组织学、IHC)及分子对接和网络药理学分析。

主要模型

小鼠原代软骨细胞 IL-1β诱导的软骨细胞炎症模型 DMM手术诱导的OA小鼠模型

重点核对

MQSD含药血清的制备及浓度(0%、5%、10%、20%、50%) IL-1β浓度(10 ng/mL)处理时间(24 h) Erastin(1 μM)和Ferrostatin-1(1 μM)处理 LY294002浓度(20 μM)和Recilisib浓度(10 μM) 体内MQSD剂量(0.14、0.28、0.56 g/kg)及给药时间(4周)

摘要

加减羌活胜湿汤(MQSD)是一种中药复方,临床上用于缓解骨关节炎(OA)症状。然而,其确切的分子作用尚不完全清楚。本研究旨在阐明MQSD阻碍OA进展的分子机制。采用高效液相色谱法(HPLC)描绘MQSD的化学特征。CCK‐8实验测定MQSD在有无IL‐1β情况下对软骨细胞活力的影响。EDU和Annexin V‐FITC实验分别评估软骨细胞增殖和凋亡。阿尔新蓝染色探测软骨细胞分泌的细胞外基质(ECM)。利用网络药理学确定疾病靶点,同时在Erastin或Ferrostatin‐1处理下,通过多种实验评估铁死亡相关的软骨细胞表型。进行IHC、qRT‐PCR和western blot分析以确定MQSD的细胞效应。Micro‐CT和番红O固绿染色提供膝关节形态和软骨完整性的见解。分子对接评估MQSD活性化合物与PI3K/Akt/GPX4的结合亲和力。MQSD促进软骨细胞增殖,防止凋亡,并增强活力。它进一步调节软骨细胞内的ECM输出和合成代谢与分解代谢比率。通过网络药理学,确定与PI3K/Akt通路相关的铁死亡至关重要。预先应用MQSD可提高GSH/GSSG比值和线粒体密度,同时降低软骨细胞中的Fe2+水平、ROS和脂滴积累。此外,MQSD激活GPX4并抑制p‐AKT水平。分子对接研究证实MQSD的关键成分与PI3K/Akt/GPX4通路组件之间存在强烈相互作用。通过PI3K/Akt通路调节铁死亡,MQSD延缓OA进展。

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
探究MQSD对骨关节炎(OA)的治疗潜力及其延缓OA进展的分子机制。
核心机制
MQSD通过抑制PI3K/Akt信号通路,上调GPX4表达,抑制软骨细胞铁死亡,从而延缓OA进展。
主要证据
体外实验显示MQSD可提高软骨细胞活力、促进增殖、抑制凋亡,并调节铁死亡相关指标(降低MDA、铁离子、ROS,提高GSH/GSSG比值和线粒体数量);体内DMM小鼠模型显示MQSD可改善关节形态和软骨完整性,IHC显示Col2上调、MMP13下调、p-Akt下调、GPX4上调。
研究意义
研究为MQSD治疗OA的机制提供了初步见解,并为其临床应用提供了重要方向。

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

MQSD质量控制与化学成分分析

确定MQSD的主要活性成分及其含量,确保批次一致性。

采用HPLC分析MQSD提取物,鉴定出6种主要化合物(Cimicifugoside、Compound Glycyrrhizin、5-Hydroxymethylfurfural、Osthole、Notopterol、Oxypeucedan hydrate),并测定其含量。

2

体外软骨细胞活力与功能检测

评估MQSD对IL-1β诱导的软骨细胞活力、增殖、凋亡及ECM分泌的影响。

用不同浓度梯度的MQSD含药血清处理软骨细胞,通过CCK-8、EDU、Annexin V-FITC和阿尔新蓝染色分别检测细胞活力、增殖、凋亡和ECM分泌。

3

铁死亡表型验证

检测MQSD对软骨细胞铁死亡相关指标的影响,并验证与铁死亡诱导剂和抑制剂的关系。

在IL-1β、Erastin或Ferrostatin-1处理下,检测MDA、Fe2+/3+、GSH/GSSG、ROS、脂滴积累和线粒体数量,并通过qRT-PCR和Western blot检测相关基因和蛋白表达。

4

机制验证:PI3K/Akt通路

验证MQSD是否通过抑制PI3K/Akt通路来抑制软骨细胞铁死亡。

使用PI3K/Akt激动剂Recilisib和抑制剂LY294002处理软骨细胞,检测细胞活力、铁死亡相关指标及Akt、p-Akt、GPX4的表达。

5

体内动物实验

验证MQSD在体内对OA进展的改善作用及其机制。

建立DMM小鼠OA模型,分组给予不同剂量MQSD灌胃,通过Micro-CT、番红O固绿染色和IHC评估关节形态、软骨完整性及Col2、MMP13、p-Akt、GPX4表达。

6

分子对接

预测MQSD活性成分与PI3K/Akt/GPX4通路蛋白的结合亲和力。

使用AutoDock Vina对5-Hydroxymethylfurfural、Oxypeucedan hydrate、Cimicifugoside、Notopterol与PI3KCD、AKT1、GPX4进行分子对接,评估结合能。

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
胎牛血清CellMaxSa211.02
DMEM/F12培养基CellMaxCGM104.05
白细胞介素-1βMedChemexpressHY-P70586
Ferrostatin-1MedChemexpressHY-100579
ErastinMedChemexpressHY-15763
LY294002MedChemexpressHY-10108
RecilisibMedChemexpressHY-101625
抗Col2抗体Abcamab34712
抗MMP13抗体Abcamab39012
抗GPX4抗体Abcamab125066
抗AKT抗体Proteintech10176-2-AP
抗p-AKT抗体Proteintech28731-1-AP
CCK-8试剂盒BiossBA00208
EdU-647细胞增殖检测试剂盒Epizyme BiotechCX004
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1
铁比色检测试剂盒Applygen TechnologiesE1042
MitoTracker Red CMXRosBeyotime BiotechnologyC1049B
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC1062L
ROS检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
改良番红O固绿染色试剂盒(骨)SolarbioG1371
阿尔新蓝染色试剂盒SolarbioG1560
脂质荧光染色试剂盒(尼罗红法)SolarbioG1264

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
细胞培养
原代软骨细胞来源(C57BL/6小鼠膝关节)、分离方法(0.25%胰蛋白酶、0.2% II型胶原酶消化)、培养条件(DMEM/F12+10%FBS+1%抗生素)
阅读提示:Materials and Methods 2.2
细胞活力检测
细胞密度(1×10^4细胞/孔)、MQSD含药血清浓度(0%-50%)、处理时间(12-48小时)、IL-1β浓度(10 ng/mL)
阅读提示:Materials and Methods 2.3, Results 3.2, Figure 2
铁死亡表型检测
Erastin浓度(1 μM)、Ferrostatin-1浓度(1 μM)、检测指标(MDA、Fe2+/3+、GSH/GSSG、ROS、线粒体、脂滴)
阅读提示:Materials and Methods 2.7-2.12, Results 3.4, Figures 4-6
机制验证
LY294002浓度(20 μM)、Recilisib浓度(10 μM)、检测Akt/p-Akt/GPX4表达
阅读提示:Results 3.5, Figures 7-8
体内动物实验
动物品系(C57BL/6小鼠)、OA模型(DMM手术)、给药剂量(0.14、0.28、0.56 g/kg)、给药频率(每日两次)、持续时间(4周)
阅读提示:Materials and Methods 2.16-2.17, Results 3.6, Figures 9-10