铁死亡通过cGAS-STING/GPX4轴抑制成牙骨质细胞矿化

Ferroptosis inhibits cementoblast mineralization via cGAS-STING/GPX4 axis.

作者信息Tian Wei, Dongyang Li, Jie Zhang, Zhe Zhou, Chunmiao Jiang
PMID41528413
发布时间2026-01-13
DOI10.1186/s40510-026-00607-4

实验完整度

包含体外细胞模型(OCCM-30)和体内小鼠OIIERR模型,并进行了功能验证(STING敲低、Fer-1、H-151)和机制验证(cGAS-STING通路、铁死亡标志物)。

主要模型

小鼠成牙骨质细胞系OCCM-30 小鼠OIIERR模型(C57BL/6小鼠)

重点核对

体外压力加载:2 g/cm2,24小时 STING敲低(sh-STING)和Fer-1(2 µM)处理 体内模型:镍钛螺旋弹簧施加30-50 g力,H-151腹腔注射(200 µL,750 nM,每天,持续2周) 检测指标:RUNX2、OPN、OCN、GPX4、cGAS、p-STING、ROS、Fe2+、MDA、线粒体膜电位、mtDNA泄漏、根吸收体积

摘要

背景:探讨cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡在压力下成牙骨质细胞矿化中的潜在作用,并确定其在正畸诱导的炎性外根吸收(OIIERR)中的参与。方法:将永生化小鼠成牙骨质细胞系(OCCM-30)置于2 g/cm2压力下24小时,建立体外加载模型。Western blot检测与矿化相关的蛋白(RUNX2、OPN、OCN)以及cGAS-STING/GPX4轴的成分。通过测量ROS、Fe2+和MDA水平评估铁死亡。通过线粒体膜电位分析和mtDNA连接评估线粒体损伤。为进一步研究cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡的作用,采用STING敲低和Ferrostatin-1(Fer-1)。在体内,建立OIIERR小鼠模型,并给予STING抑制剂H-151以评估cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡在OIIERR中的参与。结果:压力显著降低RUNX2、OPN、OCN和GPX4的表达,同时增加ROS、Fe2+和MDA水平。观察到线粒体功能障碍,包括膜电位降低和胞质mtDNA泄漏。Western blot分析显示,压力显著上调OCCM-30细胞中cGAS、p-STING、p-TBK1和p-IRF3的表达。敲低STING或Fer-1处理在压力下恢复了矿化。在体内,免疫组织化学染色证实了OIIERR组中cGAS-STING/GPX4轴的激活。值得注意的是,H-151的给药降低了通路相关蛋白的表达,并有效减轻了根吸收。结论:压力通过cGAS-STING/GPX4轴诱导铁死亡,从而抑制成牙骨质细胞矿化。此外,H-151有效抑制小鼠OIIERR。靶向cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡可能作为OIIERR治疗的潜在策略。

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
压力是否通过cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡抑制成牙骨质细胞矿化,并参与OIIERR的发生?
核心机制
压力诱导线粒体损伤和mtDNA泄漏,激活cGAS-STING通路,导致铁死亡(GPX4下调),从而抑制成牙骨质细胞矿化并促进OIIERR。
主要证据
体外OCCM-30细胞中,压力降低矿化蛋白(RUNX2、OPN、OCN)和GPX4,增加ROS、Fe2+、MDA,激活cGAS-STING;STING敲低或Fer-1恢复矿化。体内OIIERR小鼠模型中,H-151抑制通路并减少根吸收。
研究意义
靶向cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡可能成为OIIERR治疗的潜在策略。

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

体外压力加载模型建立及矿化功能检测

验证压力对成牙骨质细胞矿化的影响

对OCCM-30细胞施加2 g/cm2压力24小时,通过EdU、ALP染色、ARS染色、Western blot和qRT-PCR检测矿化相关指标。

2

铁死亡和线粒体损伤检测

检测压力是否诱导铁死亡和线粒体损伤

检测Fe2+、MDA、ROS水平,TEM观察线粒体形态,Western blot检测GPX4、PINK1、Parkin、LC3B、P62。

3

cGAS-STING通路激活验证

验证压力是否通过mtDNA泄漏激活cGAS-STING通路

检测线粒体膜电位、mtDNA泄漏,Western blot检测cGAS、STING、p-STING、TBK1、p-TBK1、p-IRF3。

4

STING敲低或Fer-1处理的功能验证

验证cGAS-STING/GPX4轴介导的铁死亡在压力抑制矿化中的作用

使用sh-STING敲低STING或Fer-1抑制铁死亡,检测GPX4、RUNX2、OPN、OCN表达。

5

体内OIIERR模型建立及H-151干预

验证cGAS-STING/GPX4轴在OIIERR中的作用

建立小鼠OIIERR模型,腹腔注射H-151,通过micro-CT、HE染色、免疫组化评估根吸收和矿化标志物。

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
DMEM-H培养基PricellaPM150210
胎牛血清PricellaPM164210
青霉素-链霉素PricellaPB180120
Mdivi-1MedchemExpressHY-15886
铁死亡抑制剂Fer-1MedchemExpressHY-100579
H-151MedChemExpressHY-112693
抗坏血酸----
地塞米松----
β-甘油磷酸----
BCIP/NBT试剂盒BeyotimeC3206
茜素红S溶液SolarbioG1450
活性氧检测试剂盒ServicebioG1706
细胞亚铁离子比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K881
丙二醛比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K028-M
MitoTracker RedYeasen Biotechnology40741ES50
PicoGreenYeasen Biotechnology12641ES01
JC-1检测试剂盒ElabscienceE-CK-A301
CCCPElabscienceE-CK-A301C
RIPA裂解缓冲液ElabscienceE-BC-R327
RNA-easy提取试剂VazymeR701-01
逆转录试剂盒Accurate BiologyAG11728
SYBR Green qPCR试剂盒Accurate BiologyAG11701
CCK-8试剂盒MedchemExpressHY-K0301
p-STING抗体AbmartTA7416
GPX4抗体Santa Cruzsc-16657
抗原修复液MXBDIG-3009
微型CT扫描仪Bruker Skyscan1267
Mimics软件Materialise--
普鲁士蓝铁染色试剂盒SolarbioG1428
GraphPad Prism 10----
ImageJ--1.53
Image Pro Plus----
镍钛螺旋弹簧Chengdu Star Spring Co., Ltd.--
不锈钢丝----
不锈钢球----
塑料盖----
sh-STING慢病毒GeneChem--
嘌呤霉素----

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
体外细胞培养和压力加载
细胞系:OCCM-30;培养基:DMEM-H + 10% FBS + 1%双抗;压力强度:2 g/cm2;加载时间:24小时;细胞接种密度:2×10^5/孔
阅读提示:Methods: Cell culture, Establishment of the in vitro compressive force loading model
矿化诱导和检测
诱导剂:抗坏血酸(50 µM)、地塞米松(100 nM)、β-甘油磷酸(10 mM);ALP染色时间:7天;ARS染色时间:28天
阅读提示:Methods: Alkaline phosphatase staining, Alizarin red S staining
铁死亡抑制和STING敲低
Fer-1浓度:2 µM;处理时间:24小时;STING shRNA序列:5′-CAACATTCGATTCCGAGATAT-3′;慢病毒感染后筛选:1 µg/mL嘌呤霉素
阅读提示:Methods: Cell transfection, CCK-8, Establishment of the in vitro compressive force loading model
动物模型
动物品系:C57BL/6,雄性,6-8周,18±2 g;分组:4组,每组10只;力值:30-50 g;H-151剂量:200 µL,750 nM,每天腹腔注射,持续2周
阅读提示:Methods: Establishment of a mouse OIIERR model
线粒体功能检测
CCCP浓度:10 µM(阳性对照);MitoTracker Red浓度:200 nM,孵育1小时;PicoGreen浓度:500 ng/mL,孵育15分钟;JC-1染色:37°C 30分钟
阅读提示:Methods: Mitochondrial measurements