单细胞RNA测序分析鉴定铁死亡软骨细胞簇并揭示TRPV1作为骨关节炎的抗铁死亡靶点

背景：骨关节炎（OA）是最常见的退行性关节疾病，主要以软骨破坏为特征。本研究旨在探讨软骨细胞铁死亡在OA发病机制中的作用、分子特征和潜在治疗靶点。方法：分析了OA患者配对完整和受损软骨中铁死亡标志物（铁和脂质过氧化积累、谷胱甘肽缺失）的表达。对17,638个软骨细胞进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，以验证人OA软骨中铁死亡软骨细胞簇的存在、研究其分子特征并揭示潜在治疗靶点。使用内侧半月板失稳（DMM）诱导的OA模型和叔丁基过氧化氢（TBHP）处理的原代小鼠软骨细胞和人软骨外植体，评估药理学激活瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1）的保护作用。进一步在谷胱甘肽过氧化物酶4（Gpx4）杂合基因敲除小鼠（Gpx4+/−）中研究TRPV1的下游分子机制。发现：人OA软骨受损区域中铁和脂质过氧化浓度以及铁死亡驱动因子的表达显著高于完整软骨。scRNA-seq分析揭示了一个以优先表达铁死亡标志物和基因为特征的软骨细胞簇，即铁死亡软骨细胞簇。综合基因集变异分析揭示TRPV1是人OA软骨中的抗铁死亡靶点。药理学激活TRPV1通过保护软骨细胞免受铁死亡显著减轻了软骨退变。机制上，TRPV1促进GPX4的表达，其抗铁死亡作用在Gpx4+/−小鼠的OA模型中大部分被减弱。解释：TRPV1激活通过上调GPX4保护软骨细胞免受铁死亡并改善OA进展。