Erianin 通过激活 GPX4/STING 信号通路保护软骨细胞免受 IL-1β 诱导的氧化应激和铁死亡,在骨关节炎中发挥作用

Erianin protects chondrocytes against IL-1β-induced oxidative stress and ferroptosis by activating GPX4/STING signaling in osteoarthritis.

作者信息Cuiyu Li, Wei Jian, Shuai Lu, Yun Wang, Chao Fang
PMID41533098
发布时间2026-01-14
DOI10.1007/s00011-025-02162-w

实验完整度

包含体外细胞实验(IL-1β诱导、铁死亡诱导/抑制)、蛋白检测(Western blot、免疫荧光)及体内DMM小鼠模型验证,并进行了分子对接与CETSA机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠原代软骨细胞 DMM手术诱导的OA小鼠模型

重点核对

原代软骨细胞分离自C57BL/6J小鼠,使用0.25%胰蛋白酶和0.2%胶原酶II消化,培养于含10%FBS的DMEM,使用P0-P5代细胞 IL-1β浓度为10 ng/mL,Eri处理浓度10、50、100 nM Erastin浓度10 μM,Fer-1浓度8 μM,RSL3浓度5 μM DMM术后1周开始每周关节腔注射1 mg/kg Eri、1 mg/kg RSL3或联合给药,持续10周 使用CCK-8、EDU、Western blot、免疫荧光、ROS染色、流式细胞术等检测方法

摘要

背景:Erianin (Eri) 以其镇痛和解热特性而闻名。本研究聚焦于 Eri 对软骨细胞活力、炎症细胞因子产生、细胞外基质 (ECM) 降解和铁死亡的影响,这些是软骨疾病的关键因素。方法:通过 destabilization of medial meniscus (DMM) 诱导小鼠骨关节炎 (OA) 模型。用不同浓度的 Eri 处理软骨细胞,并暴露于 IL-1β 以模拟疾病条件。使用 erastin (Era) 诱导软骨细胞发生铁死亡,并使用 Fer-1 抑制铁死亡,以与 Era 结合形成干预对照组,并探讨协同效应。使用 CCK-8 分析、EDU 实验、Western blot、免疫荧光、ROS 染色和流式细胞术评估 Eri 对细胞活力、增殖、炎症反应、ECM 降解和铁死亡的影响。还采用 Cellular Thermal Shift Assay (CETSA) 来确认 Eri 存在下 GPX4 和 STING 的直接结合和热稳定性。结果:研究结果表明,Eri 在一定浓度下不显示细胞毒性作用,并且实际上可以增强软骨细胞的增殖和活力。它还减少了炎症细胞因子和 ECM 降解产物的产生,表明其对软骨损伤具有保护作用。此外,发现 Eri 抑制软骨细胞铁死亡,可能通过激活 GPX4/STING 信号通路实现。分子对接结合 CETSA 证实 Eri 增强了 GPX4 和 STING 的热稳定性,表明对这种关键酶具有稳定作用。在 DMM 小鼠模型中,Eri 显著减轻了软骨退变并改善了软骨细胞功能,表现为骨赘形成和软骨下骨硬化的减少。Eri 可以单独发挥作用,或与铁死亡诱导剂 erastin (Era) 和铁死亡抑制剂 Ferrostatin-1 (Fer-1) 联合使用。通过抑制脂质过氧化、调节细胞增殖和细胞外基质降解,它对 IL-1β 诱导的软骨细胞铁死亡发挥干预作用。此外,当与 Fer-1 联合使用时,它在逆转铁死亡相关损伤方面具有协同增强作用。结论:Eri 通过抑制软骨细胞铁死亡并保护 ECM 降解和炎症反应,在治疗 OA 方面显示出有前景的治疗潜力。

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
Erianin是否通过调节GPX4/STING信号通路抑制软骨细胞铁死亡,从而减轻骨关节炎中的软骨退变?
核心机制
Erianin激活GPX4/STING信号通路,增强GPX4和STING的稳定性,抑制铁死亡,从而保护软骨细胞免受氧化应激和ECM降解。
主要证据
体外实验显示Eri抑制IL-1β诱导的炎症、ECM降解和铁死亡,CETSA和分子对接证实Eri与GPX4和STING结合;DMM小鼠模型中Eri减轻软骨退变和骨赘形成,并改善相关蛋白表达。
研究意义
Erianin作为治疗骨关节炎的潜在药物候选,通过抑制软骨细胞铁死亡和ECM降解,为OA治疗提供新策略。

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

原代软骨细胞分离与培养

获得用于体外实验的小鼠软骨细胞模型。

从C57BL/6J小鼠关节软骨组织分离细胞,使用0.25%胰蛋白酶和0.2%胶原酶II消化,培养于含10%FBS的DMEM。

2

细胞活力与增殖检测

评估Eri对软骨细胞活力与增殖的影响。

使用CCK-8和EDU实验检测不同浓度Eri处理后的细胞活力和增殖。

3

IL-1β诱导炎症与ECM降解模型

模拟OA炎症环境,评估Eri对炎症和ECM降解的影响。

软骨细胞用IL-1β处理,并联合不同浓度Eri,检测炎症因子和ECM相关蛋白表达。

4

铁死亡诱导与抑制实验

验证Eri对IL-1β诱导的软骨细胞铁死亡的影响及与Fer-1的协同作用。

使用erastin诱导铁死亡,Fer-1抑制铁死亡,Eri单独或联合处理,检测ROS、脂质过氧化、铁离子水平及铁死亡标志物。

5

机制验证:GPX4/STING通路

探究Eri是否通过GPX4/STING通路抑制铁死亡。

使用TEM观察线粒体形态,分子对接和CETSA检测Eri与GPX4/STING的结合,Western blot和免疫荧光检测通路蛋白表达,并使用sh-GPX4和Oe-STING进行功能验证。

6

体内DMM小鼠模型验证

验证Eri在体内对OA的改善作用。

通过DMM手术建立OA小鼠模型,术后注射Eri、RSL3或联合给药,通过micro-CT、组织学染色和免疫组化评估软骨退变和铁死亡相关指标。

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培养基Thermo--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
胰蛋白酶Sigma-Aldrich--
II型胶原酶Sigma-Aldrich--
ErianinMedChemExpressHY-N0517
Ferrostatin-1Selleck.cnS7243
ErastinSelleck.cnS7242
RSL3MedChemExpressHY-100218A
CCK-8试剂盒Beyotime--
EdUMedChemExpressHY-118411
DAPIInvitrogen--
Triton X-100----
牛血清白蛋白Sigma AldrichA3059
荧光素标记的山羊抗兔IgG抗体Sigma AldrichSAB370023
RIPA裂解液----
PMSF----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Bio-Rad--
ECL化学发光试剂盒Beyotime--
TBSTMedChemExpressHY-K1027
抗iNOS抗体MedChemExpressHY-P80725
抗COX2抗体MedChemExpressHY-P86578
抗IL-6抗体MedChemExpressHY-P80189
抗TNF-α抗体MedChemExpressHY-P80914
抗II型胶原抗体MedChemExpressHY-P81047
抗聚集蛋白聚糖抗体MedChemExpressHY-P81088
抗MMP13抗体MedChemExpressHY-P83398
抗ADAMTS-5抗体MedChemExpressHY-P81193
山羊抗小鼠IgG H&LMedChemExpressHY-P87169
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒Sigma AldrichMAK568
总超氧化物歧化酶检测试剂盒(NBT法)Beyotime Biotechnology--
细胞亚铁离子比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K881-M
DCFH-DAMedChemExpressHY-118411
C11 BODIPYMedChemExpressHY-D1301
FerroOrange荧光探针DojindoF374
锇酸----
环氧树脂包埋剂Sigma Aldrich45345
H&E染色试剂盒BeyotimeC0105S
番红O-快绿染色试剂盒BeyotimeC0621S
HRP标记的山羊抗兔二抗Sigma AldrichA9044

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
原代软骨细胞培养
小鼠品系C57BL/6J;消化酶0.25%胰蛋白酶和0.2%胶原酶II;消化时间4小时;培养条件DMEM含10%FBS、青霉素、链霉素,37°C,5% CO2;细胞代数P0-P5
阅读提示:Material and methods, Isolation and culture of primary chondrocytes
细胞活力与增殖检测
Eri浓度(10,50,100 nM);处理时间24和48 h;CCK-8检测波长450 nm;EdU孵育时间2 h;DAPI染色60 s
阅读提示:Material and methods, Cell viability assay and EDU assays; Results, Eri promotes chondrocyte viability and proliferation
IL-1β诱导炎症与ECM降解模型
IL-1β浓度10 ng/mL;Eri处理浓度(10,50,100 nM);联合处理时间1 h;检测蛋白Collagen II, Aggrecan, MMP13, ADAMTS5, iNOS, COX2, IL-6, TNF-α
阅读提示:Results, Eri reduced the production of inflammatory cytokines...; Figure legends Fig.1
铁死亡诱导与抑制实验
Erastin浓度10 μM;Fer-1浓度8 μM;RSL3浓度5 μM;Eri浓度100 nM;处理时间24 h;检测ROS (DCFH-DA), lipid-ROS (C11-BODIPY), Fe2+ (FerroOrange), MDA, SOD
阅读提示:Material and methods, Assessment of intracellular ROS...; Results, Eri inhibits IL-1β-induced ferroptosis...; Figure legends Fig.2 and Fig.3
DMM小鼠模型
小鼠周龄8周,性别雄性;每组数量6只;DMM手术;术后1周开始给药,每周1次;给药剂量1 mg/kg Eri或RSL3或联合;疗程10周;micro-CT扫描参数电压46 kV,电流75 uA,层厚9 μm
阅读提示:Material and methods, Animal model and in vivo experiments; Figure legends Fig.5