酸敏感离子通道1a通过钙/钙调蛋白依赖的铁死亡加重椎间盘退变

Acid-sensing ion channel 1a contributes to the calcium/calmodulin-dependent ferroptosis and aggravates intervertebral disc degeneration.

作者信息Lu-Ping Zhou, Jia-Qi Wang, Liang Kang, Yan-Xiang Hou, Xu Yan, Chen-Hao Zhao, Chong-Yu Jia, Hua-Qing Zhang, Ren-Jie Zhang, Cai-Liang Shen
PMID41558682
期刊Redox Rep
发布时间2026-12
DOI10.1080/13510002.2026.2618396

实验完整度

包含人髓核组织样本、体外细胞实验、转录组测序和体内大鼠模型等多个独立证据层级,并进行了功能验证(过表达/敲低)和机制验证(钙/钙调蛋白通路)。

主要模型

人退变髓核组织 人髓核细胞(pH梯度培养) 大鼠椎间盘穿刺退变模型

重点核对

pH梯度处理(7.1, 6.8, 6.5, 6.2)模拟微环境 ASIC1a抑制剂PcTx1(100 ng/mL)处理 ASIC1a-siRNA和过表达质粒转染 BAPTA-AM(细胞内钙螯合剂)和calmidazolium(钙调蛋白拮抗剂)处理 大鼠模型分组:对照组、乳酸注射组、乳酸+PcTx1组

摘要

目的:酸敏感离子通道1a(ASIC1a)作为细胞外酸传感器,其激活常与年龄相关疾病有关。我们旨在研究ASIC1a在退变髓核组织和髓核细胞铁死亡中的表达模式,并探讨ASIC1a介导的钙内流是否通过钙/钙调蛋白通路在椎间盘退变过程中调节髓核细胞的铁死亡。方法:我们使用髓核组织、髓核细胞和转录组测序研究ASIC1a在椎间盘退变进展中铁死亡的作用和机制。结果:ASIC1a表达升高与人退变髓核组织的铁死亡进展相关。同时,随着人髓核细胞中酸诱导的铁死亡进展,ASIC1a的表达显著增加。此外,转录组分析发现,抑制ASIC1a可减轻细胞外基质降解和铁死亡。我们进一步在体外证实,过表达ASIC1a促进了人髓核细胞的铁死亡和细胞外基质降解。此外,由ASIC1a过表达诱导的髓核细胞铁死亡可通过BAPTA-AM(细胞内钙螯合剂)或卡米达唑(钙调蛋白拮抗剂)处理得到改善。ASIC1a通过钙/钙调蛋白信号介导酸诱导的人髓核细胞铁死亡。体内研究进一步表明,抑制ASIC1a激活通过抑制大鼠模型中的铁死亡而改善椎间盘退变。结论:本研究表明,ASIC1a随着人髓核组织和人髓核细胞铁死亡的进展而增加。酸诱导的ASIC1a上调导致钙水平升高,并部分通过钙/钙调蛋白信号介导髓核细胞的铁死亡。

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
ASIC1a是否在椎间盘退变过程中通过钙/钙调蛋白信号通路调节髓核细胞的铁死亡?
核心机制
ASIC1a在酸性微环境下上调,介导钙内流,激活钙/钙调蛋白信号,导致铁积累、脂质过氧化和铁死亡,从而加重椎间盘退变。
主要证据
人退变髓核组织中ASIC1a表达升高与铁死亡标志物变化相关;体外酸处理诱导髓核细胞铁死亡,ASIC1a敲低或抑制减轻铁死亡,过表达加重铁死亡;BAPTA-AM或calmidazolium逆转ASIC1a过表达效应;大鼠模型中抑制ASIC1a减轻椎间盘退变。
研究意义
研究为椎间盘退变的治疗提供了新的潜在靶点,即抑制ASIC1a介导的钙/钙调蛋白信号通路。

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ASIC1a表达与椎间盘退变和铁死亡的关系

收集人髓核组织,根据Pfirrmann分级分为轻度和重度退变组,通过Western blot、IHC和铁死亡指标检测分析ASIC1a、铁死亡标志物和ECM降解标志物的表达。

2

酸性微环境模拟与铁死亡诱导

验证酸性条件能否诱导髓核细胞铁死亡并检测ASIC1a表达变化

将人髓核细胞在不同pH(7.1, 6.8, 6.5, 6.2)培养基中培养24小时,检测细胞活力、ASIC1a、铁死亡相关蛋白、ROS、MDA、GSH、铁含量等。并用Fer-1验证铁死亡。

3

转录组测序及通路分析

揭示ASIC1a抑制对髓核细胞转录组的影响

对pH 6.5培养的髓核细胞(对照组)和加PcTx1处理的细胞进行RNA-seq,分析DEGs、GSEA、KEGG等通路富集。

4

ASIC1a功能验证(敲低和过表达)

验证ASIC1a对酸诱导铁死亡的功能影响

用siRNA敲低ASIC1a或用质粒过表达ASIC1a,在酸性条件下检测细胞活力、铁死亡相关蛋白、ROS、MMP、MDA、GSH、铁含量等。

5

钙/钙调蛋白通路验证

验证ASIC1a是否通过钙/钙调蛋白信号介导铁死亡

用BAPTA-AM(钙螯合剂)或calmidazolium(钙调蛋白拮抗剂)处理酸诱导或ASIC1a过表达的髓核细胞,检测铁死亡指标和ECM降解。

6

体内大鼠模型验证

验证抑制ASIC1a在体内能否减轻椎间盘退变

通过针刺建立大鼠椎间盘退变模型,注射乳酸或乳酸+PcTx1,六周后通过MRI、组织学染色、Western blot和铁死亡指标评估。

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/F-12培养基Cellmax--
胎牛血清Gibco--
PcTx1MedChemExpressHY-P1411
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
RIPA裂解液BeyotimeP0013
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012S
PVDF膜Millipore--
ASIC1a抗体HUABIOER1803-33
GPX4抗体HUABIOET1706-45
SCL7A11抗体Proteintech32384-1-AP
MMP3抗体HUABIOER1706-77
ADAMTS5抗体HUABIOER1903-32
钙调蛋白抗体HUABIOET1606-46
GAPDH抗体HUABIOET1601-4
细胞增殖毒性检测试剂盒BiosharpBS350A
JC-1检测试剂盒BeyotimeC2003S
Fluo-4 AM钙探针Yeasen Biotechnology40704ES72
DCFH-DA荧光探针BeyotimeS0033S
DAPIBeyotimeC1006
细胞总铁比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K880-M
铁离子检测试剂盒BeyotimeS1066S
谷胱甘肽比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K030-M
丙二醛检测试剂盒BeyotimeS0131S
riboFECT CP转染试剂盒RiboBioR10035.4
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
Checker® pH计Sangon BiotechHI98103
Leica DM6 B荧光显微镜Leica--
多功能酶标仪PE EnSpire--

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
临床样本分析
样本分级标准(Pfirrmann分级)、样本量(12例)
阅读提示:Methods 2.1
细胞培养和酸性处理
pH值、处理时间、HCl浓度、CO2浓度、血清浓度
阅读提示:Methods 2.2
Western blot
抗体稀释比例、蛋白上样量
阅读提示:Methods 2.3
细胞活力检测
CCK-8试剂盒、孵育时间
阅读提示:Methods 2.4
转录组测序
处理条件(pH 6.5加或不加PcTx1)、测序平台
阅读提示:Methods 2.9
体内动物实验
大鼠品系、月龄、分组、注射剂量和体积、观察时间
阅读提示:Methods 2.11