浙江
铁稳态在关节软骨健康中起着积极的作用。铁过量或铁超载可诱导软骨细胞氧化应激损伤和铁死亡细胞死亡，促进膝骨关节炎(KOA)。然而，迄今为止，很少有有效的药物治疗铁超载引起的KOA (IOKOA)。中草药为治疗骨质疏松等骨代谢疾病的药物选择提供了丰富的资源。生物茶素A (Biochanin A, BCA)是一种从黄芪中分离得到的新型生物活性多功能天然化合物，具有保护骨质流失的作用。然而，BCA在治疗IOKOA中的作用和机制尚不清楚。
近日，广州中医药大学王海彬团队等多个单位合作，并在Biomed Pharmacother（IF=7.5）中发表，题为“Biochanin A protects against iron overload associated knee osteoarthritis via regulating iron levels and NRF2/System xc-/GPX4 axis”的最新研究成果。该成果以铁死亡为主要的研究机制，揭示一种中药提取物对骨关节炎的作用及调控机制。结果揭示：中药提取物Biochanin A通过调节铁水平通过NRF2/System xc-/GPX4 a轴来预防铁超载相关的膝关节骨关节炎。
研究概要：
目的：
本研究旨在揭示BCA治疗KOA伴铁积累的潜在治疗靶点和机制。
方法：
腹腔注射铁糊精(500 mg/kg)，建立铁超载小鼠模型。通过手术诱导OA，并在手术后8周评估进展。体内采用显微ct和Safranin-O/Fast绿色染色评估OA严重程度。用珀尔氏普鲁士蓝染色评估膝关节和滑膜的铁沉积。然后将柠檬酸铁铵(FAC)给予原代软骨细胞，以评估铁调节剂介导的铁稳态。甲苯胺蓝染色法鉴定体外软骨细胞。采用CCK-8法测定细胞活力。采用Annexin V-FITC/PI法测定细胞凋亡率。细胞内铁水平检测利用钙黄蛋白am试验。荧光密度反映活性氧(ROS)、脂质-ROS和线粒体膜电位。利用RT-qPCR和western blotting检测表达水平。
结果：
铁超载小鼠膝关节显微ct和组织学染色显示软骨降解和铁积累明显增加。BCA可以减少铁沉积，减轻KOA的严重程度。甲苯胺蓝染色和CCK-8检测表明BCA对铁杀伤的软骨细胞有一定的修复作用。铁超载导致细胞凋亡率升高，BCA可改善细胞凋亡率。此外，柠檬酸铁铵(FAC)处理增加了细胞内铁、ROS和脂质ROS含量，但不同浓度BCA处理后恢复了细胞内铁、ROS和脂质ROS含量。JC-1染色显示BCA可减轻铁超载引起的线粒体损伤。
结论：
铁超载在体内和体外均可促进软骨细胞铁死亡。此外，铁超载通过催化ROS生成导致线粒体功能障碍，抑制胶原II的表达，诱导MMP的表达。我们的研究结果表明，BCA可以通过抑制TfR1和促进FPN直接降低细胞内铁浓度，也可以通过Nrf2/system xc-/GPX4信号通路清除自由基，防止脂质过氧化。本研究结果提示BCA调节骨关节炎进展过程中的铁稳态，为骨关节炎的治疗开辟了新的领域。
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