胡張-向八基化合物通過抑制鐵死亡(ferroptosis)和炎癥微環境,增強半月板軟骨的修復作用
《Phytomedicine》:Huzhang-Xiangbaji compounds enhance the repair of meniscal cartilage by inhibiting ferroptosis and inflammatory microenvironment
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時間:2026年03月03日
來源:Phytomedicine 8.3
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半月板損傷(MI)治療研究顯示,傳統中草藥復方HZ-XBJ通過抑制PTGS2活性減少軟骨細胞ferroptosis,同時抑制樹突細胞成熟,促進體外和體內軟骨修復。
李杰漢|周佳輝|張戈|丁寧|匡正明|王俊強|劉楠楠|賈桂云|蔣美美|吳思明|楊杰|丁軒|雷志光|聶一雄|張英杰|李倩
中國常德市第一中醫院運動醫學科,415000
摘要
背景
半月板損傷(MI)是一種常見的骨科疾病,目前有效的治療策略仍然有限。傳統治療方法往往效果不佳,而中醫(TCM)在管理半月板損傷方面顯示出令人鼓舞的優勢。在本研究中,我們探討了中藥制劑“虎杖-香巴戟”(HZ-XBJ)化合物治療半月板損傷的療效,以及其促進半月板軟骨修復的潛在機制。
方法
通過體內模型評估了HZ-XBJ化合物對半月板損傷的治療效果。隨后,利用超高效液相色譜-質譜聯用技術結合網絡藥理學構建了化合物-靶點網絡。通過拓撲分析和分子對接確定了關鍵治療靶點(包括PTGS2),并通過表面等離子共振分析和酶抑制實驗進行了驗證。進一步通過一系列體外實驗(包括PTGS2過表達實驗、CCK-8實驗、EdU實驗、qRT-PCR、Western blot和流式細胞術等)探討了其分子機制。
結果
HZ-XBJ化合物顯著增強了軟骨細胞的增殖和膠原蛋白合成,從而在體外和體內促進了軟骨修復。機制上,HZ-XBJ化合物抑制了PTGS2的活性,減少了軟骨細胞中的脂質過氧化和鐵死亡。在抗炎調節方面,HZ-XBJ化合物通過抑制PTGS2減少了PGE2的分泌,進而減弱了樹突狀細胞中的EP4-cAMP/PKA/ERK信號通路的激活,并降低了其成熟度。
結論
HZ-XBJ化合物通過直接抑制PTGS2發揮治療效果,從而防止軟骨細胞鐵死亡并抑制樹突狀細胞成熟,同時減少PGE2的產生。這些發現表明HZ-XBJ化合物是治療半月板損傷的一種新型策略。
引言
半月板作為膝關節的重要纖維軟骨結構,在負荷分布、減震和維持關節穩定性方面起著關鍵作用(Gee和Posner,2021)。膝關節包含內側和外側半月板,主要由纖維軟骨構成,其基質結構高度有序,包含膠原蛋白、蛋白聚糖、糖蛋白和多種細胞成分(Makris等人,2011)。由于其纖維軟骨的特性,半月板比其他致密骨組織更容易受傷。半月板損傷可能涉及前角、后角或本體,并可能逐漸發展為膝關節骨關節炎(Ozeki等人,2021)。這會破壞膝關節的生物力學平衡,加重軟骨磨損,最終導致膠原蛋白和蛋白聚糖的耗竭,從而降低軟骨的緩沖能力(Bhatia等人,2014)。目前治療半月板損傷的方法包括手術和非手術方法。手術干預如半月板移植和關節鏡修復被廣泛使用,但存在相當大的風險,據報道失敗率為14.8%(Costa等人,2022;Shang等人,2025)。非手術選項主要包括非甾體抗炎藥(NSAIDs),雖然可以緩解癥狀,但無法阻止疾病進展。盡管基于干細胞的療法和生物材料支架顯示出較低副作用的治療潛力,但由于成本高昂和轉化效率不足,其臨床應用仍然有限(Hohmann,2023)。因此,開發安全、經濟且臨床效果顯著的新療法變得十分迫切。
幾千年來,中醫在改善全球人類健康方面發揮了重要作用(Liu等人,2025;Tang等人,2008)。在中醫理論中,與軟骨相關的疾病被歸類為“骨痿”癥,治療策略通常旨在滋補肝腎以強化骨骼和骨髓,同時調節氣血以促進軟骨營養和組織修復。這些原則與現代關于細胞外基質合成和調節的認知基本一致(Wang等人,2016;Zhuo等人,2022)。中藥提取的草藥制劑具有免疫調節活性,有助于組織再生,因此在治療半月板損傷方面顯示出顯著的治療潛力(Zhou等人,2023);⒄龋≧eynoutria japonica Houtt.)在中醫中傳統上用于清熱和調節氣血,據報道對急性呼吸道感染(Wang等人,2022)、動脈粥樣硬化(Zhang等人,2023b)和骨關節炎(Jo等人,2024)具有治療作用。香巴戟(Schisandra propinqua subsp. sinensis (Oliv.) R.M.K.Saunders)在中醫理論中被認為具有清熱、解毒和促進肌肉收縮的作用。藥理學研究表明,香巴戟可以抑制淋巴細胞增殖,減輕活性氧引起的線粒體功能障礙,并抑制線粒體介導的細胞凋亡(Gao等人,2020;Jin等人,2012)。迄今為止,尚未有研究探討虎杖或香巴戟用于治療半月板損傷。在本研究中,將虎杖和香巴戟結合制備成HZ-XBJ化合物。HZ-XBJ化合物在半月板損傷中的具體治療作用和機制尚未充分闡明,需要進一步研究。
免疫反應會影響半月板損傷引起的膝關節骨關節炎的發病機制(Liu等人,2017)。半月板損傷會導致細胞外基質碎片釋放,激活Toll樣受體,招募巨噬細胞到損傷部位,并驅動其極化。這些巨噬細胞隨后分泌基質金屬蛋白酶(MMPs)和其他炎癥介質(Zhou等人,2020),直接降解軟骨基質中的膠原蛋白和蛋白聚糖,加速基質破壞以及軟骨組織的骨化和鈣化。值得注意的是,除了巨噬細胞外,其他免疫細胞(包括T細胞和樹突狀細胞)也參與了半月板微環境中的炎癥反應(Thomas等人,1999;Xie等人,2018)。半月板損傷后,樹突狀細胞被激活并成熟,在此過程中將內化的抗原加工成肽片段,這一過程受到促炎細胞因子(如IL-1β和TNF-α)的促進(Luo等人,2023)。然而,其背后的調控機制仍大部分未被探索,目前尚不清楚HZ-XBJ化合物是否通過免疫調節機制促進半月板修復。
在本研究中,通過體內實驗系統評估了HZ-XBJ化合物對半月板損傷的治療效果。隨后利用UPLC-MS/MS結合網絡藥理學分析建立了化合物-靶點相互作用網絡。拓撲分析和分子對接確定PTGS2為關鍵治療靶點,并通過表面等離子共振(SPR)實驗和酶抑制實驗進行了驗證。此外,一系列體外實驗表明,HZ-XBJ化合物通過靶向PTGS2抑制鐵死亡并同時抑制樹突狀細胞的成熟,從而促進半月板修復。這些發現為HZ-XBJ化合物在半月板損傷治療中的臨床應用提供了機制基礎。
虎杖-香巴戟化合物的制備
HZ-XBJ化合物由傳統中藥虎杖和香巴戟按1:3的比例配制而成。這一比例源自經典方劑“志 ???”,歷史上用于治療創傷性損傷,在常德市第一中醫院的治療實踐中表現出良好的療效。本研究中使用的HZ-XBJ化合物由常德市第一中醫院藥學部門提供。
HZ-XBJ化合物對半月板損傷的體內治療效果
為了評估HZ-XBJ化合物系統對半月板損傷的治療效果,建立了大鼠半月板損傷模型,并對其進行了不同的治療方案(圖1A)。治療后評估了半月板體積(圖1B和1C)。結果證實模型建立成功,表現為半月板損傷組的體積顯著低于對照組。給予HZ-XBJ化合物或陽性對照藥物Kartogenin后,
討論
半月板損傷(MI)是影響下肢最常見的疼痛性運動相關疾病之一(Duong等人,2023)。最近的研究進一步強調了中醫在治療此類損傷方面的潛力(Cao等人,2025)。HZ-XBJ化合物是一種經驗性配制的中藥組合,在治療軟組織損傷方面表現出顯著療效;然而,其在軟骨修復方面的潛在益處尚未完全闡明。
作者貢獻
李杰漢:撰寫-原始草稿、審稿與編輯、研究、方法學、數據分析及概念構建。周佳輝:撰寫-原始草稿、方法學、研究、數據分析及概念構建。張戈:方法學和研究。丁寧、匡正明和王俊強:方法學。劉楠楠、賈桂云、蔣美美、吳思明和楊杰:研究。丁軒和雷志光:監督和項目管理。聶一雄:
倫理批準
本研究獲得了常德市第一中醫院倫理委員會的批準(批準編號:2023-070-01;批準日期:2023年11月19日)和湖南大學動物使用與護理委員會的批準(批準編號:HNU-IACUC-2022-101;批準日期:2022年9月5日)。
資助
我們感謝國家自然科學基金(32570675)、湖南省自然科學基金(2024JJ5002、2025JJ70694、2025JJ50124)、結直腸癌生物標志物檢測新技術開發項目(H202391469289)、河南省自然科學基金(252300423969)、中國博士后科學基金會博士后獎學金計劃(GZC20230773)和中國博士后科學基金資助項目(2025M773937)的支持。
數據和材料的可用性
無
CRediT作者貢獻聲明
李杰漢:撰寫-審稿與編輯、撰寫-原始草稿、方法學、數據分析及概念構建。周佳輝:撰寫-原始草稿、方法學、研究、數據分析及概念構建。張戈:方法學、研究。丁寧:方法學。匡正明:方法學。王俊強:方法學。劉楠楠:研究。賈桂云:研究。蔣美美:研究。吳思明:研究。楊杰:研究。丁軒:
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
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