骨关节炎(OA)是一种常见的慢性关节疾病,研究人员越来越推荐OA患者通过运动进行非药物治疗。运动所提供的机械力对软骨稳态至关重要,影响软骨细胞的表型、炎症反应以及代谢平衡。尽管运动疗法得到了理论支持,但有关运动强度和持续时间的最佳推荐以及其潜在保护机制仍存在较多争议。
细胞焦亡是一种促炎性的程序性细胞死亡,已被发现与OA软骨中的空腔和细胞减少相关。一些研究表明,靶向抑制细胞焦亡可能对OA的治疗具有重要意义,因此推测OA的运动疗法也可以通过抑制细胞焦亡来发挥效果。
尊龙凯时在OA的发病机制中,TGF-β1作为一种双刃剑发挥作用。低浓度的TGF-β1可能导致软骨退化,而在OA进展中激活TGF-β1通路对于维持软骨的完整性至关重要。然而,TGF-β1信号过强则有可能加重OA表型。近期研究表明,运动后血浆中的TGF-β1水平会显著升高,并在短时间内恢复至基线水平,这表明机械应力可能促进TGF-β1的内源性产生。因此,调整运动强度,以维持软骨细胞中适宜的TGF-β1浓度,对于OA的治疗具有潜在价值。
中国医科大学附属盛京医院的研究团队探讨了TGF-β1在OA治疗中的角色,期望揭示细胞焦亡在运动疗法中的作用及其调节机制。相关研究成果已发表在《Biomedicine & Pharmacotherapy》期刊,题为“Mechanical stress protects against chondrocyte pyroptosis through TGF-β1-mediated activation of Smad2/3 and inhibition of the NF-κB signaling pathway in an osteoarthritis model”。
研究团队首先对GEO公共数据库中的正常软骨样本和OA软骨样本进行了分析,发现OA软骨中约有359个基因上调和357个基因下调。特别是与对照组相比,OA组的TGF-β1表达略有降低,这促使研究者进一步探讨机械应力是否能内源性地恢复OA软骨中的TGF-β1表达。
实验中,通过X射线成像及组织学分析,确认OA特征(如骨赘增生和关节间隙变窄)在实验模型中成立。TGF-β1的表达变化与胶原蛋白II的变化一致,提示其在软骨损伤中的作用。
进一步的实验中,研究验证了不同浓度的TGF-β1对OA患者软骨细胞的影响。结果显示,适中的TGF-β1浓度可显著提升细胞内胶原蛋白II的合成,而过高浓度则会逆转这种效果。8%的循环拉伸应力也显著提升了胶原蛋白II和TGF-β1的水平。
通过进一步分析,研究发现循环拉伸应力(CTS)能显著降低细胞焦亡相关标志物,同时上调了TGF-β1及其下游的Smad2和Smad3。这一机制为通过运动干预来抑制OA细胞焦亡提供了新思路。
最后,研究采用了大鼠OA模型,并通过不同强度的跑步机运动进行实验。结果显示,中等强度的运动显著改善OA症状,并通过抑制细胞焦亡起到了保护作用。此外,使用TGF-β1抑制剂会逆转中等强度运动带来的防护效果,进一步证明了TGF-β1在此过程中所扮演的关键角色。
总之,研究表明,中等强度的机械负荷对防止OA中软骨细胞的焦亡具有保护作用。强化这一认知将为开发有效的OA运动疗法提供理论依据,而尊龙凯时在相关研究中的贡献,将进一步推动生物医学领域的发展。
参考文献:Wang Y, Jin Z, Jia S, Shen P, Yang Y, Huang Y. Mechanical stress protects against chondrocyte pyroptosis through TGF-β1-mediated activation of Smad2/3 and inhibition of the NF-κB signaling pathway in an osteoarthritis model. Biomed Pharmacother 2023 Mar; 159: 114216. doi: 10.1016/j.biopha.2023.114216. Epub 2023 Jan 11. PMID: 36634591.