作者：郗扬 北京积水潭医院

这里，在Ppara−/− 我们发现增加的DNL刺激软骨降解，并确定ACOT12是关键的调节因子。在OA患者和OA诱导动物的软骨中观察到ACOT12的抑制水平。为了确定ACOT12在OA发病机制中的作用和关联，我们产生了ACOT12敲除（KO）（ACOT12−/−) 使用RNA引导的核酸内切酶的小鼠。会计12−/− 在基质基质金属蛋白酶的刺激下，小鼠表现出严重的软骨降解，并通过乙酰辅酶A的积累导致软骨细胞凋亡。将乙酰辅酶A偶联的壳聚糖复合物输送到软骨中刺激DNL和软骨降解。此外，ACOT12在人OA软骨细胞和OA诱导的小鼠软骨中的修复通过调节DNL有效地挽救了OA的病理生理特征。综上所述，我们的研究表明ACOT12是维持软骨稳态的新调节因子，靶向ACOT12可能有助于开发新的OA治疗策略。
嵌入细胞外基质中的软骨细胞通过刺激合成代谢和分解代谢途径来调节软骨基质蛋白（如II型胶原和蛋白聚糖1）的产生、转化和降解，从而维持软骨的稳态，软骨细胞产生细胞外基质降解蛋白，如基质金属蛋白酶（MMPs）以及促炎细胞因子，如白细胞介素（IL）-1和肿瘤坏死因子（TNF），导致软骨细胞细胞的丧失和软骨退化，流行病学研究表明，肥胖个体显著增加了OA的发病率。OA患者的总游离脂肪酸（FFA）水平增加了，在出现组织病理学OA特征之前，关节软骨中有大量LD积聚。软骨细胞中FFA水平的升高可能有助于关节软骨中LDs的积累。饱和脂肪酸（SFA）水平的升高与软骨降解的进展密切相关。对富含SFA的饮食的高易感性与OA样病理生理变化的增加相关，软骨中的SFA沉积改变了软骨代谢，使其更容易受损。最近，我们的实验室还报道，无论体重指数（BMI）如何，OA软骨细胞中的异常脂质积聚可能是OA的发展和进展的原因。此外，无论肥胖与否，血清胆固醇水平的升高都与OA进展密切相关。尽管有越来越多的证据表明过度脂质沉积（LD）可能与OA发病相关，但LD在OA发病过程中的功能作用和调节机制尚未得到很好的证实。因此，了解LDs在软骨细胞中是如何调节和积累的，以及LD如何影响OA的发病机制，对于开发治疗OA的新方法或技术有很大的影响。
新生脂肪生成（DNL）和脂肪酸（FA）氧化调节脂肪酸的分解和合成，是脂肪积累的重要决定因素。脂肪生成是通过结合乙酰基合成FA链的过程，乙酰基为生长的FA链添加碳。DNL是一种高度调节的途径，以乙酰辅酶a作为脂肪酸从头合成的主要构建块开始。乙酰辅酶是DNL中的关键代谢中间体。乙酰辅酶a是代谢状态的关键指标，由三磷酸腺苷（ATP）-柠檬酸裂解酶（ACLY）、乙酰辅酶a合成酶1（ACSS1）、乙酰基辅酶a合酶2（ACSS2）和酰基辅酶a硫酯酶（ACOTs）调节。ACLY、ACSS1和ACSS2参与乙酰辅酶A的生产，ACOTs将脂肪酰基辅酶A水解为游离FA和辅酶A，促进丙酮酸代谢和过氧化物酶体和线粒体脂肪酰辅酶A氧化，是主要的细胞质酶，优先水解乙酰辅酶A的硫酯键并生成乙酸和辅酶A。由于ACOT12可能通过控制其向氧化和复杂脂质合成的方向的分布来确定胞质乙酰辅酶的降解速率，阐明ACOT12的生物学作用和功能可为参与OA发病机制的脂质稳态的放松调节提供分子基础和机制，并有助于开发OA发病的新治疗方法。在这项研究中，我们发现PPARα缺乏增加的脂质积累通过调节ACOT12刺激软骨降解。此外，ACOT12在人OA患者和OA动物模型软骨中的显著抑制，表明ACOT12对维持关节软骨稳态具有必要作用。我们还证明，ACOT12缺乏症通过乙酰辅酶A的积累参与了LD积累对新生脂肪生成（DNL）的刺激，从而导致软骨降解酶的刺激和软骨细胞的凋亡。
PPARα负责OA关节软骨细胞中肥胖非依赖性LD的积累
接受全膝关节置换（TKR）手术的OA患者的软骨被分为相对健康（非OA）或严重受损（OA）区域，OA软骨中的软骨变性通过Safranin O或Alcian蓝染色和国际骨关节炎研究协会（OARSI）分级进行评估。我们还证实了OA软骨中基质金属蛋白酶（MMP）的表达增加。软骨细胞中LD的积累通过BODIPY染色（中性脂质荧光探针或透射电镜（TEM）分析进行评估。在本研究中，为了避免代谢性疾病、性别和软骨环境中的老化的可能影响或影响，我们研究了体重指数正常（<25）和50–60岁无高血压和糖尿病男性的软骨组织。与此观察一致，将白细胞介素（IL）-1β暴露于人正常关节软骨细胞（HN-AC）细胞系和未成熟小鼠关节软骨细胞中也显著诱导LD积累。我们还观察到，与术后8周的对照软骨相比，内侧半月板（DMM）手术失稳诱导的OA小鼠软骨中BODIPY阳性细胞的数量显著增加。使用经IL-1β处理的人软骨细胞和iMAC以及GSE数据集（GSE16464；人OA软骨细胞，GSE64394；人OA软骨细胞，GSE104793；IL-1β-处理的原代小鼠关节软骨细胞，GSM E104794；HIF-2α-过表达的原代鼠关节软骨细胞GSE104795；ZIP8过表达的小鼠关节软骨原代细胞）的脂质代谢基因谱表明过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号在OA发病机制中的参与。术后4周和6周，OA患者软骨细胞和软骨中PPARα的表达水平显著降低，DMM诱导的小鼠软骨中PPRα的表达量显著降低。