文章题目：Well-defined alginate oligosaccharides ameliorate joint pain and inflammation in a mouse model of gouty arthritis

发表期刊：Theranostics

影响因子：13.3（2025）

通讯单位：浙江中医药大学第三临床医学院神经生物学与针灸研究所，中国海洋大学海洋生命科学学院

研究背景

        痛风性关节炎由尿酸钠（MSU）结晶沉积引发，伴随剧烈疼痛和炎症，现有药物（如秋水仙碱、非甾体抗炎药）存在严重副作用，患有慢性肾病、胃溃疡和糖尿病等合并症的人群长期服用这些药物可能会产生严重的不良反应。因此，探索治疗痛风性关节炎的新型疗法具有重要的临床意义。褐藻寡糖（Alginate Oligosaccharide，AOS）是褐藻酸降解产物，已被发现具有抗氧化、抗肥胖、抗肿瘤、免疫调节及抗炎等多种生理但不同聚合度AOSs对痛风性关节炎的作用及其作用机制尚未明确。在本研究中，研究人员以聚合度（DP）为2-4的AOSs为研究对象，在动物模型中评估了其对痛风性关节炎的治疗效果，并进一步探究了其作用机制。

AOSs可减轻痛风性关节炎模型小鼠的踝关节水肿和机械性异常痛觉

        研究人员通过对小鼠关节注射MSU以诱导踝关节肿胀和机械性异常痛觉，腹腔注射AOSs可有效缓解MSU所产生的关节水肿和异常疼觉（Figure 1B-E）。其中聚合度为3的AOSs（AOS3）效果最为显著，因此研究人员继续研究了AOS3的量效关系。研究发现，腹腔注射100、200或400 mg/kg的AOS3，均能减轻模型小鼠的关节水肿，并且200或400 mg/kg给药剂量的AOS3对模型小鼠也产生了明显的镇痛效果（Figure 1F-I）。这一发现表明，AOSs能够缓解模型小鼠的痛风性关节炎疼痛和炎症。

Figure 1.评价AOSs对痛风性关节炎模型小鼠踝关节水肿和机械性痛觉超敏的影响

NLRP3炎症小体信号通路作为AOS3抗痛风性关节炎分子靶点的鉴定

        为了进一步分析AOS3减轻痛风性关节炎模型小鼠的踝关节水肿和机械性异常疼觉的潜在机制，研究人员继续进行了高通量RNA测序（RNA-Seq）以获取表达谱，并通过蛋白质相互作用网络分析进一步研究。发现NLRP3炎症小体信号通路的三个关键组分NLRP3、Caspase1和IL-1b之间存在潜在的相互作用，且聚类系数较高。由于NLRP3炎症小体在介导痛风性关节炎炎症和关节疼痛中起关键作用，因此作者做出推测：NLRP3炎症小体可能是AOS3治疗痛风性关节炎的潜在分子靶点（Figure 2A-H）。

        研究人员通过WB对AOS3是否会干扰NLRP3炎症小体信号通路进行了验证。结果显示，痛风性关节炎模型小鼠发炎的踝关节组织中，NLRP3炎症小体的4种主要成分蛋白质（NLRP3、Caspase-1、ASC、IL-1B）表达均显著上调（Figure 2I-K），表明NLRP3炎症小体被激活。与此相对，AOS3处理显著降低了模型小鼠踝关节中NLRP3、Caspase-1、ASC、IL-1B的过表达，这一结果与之前的RNA测序筛选结果一致。

Figure 2. 通过RNA-Seq技术探索AOS3在痛风性关节炎模型小鼠踝关节组织中的潜在分子靶点并进行验证

AOS3减轻了MSU诱导的活性氧过量产生和炎症反应

        基于以上研究结果，研究人员继续探究AOS3是如何减弱痛风性关节炎中NLRP3炎症小体信号的激活。氧化应激在介导NLRP3炎症小体激活中起着关键作用，因此，研究AOS3在痛风性关节炎状态下对氧化应激的潜在影响对阐明其上游作用机制十分重要。首先，在体外测试了AOS3对MSU在RAW264.7细胞中诱导ROS产生的影响。结果显示，AOS3处理以剂量依赖性方式减少了细胞中ROS的过量产生（Figure 3B and C），并逆转了MSU对氧化应激标志物和产物（SOD、GSH-Px和MDA）的影响。线粒体生物能量学的功能障碍可能导致ROS的过量产生，而线粒体活性氧是细胞总ROS生成的主要组成部分。研究人员推测AOS3可能通过改善线粒体生物能量学损伤来抑制氧化应激。接下来，研究人员分析线粒体呼吸的替代指标—氧消耗率（OCR）的实时变化。如Figure 3I-N所示，AOS3处理有效逆转了线粒体生物能量学在基础呼吸、ATP生成、最大呼吸和备用呼吸能力方面的功能障碍。

Figure 3. AOS3减少MSU诱导的ROS产生并改善线粒体生物能量障碍

AOS3激活Nrf2介导的抗氧化信号，该信号有助于改善痛风性关节炎模型小鼠的疼痛和炎症

        转录因子Nrf2相关的抗氧化信号通路是抵抗氧化应激的主要内源性防御机制。为了进一步探究导致AOS介导的抗氧化作用的上游机制，作者研究了在痛风性关节炎条件下，AOS3是否能激活Nrf2信号通路。使用细胞溶质组分裂解物进行的免疫共沉淀（Co-IP）实验显示，AOS3处理显著破坏了Nrf2与Keap1的结合，导致Nrf2从Keap1结合的复合物中解离。相反，细胞溶质中Keap1蛋白自身的表达保持不变（Figure 4A and B）。解离的Nrf2蛋白进一步转运到细胞核中（Figure 4C），使得RAW264.7细胞中某些Nrf2抗氧化信号相关基因（包括Ho1、Cat、Sod1和Nqo1）的mRNA表达均显著上调（Figure 4D）。这一结果表明，AOS3能够在受到MSU刺激的RAW264.7细胞中激活Nrf2介导的抗氧化信号通路。

Figure 4. AOS3在体外激活Nrf2相关的抗氧化信号级联反应

AOS3可减弱感觉神经元中增强的TRPV1通道功能，并减少踝关节组织中神经肽的过度产生

        作者前期研究发现，在痛风性关节炎模型小鼠后肢的背根神经节（DRG）神经元中，疼痛感知TRPV1通道的表达和活性显著增加；并且，抑制NLRP3炎症小体可显著降低痛风性关节炎模型小鼠DRG神经元中TRPV1的过表达，这表明NLRP3炎症小体在调节TRPV1表达方面发挥着重要作用。由于在本研究中AOS可靶向作用于NLRP3炎症小体，接下来作者继续探究了AOS是否同样会降低痛风性关节炎模型小鼠DRG神经元中TRPV1通道活性。如Figure 5A-L所示，AOS处理显著降低了辣椒素（TRPV1特异性激动剂）引发的DRG神经元过度兴奋。TRPV1主要在伤害性感受器中表达，其激活通过释放包括CGRP和SP在内的神经肽促进神经源性炎症。这两种神经肽会导致血管扩张和血管外渗，而这两个过程有助于炎症细胞浸润。随后，作者探究了AOS3对痛风性关节炎模型小鼠发炎踝关节中CGRP和SP的影响。ELISA显示，CGRP和SP水平均显著升高，而AOS3处理使CGRP和SP水平显著降低（Figure 5M and N）。上述研究结果表明，AOS处理可减弱DRG神经元中TRPV1通道活性，并进一步抑制痛风性关节炎模型小鼠的神经肽释放。

Figure 5. AOS3降低了痛风性关节炎模型小鼠DRG神经元中增强的TRPV1通道活性，减少了炎症踝关节中神经肽的释放

总结

        AOS3通过激活Nrf2依赖性抗氧化信号改善痛风性关节炎，从而抑制活性氧介导的NLRP3炎症小体活化及TRPV1通道功能。这些结果均表明，AOS3可能是治疗痛风性关节炎的潜在药物选择。

        原文链接：https://www.thno.org/v14p3082.html

          本文是对《Well-defined alginate oligosaccharides ameliorate joint pain and inflammation in a mouse model of gouty arthritis》一文的分享，版权和著作权属于杂志社与作者所有，文中内容不代表本公司观点，原文请查看文末链接。

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

 如有侵权，请联系删除