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椎間盤退變(IVDD)是全球范圍引起慢性腰背痛的主要病因,影響超過5.6億人,帶來巨大的社會經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。髓核細(xì)胞(NPCs)功能障礙是IVDD的核心病理特征,但其代謝異常與椎間盤退變之間的分子機制尚不明確。近年來,代謝重編程(如糖酵解異常)在退行性疾病中的作用備受關(guān)注,但乳酸在IVDD中的具體功能仍待闡明。

近日,海軍軍醫(yī)大學(xué)史建剛研究團隊在Advanced Science發(fā)表了題為Glycolysis-Derived Lactate Induces ACSL4 Expression and Lactylation to Activate Ferroptosis during Intervertebral Disc Degeneration的研究成果,揭示髓核細(xì)胞酵解異常激活,過量乳酸通過H3K18組蛋白乳?;龠M(jìn)ACSL4轉(zhuǎn)錄及其K412位點乳?;?/a>修飾,協(xié)同SIRT3下調(diào)加劇鐵死亡,而靶向糖酵解(AAV9-siLDHA/2-DG)可抑制乳酸生成并改善NPCs功能異常,為IVDD治療提供新策略

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該研究利用單細(xì)胞測序發(fā)現(xiàn),在IVDD過程中,NPCs糖酵解過度活躍,而由此產(chǎn)生的乳酸通過激活鐵死亡加重NPCs功能異常。從機制上看,乳酸通過促進(jìn)組蛋白H3K18的乳?;?,誘導(dǎo)長鏈?;o酶A合成酶家族成員4(ACSL4)的轉(zhuǎn)錄。同時,乳酸增加ACSL4在K412位點的乳?;?。此外,乳酸誘導(dǎo)的Sirtuin-3(SIRT3)表達(dá)下降進(jìn)一步導(dǎo)致ACSL4乳?;缴摺T趧游锼?,研究團隊通過腺相關(guān)病毒9(AAV9)基因沉默或使用2-脫氧-D-葡萄糖的化學(xué)處理抑制糖酵解,可以減少乳酸生成和乳酰化,從而改善鐵死亡和NPCs功能異常。本研究結(jié)果表明,乳酸通過激活鐵死亡在IVDD中發(fā)揮關(guān)鍵作用,而針對乳酸生成的干預(yù)措施可能為IVDD患者提供潛在的治療選擇。

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綜上,該研究揭示髓核細(xì)胞糖酵解來源的乳酸通過誘導(dǎo)ACSL4表達(dá)和乳酰化激活鐵死亡調(diào)控椎間盤退變新機制,表明靶向乳酸/SCCL4軸或?qū)樽甸g盤退變提供潛在治療新策略。

海軍軍醫(yī)大學(xué)史建剛教授、孫璟玔副教授,上海市第六人民醫(yī)院康子健博士為共同通訊作者。海軍軍醫(yī)大學(xué)孫凱強博士、史程洋博士、陳閻博士、王順民博士為共同第一作者。

原文鏈接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202416149

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