骨关节炎(OA)通常表现为软骨退化和软骨下骨重塑。恢复关节内的内稳态是缓解OA症状的必要条件。然而,目前的OA干预措施往往只针对单一方面,如抗衰老、炎症抑制、自由基清除以及促进软骨和软骨下骨再生。有鉴于此,武汉大学李景峰教授、吴波教授和华中科技大学邹枕玮教授开发了钼纳米点(MNDs),其可作为模拟抗氧化合成酶的仿生光热纳米材料,以同时保护软骨和促进软骨下骨再生。
本文要点:
(1)在近红外(NIR)照射下,MNDs可有效消除OA软骨细胞中的活性氧和活性氮(ROS/RNS),以逆转线粒体功能障碍,缓解软骨细胞衰老,并同时抑制炎症,从而能够安全地保持软骨基质合成和降解之间的固有稳态。OA软骨细胞的RNA测序结果证明,MNDs-NIR处理能够恢复软骨细胞的功能,激活抗氧化酶和抗衰老特性,并实现对炎症的有效调节。组织学评估和微计算机断层扫描(Micro-CT)结果显示,NIR辐射可通过MNDs诱导产热,协同促进软骨下骨再生。研究发现,MNDs-NIR可在体内有效地延缓细胞衰老和抑制炎症,并同时通过上调融合蛋白和抑制裂变蛋白重塑线粒体动力学,以调节氧化应激微环境。
(2)MNDs-NIR在缓解骨性关节炎小鼠模型的关节软骨退变方面具有显著的治疗效果,可使软骨下板厚度减少1.67倍,OARSI评分降低88.57%,MMP13表达减少5.52倍,Col II表达增加6.80倍。实验结果表明,基于MNDs-NIR的新型OA治疗方法可通过调节线粒体ROS的积累改善线粒体功能障碍,并最终缓解细胞衰老。综上所述,该研究开发的MNDs-NIR是一种双管齐下的OA治疗方法,可同时解决OA中的软骨侵蚀和软骨下骨病变等问题,为实现有效的OA治疗提供了一个新的策略。
Guang Shi. et al. Molybdenum nanodots act as antioxidants for photothermal therapy osteoarthritis. Biomaterials. 2024
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961224004435