类型a：学术研究报告

1. 研究作者及发表信息
本研究的通讯作者为西南医科大学附属中医医院骨科的Jun Yuan，第一作者为Gangbo Qu和ZhiJiang Zeng（共同第一作者）。研究团队还包括Bing Luo和Lu Zhao。该研究于2025年发表在Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology期刊，DOI为10.1007/s00210-025-04826-0。

2. 学术背景与研究目标
科学领域：本研究聚焦于椎间盘退变（Intervertebral Disc Degeneration, IVDD）的分子机制，尤其是铁死亡（ferroptosis）在其中的作用。IVDD是导致慢性腰痛的主要原因，但目前缺乏有效的靶向干预手段。

研究背景：
- IVDD的核心病理包括细胞外基质代谢失衡、炎症反应、氧化应激及细胞凋亡。
- 铁死亡是一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式，与多种退行性疾病相关，但其在IVDD中的作用尚未完全阐明。
- 单细胞RNA测序（scRNA-seq）和生物信息学分析为揭示IVDD的细胞异质性及分子机制提供了新工具。

研究目标：
1. 通过整合转录组学和单细胞测序数据，系统识别IVDD中铁死亡相关关键基因网络。
2. 探索潜在药物干预靶点，并验证白藜芦醇（resveratrol）的治疗潜力。

3. 研究流程与方法
研究分为以下主要步骤：

（1）数据获取与预处理
- 从GEO数据库下载IVDD转录组数据集（GSE56081），包含5例退变椎间盘和5例正常对照样本。
- 使用R软件（v4.3.3）的limma包进行差异表达分析（DEGs），筛选标准为|log₂FC|≥1且校正p值<0.05，共鉴定6133个DEGs（3729上调，2404下调）。

（2）加权基因共表达网络分析（WGCNA）
- 通过WGCNA识别与IVDD表型相关的基因模块，选择软阈值β=7构建网络。
- 发现turquoise模块与IVDD高度相关（r=0.99），包含12个与铁死亡和IVDD相关的候选基因。

（3）关键基因筛选与功能分析
- 通过交叉分析（DEGs、WGCNA模块基因、铁死亡相关基因及疾病相关基因），鉴定出7个核心枢纽基因：JUN、TGFB1、MAPK1、CDKN1A、DUSP1、TIMP1、HSF1。
- GO和KEGG富集分析显示，这些基因主要参与MAPK、HIF-1、FOXO等信号通路，与氧化应激和炎症调控密切相关。

（4）单细胞转录组分析
- 使用scRNA-seq数据集（GSE165722）分析IVDD细胞异质性，鉴定出13种细胞亚群，包括炎症性NP细胞（高表达枢纽基因）和再生性NP细胞（高分化潜能）。
- CellChat分析显示，炎症性NP细胞与巨噬细胞的相互作用增强，提示其在退变微环境中的核心作用。

（5）药物预测与分子对接
- 通过DrugBank筛选潜在药物，白藜芦醇因抗氧化和抗炎特性被选中。
- 分子对接（Autodock Vina）表明白藜芦醇与枢纽蛋白（如MAPK1、TIMP1）结合能低于−5 kcal/mol，提示强亲和力。

（6）体外实验验证
- 用IL-1β诱导人NP细胞退变模型，白藜芦醇（20 μM）显著恢复细胞活力（CCK-8检测）。
- RT-qPCR证实白藜芦醇下调JUN、TGFB1等促退变基因，上调CDKN1A（细胞周期抑制因子）。
- 铁死亡标志物（Fe²⁺、MDA、ROS）水平改善，GSH含量恢复。

4. 主要研究结果
- 枢纽基因的调控作用：MAPK1和JUN通过MAPK通路促进炎症和氧化应激，而CDKN1A的缺失加剧细胞损伤。
- 细胞异质性：炎症性NP细胞是铁死亡的主要效应细胞，与免疫细胞互作驱动退变。
- 白藜芦醇的多靶点效应：通过抑制MAPK信号和恢复抗氧化能力，减轻铁死亡和细胞凋亡。

5. 研究结论与价值
- 科学价值：首次系统阐明铁死亡在IVDD中的细胞特异性调控网络，为靶向治疗提供新视角。
- 应用价值：白藜芦醇作为多靶点天然化合物，具有治疗IVDD的潜力，尤其适用于延缓早期退变。

6. 研究亮点
- 方法创新：整合WGCNA、scRNA-seq和分子对接，构建“基因-细胞-药物”多维分析框架。
- 发现创新：揭示CDKN1A在IVDD中的保护作用，以及炎症性NP细胞的铁死亡易感性。

7. 其他价值
- 研究数据公开可用，实验设计涵盖生信预测与湿实验验证，增强结果可靠性。
- 为其他退行性疾病的铁死亡研究提供了可借鉴的分析范式。