学术研究报告：Asperosaponin VI通过调控NF-κB/NLRP3信号通路抑制髓核细胞焦亡缓解椎间盘退变

一、作者与发表信息

本研究由南京中医药大学附属中西医结合医院脊柱外科的Shuang Chen、Nan Wang（共同第一作者）、Lin Xie和Zhipeng Xi（共同通讯作者）团队主导，东部战区空军医院康复医学科的Huanxi Wu参与合作。研究于2025年10月13日被*European Journal of Pharmacology*接收（DOI: 10.1016/j.ejphar.2025.178250），目前处于期刊预校样（pre-proof）阶段。

二、学术背景

科学领域：本研究属于骨科学、药理学与分子生物学的交叉领域，聚焦椎间盘退变（Intervertebral Disc Degeneration, IDD）的病理机制及天然药物干预。

研究动机：全球约8.43亿人受腰痛（Low Back Pain, LBP）困扰，IDD是其主要病因。IDD的核心病理包括髓核（Nucleus Pulposus, NP）细胞焦亡（pyroptosis）、细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）降解及NF-κB/NLRP3炎症信号通路激活。传统中药川续断（Dipsacus asper Wall.）的活性成分Asperosaponin VI（ASA VI）此前被证实具有抗炎、抗骨质疏松等作用，但其对IDD的调控机制尚未明确。

研究目标：通过整合生物信息学分析、体外细胞实验及大鼠模型，探究ASA VI是否通过抑制NF-κB/NLRP3通路缓解NP细胞焦亡及ECM降解，从而延缓IDD进展。

三、研究流程与方法

1. 生物信息学分析

• 数据来源：从GEO数据库获取IDD相关数据集（GSE124272和GSE34095），涵盖8例IDD组织与8例正常对照。
  
• 分析方法：
  
  • 加权基因共表达网络分析（WGCNA）：鉴定与IDD显著相关的基因模块（如blue2、darkorange等），发现NOD样受体通路（NOD-like receptor pathway）富集。
    
  • 差异基因分析：筛选4,291个差异表达基因（DEGs），与WGCNA枢纽基因交叉后锁定17个核心基因。
    
  • 功能富集：GO分析显示这些基因参与细胞衰老和应激反应；KEGG提示NLRP3炎症小体通路关键作用。
    

2. 体外细胞实验

• 研究对象：大鼠NP细胞（购自Procell），通过IL-1β（10 ng/mL）诱导退化模型。
  
• 实验设计：
  
  • 细胞活性检测：CCK-8法证实ASA VI在0–25 μM浓度范围内无毒性，且能逆转IL-1β导致的细胞活力下降。
    
  • 功能验证：
    
  • EdU染色：ASA VI（10/25 μM）促进NP细胞增殖。
    
  • TUNEL与SA-β-gal染色：抑制IL-1β诱导的凋亡和衰老。
    
  • ELISA：降低炎症因子TNF-α和IL-6分泌。
    
  • 机制探索：
    
  • Western blot与qPCR：ASA VI下调MMP13、ADAMTS4（ECM降解酶），上调Collagen II、Aggrecan（ECM合成标志物）。
    
  • 免疫荧光：抑制NF-κB p65核转位。
    
  • 分子对接：ASA VI与NF-κB、NLRP3、Collagen II等靶点具有高结合亲和力。
    

3. 动物模型验证

• 模型构建：48只SD大鼠分为假手术组（Sham）、IDD组及ASA VI低/高剂量组（10/20 mg/kg），通过尾椎Co7–Co8椎间盘穿刺造模。
  
• 评估方法：
  
  • 影像学：MRI显示ASA VI恢复椎间盘T2信号强度；Micro-CT证实其改善椎间盘高度及骨微结构（BMD、BV/TV值提升）。
    
  • 组织学：H&E和SO/FG染色显示ASA VI维持纤维环（AF）与NP结构完整性。
    
  • 免疫组化：ASA VI降低NF-κB p65和NLRP3表达，减少ECM降解（Collagen II↑，MMP13↓）。
    

四、主要结果

1. ASA VI抑制NP细胞焦亡：通过下调NLRP3、Caspase-1和GSDMD的表达，且该效应可被NF-κB抑制剂PDTC增强，证实NF-κB/NLRP3轴的关键作用。
   
2. ECM稳态恢复：ASA VI逆转IL-1β诱导的ECM代谢失衡，分子对接显示其直接结合Collagen II和MMP13。
   
3. 体内疗效：高剂量ASA VI（20 mg/kg）显著改善大鼠IDD的影像学和组织学评分，效果呈剂量依赖性。
   

五、结论与价值

科学意义：首次揭示ASA VI通过NF-κB/NLRP3通路抑制焦亡、修复ECM的分子机制，为IDD的靶向治疗提供新策略。
应用价值：ASA VI作为川续断的主要活性成分，具有低毒性、多靶点特性，有望开发为IDD的天然药物。

六、研究亮点

1. 多组学整合：结合生物信息学、转录组测序与分子对接，系统性解析ASA VI作用靶点。
   
2. 机制创新：明确NF-κB/NLRP3-pyroptosis轴在IDD中的核心地位，并验证ASA VI的调控作用。
   
3. 转化潜力：从细胞到动物模型的递进验证，为临床前研究奠定基础。
   

七、其他

局限性：需进一步探索ASA VI在其他退化模型（如力学负荷、氧化应激）中的效果，并通过基因敲除验证NF-κB/NLRP3通路的必要性。