Lacc1 工程化细胞外囊泡：重塑线粒体代谢，缓解颞下颌关节骨关节炎的新希望

《Journal of Nanobiotechnology》：Lacc1-engineered extracellular vesicles reprogram mitochondrial metabolism to alleviate inflammation and cartilage degeneration in TMJ osteoarthritis

为解决颞下颌关节骨关节炎（TMJOA）治疗难题，研究人员开展了以 Lacc1 工程化细胞外囊泡（EVs）调节线粒体代谢为主题的研究。结果发现 OE-EVs 能减轻炎症、促进软骨修复。这为 TMJOA 治疗提供了新策略，具有重要意义。

　　在人体复杂的颞下颌关节（TMJ）中，颞下颌关节骨关节炎（TMJOA）是一种令人困扰的慢性退行性疾病。它就像一个隐藏在关节深处的 “破坏者”，不仅会让关节软骨逐渐退化，引发慢性疼痛，还严重限制了患者的张嘴、咀嚼等正常功能，极大地降低了患者的生活质量。目前，现有的药物和物理治疗方法，都难以有效阻止或逆转 TMJOA 的发展，就像面对一个顽强的敌人，常规武器难以对其造成致命一击。因此，寻找更有效的治疗策略迫在眉睫。

在这样的背景下，同济大学附属口腔医院的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于 TMJOA 软骨细胞的代谢失衡问题，试图探索出一条全新的治疗路径。研究的主角是 Laccase 结构域包含蛋白 1（Lacc1），它在代谢和炎症调节方面具有潜在的关键作用。研究人员将 Lacc1 与巨噬细胞来源的细胞外囊泡（EVs）相结合，构建出 Lacc1 过表达的工程化细胞外囊泡（OE-EVs），并对其在 TMJOA 治疗中的效果进行了深入研究。

这项研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为 TMJOA 的治疗带来了新的希望。研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是 RNA 测序技术，通过对 TMJOA 和正常软骨样本进行测序，筛选出差异表达基因，从而揭示疾病相关的代谢和炎症变化；其次是细胞实验技术，包括细胞培养、转染、构建体外炎症模型等，用于研究 OE-EVs 对软骨细胞的作用；最后是动物实验技术，利用小鼠建立 TMJOA 模型，评估 OE-EVs 在体内的治疗效果，包括 Micro-CT 分析、组织学染色等检测手段。

下面来看具体的研究结果。

1. TMJOA 软骨中糖酵解和 OXPHOS 稳态失调：研究人员通过对 TMJOA 小鼠和正常小鼠的髁突组织进行转录组分析，发现 TMJOA 软骨中糖酵解相关基因显著上调，而氧化磷酸化（OXPHOS）和三羧酸循环（TCA cycle）相关的关键基因则明显下调。同时，结构软骨基质基因表达降低，炎症因子水平升高。qRT-PCR 和免疫荧光染色进一步验证了这些结果，表明 TMJOA 软骨存在糖酵解和 OXPHOS 失衡，Lacc1 可能在疾病发病机制中发挥重要作用。
2. Lacc1 在 RAW264.7 巨噬细胞中的功能验证：在 RAW264.7 巨噬细胞中进行 siRNA 介导的 Lacc1 敲低和过表达实验。结果显示，敲低 Lacc1 会使巨噬细胞向促炎表型转变，促进糖酵解并降低 ATP 生成；而过表达 Lacc1 则抑制炎症反应，表明 Lacc1 在调节巨噬细胞炎症和糖酵解中起关键作用，为利用巨噬细胞工程化表达 Lacc1 制备 OE-EVs 提供了理论依据。
3. OE-EVs 减轻软骨细胞中 IL-1β 诱导的炎症：成功构建并表征了 OE-EVs，其具有典型的外泌体形态，大小和浓度符合预期，且能被软骨细胞有效摄取，生物相容性良好。体外实验表明，OE-EVs 能显著减轻 IL-1β 诱导的软骨细胞炎症，促进软骨基质合成，下调炎症因子和基质金属蛋白酶表达，抑制 M1 巨噬细胞极化。
4. OE-EVs 通过改善线粒体功能重编程软骨细胞能量代谢：研究发现，OE-EVs 能抑制 OA 软骨细胞的有氧糖酵解，减轻氧化应激，提高 ATP 水平，降低细胞外乳酸浓度，恢复线粒体膜电位，改善线粒体形态和功能。但 Lacc1 在软骨细胞代谢稳态中的直接作用仍有待进一步研究。
5. RNA-Seq 分析 OE-EVs 对 OA 软骨细胞糖酵解和炎症的影响：转录组分析表明，OE-EVs 可下调 IL-1β 诱导的糖酵解基因和炎症基因表达，抑制细胞外基质（ECM）降解相关基因，调节 JAK-STAT 等信号通路。Western blot 分析证实 OE-EVs 抑制 JAK-STAT 通路，从而抑制 OA 软骨细胞炎症。
6. OE-EVs 在体内减轻炎症并促进 TMJOA 软骨修复：在小鼠 TMJOA 模型中，OE-EVs 能在体内长时间保留，有效减轻炎症，改善软骨和软骨下骨结构，促进软骨基质再生，抑制分解代谢和促炎因子表达，降低 OARSI 评分，且安全性良好。

研究结论和讨论部分表明，该研究首次揭示了 TMJOA 软骨细胞中存在显著的代谢失调，而 Lacc1 工程化的细胞外囊泡（OE-EVs）作为一种创新的代谢干预手段，展现出巨大的治疗潜力。OE-EVs 不仅能恢复代谢平衡，显著抑制 IL-1β 诱导的炎症，还能改善线粒体功能，减少乳酸产生，降低线粒体超氧化物水平，使线粒体结构恢复正常。在体内实验中，OE-EVs 有效减轻了炎症，促进了软骨再生，为 TMJOA 的治疗开辟了新的方向。然而，研究也存在一些局限性。例如，虽然 4 周的研究数据显示 OE-EVs 能有效缓解早期 TMJOA 炎症，但对于长期的疾病改善效果，还需要更长时间（≥8 周）的评估。此外，动物模型与人类疾病存在差异，无法完全模拟人类 TMJOA 的复杂性，且工程化细胞外囊泡（OE-EVs）的长期安全性和稳定性也需要进一步研究。未来，需要深入探究 Lacc1 介导的代谢重编程机制，评估 OE-EVs 的长期疗效和安全性，以推动其临床应用，为广大 TMJOA 患者带来真正的福音。