疼痛介质 NGF：调控软骨细胞外基质合成的新发现

为探究神经生长因子（NGF）与软骨破坏关系，复旦大学附属华东医院研究人员发现 0.5 - 5 ng/mL NGF 可促进软骨细胞外基质合成，该研究对骨关节炎治疗有重要意义。

　　在人体的关节世界里，骨关节炎（Osteoarthritis，OA）就像一个潜伏的 “破坏者”，悄悄侵蚀着关节软骨，全球近 3 亿人深受其害。疼痛是 OA 最典型的症状，严重影响患者的日常生活，甚至可能导致残疾。在对抗 OA 疼痛的 “战场” 上，神经生长因子（Nerve Growth Factor，NGF）成为了备受瞩目的 “焦点分子”。临床研究发现，抗 NGF 抗体虽能有效缓解 OA 疼痛，可部分患者却出现了软骨加速退化的副作用，这就像在治疗过程中埋下了一颗 “定时炸弹”，让医生和患者都陷入两难境地。NGF 与软骨破坏之间到底有着怎样的神秘联系？这个问题亟待解答，也成为了科研人员们奋力攻克的难题。

为了揭开这层神秘面纱，复旦大学附属华东医院的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于 NGF 对软骨细胞的影响及其潜在机制，期望能为 OA 的治疗开辟新的道路。经过一系列严谨的实验探究，研究人员有了重要发现：一定浓度范围内（0.5 - 5 ng/mL）的 NGF 对软骨细胞有着积极作用，它能促进细胞外基质（Extracellular Matrix，ECM）合成，而这一过程与 PI3K/AKT 信号通路密切相关。这一成果犹如一道曙光，为 OA 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表于《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》杂志。

在这场探索之旅中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们选用 ATDC5 细胞进行体外培养，诱导其分化为软骨细胞。通过 Alcian blue 和 toluidine blue 染色，观察细胞中硫酸化蛋白聚糖的合成情况；利用细胞计数试剂盒 - 8（Cell Counting Kit - 8，CCK - 8）检测 NGF 对软骨细胞增殖的影响；采用 Western blotting 和免疫荧光染色技术，分析相关蛋白的表达水平，从而深入探究 NGF 作用的分子机制。

研究结果如下：

1. 软骨细胞的诱导分化及鉴定：研究人员将 ATDC5 细胞在含有 1% 胰岛素、转铁蛋白和硒（ITS）的培养基中培养 21 天，诱导其分化为软骨细胞。Alcian blue 和 toluidine blue 染色结果显示，细胞中蛋白聚糖的积累从第 0 天开始逐渐增加，在第 14 天达到高峰，之后有所下降。同时，免疫荧光染色发现，诱导 14 天后的细胞中 II 型胶原蛋白（Type II Collagen，Col - II）表达增加，形态也发生了明显变化，从最初的长纺锤形或多边形转变为紧密的圆形或铺路石样，还形成了软骨样结节结构。这些结果表明，ATDC5 细胞成功分化为具有功能的软骨细胞。
2. NGF 对软骨细胞增殖的影响：CCK - 8 实验表明，0.5 - 10 ng/mL 的 NGF 对 ATDC5 软骨细胞没有细胞毒性，在 24 - 48 小时内，细胞的增殖速率也未受到明显影响。
3. NGF 对软骨细胞外基质相关蛋白的影响：研究人员用不同浓度（0 - 10 ng/mL）的 NGF 处理软骨细胞 24 小时后发现，0.5 - 5 ng/mL 的 NGF 能够呈剂量依赖性地上调聚集蛋白聚糖（Aggrecan，ACAN）、Col - II 和性别决定区 Y 框蛋白 9（Sex Determining Region Y box 9，Sox9）的表达，其中 5 ng/mL NGF 的促进作用最为显著。然而，10 ng/mL 的 NGF 却抑制了这些蛋白的合成。
4. TRKA 在 NGF 诱导基质合成中的作用：为了进一步探究 TRKA 在 NGF 诱导基质合成中的作用，研究人员在有或无 TRKA 抑制剂（GNF5837）的情况下，用 5 ng/mL NGF 刺激软骨细胞。Western blot 分析和免疫荧光结果显示，GNF5837 能够显著逆转 5 ng/mL NGF 对 ACAN、Col - II 和 Sox9 蛋白的上调作用。这表明，软骨细胞的合成代谢受 NGF 与高亲和力 TRKA 受体相互作用的显著调控。
5. NGF 对 PI3K/AKT 信号通路的调节：研究发现，随着 NGF 浓度（0.5 - 5 ng/mL）的增加，PI3K/AKT 信号通路的活性增强。当用 TRKA 抑制剂 GNF5837 或 PI3K/AKT 抑制剂 LY294002 预处理软骨细胞后，再用 5 ng/mL NGF 处理，PI3K 的磷酸化水平显著降低。这说明 NGF 能够与高亲和力受体 TRKA 结合，进而激活软骨细胞中 PI3K/AKT 信号通路。
6. PI3K/AKT 信号通路与 NGF 刺激的基质合成的关系：研究人员用 5 ng/mL NGF 和 PI3K 抑制剂 LY294002 共同处理软骨细胞 24 小时，Western blot 和免疫荧光结果显示，LY294002 能够显著逆转 NGF 对 ACAN、Col - II 和 Sox9 表达的促进作用。这表明 PI3K/AKT 信号通路对 NGF 介导的 ECM 相关蛋白合成有显著影响。

研究结论与讨论部分指出，该研究揭示了 0.5 - 5 ng/mL 的 NGF 在软骨细胞中具有促进 ECM 合成的潜在有益作用，PI3K/AKT 信号通路在这一过程中发挥了重要作用 。不过，研究也存在一定局限性，如仅探讨了 NGF 对软骨细胞合成代谢的影响，未涉及分解代谢；实验仅使用了 ATDC5 细胞系，未使用原发性人 OA 软骨细胞；且 ATDC5 细胞是在平板上培养，与真实软骨组织的三维缺氧环境不同。尽管如此，该研究依然为 OA 的治疗提供了新的理论依据和潜在治疗靶点。未来，科研人员可进一步利用人 OA 软骨细胞、先进的 3D 软骨模型或体内模型进行研究，深入探索 NGF 在 OA 软骨中的作用机制，开发出更安全、有效的治疗策略，为 OA 患者带来更多希望。