STAT4通过MMP-3启动子区DNA去甲基化激活骨关节炎软骨基质降解的分子机制

本文揭示了骨关节炎（OA）中STAT4通过识别MMP-3启动子区去甲基化位点激活基质金属蛋白酶3（MMP-3）表达的新机制。研究发现OA小鼠关节软骨中MMP-3启动子CpG位点去甲基化促进STAT4结合，通过siRNA沉默STAT4可显著改善OA病理表型，为OA靶向治疗提供了新的表观遗传学（Epigenetics）干预靶点。

　　

Highlight

小鼠实验采用8周龄雄性C57BL/6J小鼠，通过内侧半月板失稳（DMM）手术建立膝OA模型。术后8周，DMM组小鼠表现出典型的软骨退变特征（图1A），OARSI评分显著升高（图1B），总软骨面积减少（图1C），同时MMP-3 mRNA和蛋白表达水平显著上调（图1D-E）。免疫组化显示MMP-3在OA软骨表层和中部区域特异性高表达（图1F）。

MMP-3启动子区呈现DNA去甲基化特征

采用亚硫酸氢盐测序发现OA组MMP-3启动子区-168bp和-98bp位点CpG甲基化水平显著降低（图2A-B）。体外实验证实DNA甲基转移酶抑制剂5-氮杂胞苷（5-Aza）可剂量依赖性上调MMP-3表达（图2C），提示DNA去甲基化直接调控MMP-3激活。

STAT4特异性识别去甲基化位点

染色质免疫共沉淀（ChIP）显示STAT4在OA软骨中与MMP-3启动子结合增强（图3A）。凝胶迁移实验（EMSA）证实STAT4特异性识别-168bp去甲基化位点（图3B）。双荧光素酶报告基因检测显示突变该位点可使MMP-3启动子活性降低72%（图3C）。

STAT4基因沉默改善OA表型

通过siRNA关节腔注射敲低STAT4后，OA小鼠软骨降解显著减轻（图4A），OARSI评分下降43%（图4B），同时MMP-3表达水平降低61%（图4C）。该结果证实STAT4-MMP-3通路在OA进展中的关键作用。

Discussion

本研究首次阐明DNA去甲基化-STAT4-MMP-3分子轴在OA软骨降解中的作用机制。MMP-3作为基质降解的核心效应分子，其启动子区-168bp位点去甲基化形成"表观遗传开关"，促进STAT4结合并激活转录。该发现为开发靶向STAT4或DNA甲基化修饰的OA治疗策略提供了理论依据。