应用鲣鱼弹性蛋白多肽阻断JAK2/STAT3信号通路减轻骨关节炎的研究

基本信息

英文标题：Studies on blocking the JAK2/STAT3 signaling pathway with elastin peptides from skipjack tunaKatsuwonus pelamis) bulbus cordis to alleviate osteoarthritis.

中文标题：应用鲣鱼弹性蛋白多肽阻断JAK2/STAT3信号通路减轻骨关节炎的研究

发表期刊：《Food Bioscience》

影响因子：5.2

作者单位：宁波大学、深圳市活力保健品有限公司等

作者信息：Qiaoli Wu，Bing Liu，Rongxian Yu，Xiaoling Sun，Ziyan Wang，Jun Zhou，Chenyang Lu，Jing Zhang，Jiaojiao Han，Xiurong Su.

研究背景

骨关节炎(OA)是一种与骨骼和肌肉退化相关的慢性疾病，严重影响日常生活。鲣鱼弹性蛋白肽(STEP)是从鲣鱼心脏动脉球中提取的小分子混合肽，具有多种活性功能，包括抗炎活性。然而，STEP是否能够减少OA炎症尚不明确。

研究方法

使用斑马鱼作为模型，验证STEP的抗炎效果。通过LC-MS/MS分析确定STEP的组成，并通过分子对接和微量热泳(MST)筛选潜在的抗炎肽。最后，对潜在肽进行了体外实验。

实验结果

图1. STEP对斑马鱼软骨损伤模型的影响。

(B) 拍摄照片后，使用NIS-Elements D软件(版本3.20)分析斑马鱼软骨的荧光强度。

(C-I) 通过qRT-PCR评估IL-4、IL-11、IL-6、TNF-α、JAK2、STAT3和IRF1的mRNA表达水平。数据以平均值±标准差表示。

图2. 研究探索主导肽段(LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI)与IL-1β蛋白相互作用的实验结果。

(A) 肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI的分子结构。

(B-D) 通过分子对接展示三个主导肽段与IL-1β的相互作用。

(E-G) 通过MST实验检测不同浓度的三个主导肽段与荧光标记的IL-1β的结合亲和力和结合曲线。展示了Kd值。误差条代表三个独立测量的数据点的范围。

图3. 肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI对人类软骨细胞 viability 的影响。

(A-C) 三个主导肽段不同浓度对24小时后软骨细胞的细胞毒性。细胞活力通过MTT实验测定。

(D) 在显微镜下(放大×200)拍摄的软骨细胞照片。

(E) 经三个主导肽段预处理后，IL-1β诱导的软骨细胞的活力。数据以平均值±标准差表示。

图4. 肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI对IL-1β诱导的软骨细胞炎症因子基因表达的影响。

(A-F) 通过qRT-PCR定量IL-1β、IL-6、IL-17、IL-2、IL-4和IL-11的相对mRNA表达水平。数据以平均值±标准差表示。

图5. 肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI对IL-1β诱导的软骨细胞JAK2/STAT3信号通路的影响。

(A-C) 通过qRT-PCR确定JAK2、STAT3和IRF1的相对mRNA表达水平。

(D-F) 通过Western blot检测软骨细胞中JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3的蛋白质水平。数据以平均值±标准差表示。

图6. 肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI对IL-1β诱导的软骨细胞ECM降解和凋亡的影响。

(A-D) 通过Western blot定量软骨细胞中胶原II、ADAMTS-5和MMP-13的相对蛋白质表达水平。

结果：STEP保护斑马鱼的软骨组织，调节炎症因子的表达和JAK2/STAT3信号通路。体外结果表明，潜在肽(LGVGSPPGK, GFDPSR和PGAPGGGFDI)正向调节炎症反应和JAK2/STAT3信号通路，并且能有效抑制细胞外基质(ECM)的退化和软骨细胞凋亡。

研究结论

研究结果表明，STEP通过抑制炎症和保护斑马鱼体内软骨组织，减轻了骨关节炎(OA)的症状。

来自STEP的肽段LGVGSPPGK、GFDPSR和PGAPGGGFDI能够通过调节炎症因子和JAK2/STAT3信号通路，减轻IL-1β诱导的OA。

在体外实验中，这些肽段对细胞外基质(ECM)具有保护作用。

因此，STEP可能是开发用于缓解OA的功能性产品的潜在候选物。