《Phytomedicine》：Wogonin Ameliorates Osteoarthritis by Targeting the STAT3/PIM1 Axis to Attenuate Chondrocyte Senescence
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Wogonin通过抑制STAT3/PIM1轴改善骨关节炎的软骨修复机制研究。采用IL-1β诱导的C28/I2细胞和DMM小鼠模型，证实Wogonin能促进软骨细胞增殖、抑制凋亡及炎症反应，通过调控STAT3磷酸化水平及PIM1表达，抑制SA-β-gal活性及SASP相关因子，改善ECM代谢平衡。
作者：袁美玲、周新月、徐文波、刘静峰、韩涛、黄玉荣、廖发雪、常俊、苗成贵
安徽中医药大学中医新安医学与中医现代化研究中心，合肥市，230012，安徽，中国
摘要
背景
黄芩素（Wogonin）是一种从黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）根中提取的黄酮类化合物，对骨关节炎（OA）具有显著的治疗效果，但其确切作用机制尚不清楚。
目的
研究黄芩素对骨关节炎的治疗效果，并阐明其潜在的作用机制。
方法
通过构建IL-1β诱导的C28/I2细胞模型以及内侧半月板损伤（DMM）的小鼠模型来模拟骨关节炎。利用病理染色、微CT、Tunel染色、EdU染色和迁移实验评估黄芩素的治疗效果。通过免疫组织化学、免疫荧光、甲苯胺蓝（Toluidine Blue）和SA-β-gal染色技术评估黄芩素对软骨损伤的修复作用。通过RNA-Seq、分子动力学模拟（MDs）、表面等离子体共振（SPR）、细胞热位移测定（CETSA）和药物亲和力响应靶标稳定性（DARTS）技术验证黄芩素与其靶蛋白之间的相互作用。利用STAT3激动剂和pcDNA3.1-STAT3模型验证黄芩素调节骨关节炎的机制。
结果
黄芩素能够改善关节软骨损伤，抑制IL-1β诱导的C28/I2细胞的炎症反应和骨赘形成，促进细胞增殖并抑制细胞凋亡。黄芩素还能抑制基质降解，促进基质合成和蛋白聚糖分泌，上调CDK和Cyclin的转录水平，同时延缓SA-β-gal染色、衰老相关分泌表型（SASP）、γ-H2A.X、P16、P21和P53的表达。机制研究表明，黄芩素直接作用于STAT3，STAT3的上调会导致p-STAT3/STAT3和PIM1表达增加，从而加剧软骨损伤和细胞衰老。相反，黄芩素通过直接结合STAT3抑制其激活，逆转上述病理变化。
结论
黄芩素通过调控STAT3/PIM1轴，能够抑制软骨细胞衰老，减少软骨损伤，缓解骨关节炎。
引言
骨关节炎（OA）是一种常见的退行性关节疾病，尤其在老年人中发病率较高。患者通常表现为关节软骨缺陷和软骨下骨重塑（Abramoff和Caldera，2020）。作为一种全球范围内的广泛性疾病，OA显著影响患者的生活质量，也是导致肢体运动功能障碍和残疾的主要原因（Hawker和King，2022）。虽然关节置换术可以改善关节功能，但会伴随多种不良反应（Sharma，2021）。随着中国人口老龄化进程的加快，OA的发病率也在不断增加，因此迫切需要开发安全有效的治疗方法和药物干预措施。
软骨细胞是关节软骨的唯一功能性细胞成分，负责细胞外基质（ECM）的合成和稳态平衡的维持，这对保护软骨组织至关重要。关节软骨的损伤和退化是OA的关键病理过程。软骨细胞衰老的异常积累不仅与OA的严重程度相关，还会直接加剧软骨细胞功能下降和局部关节炎症（Li等人，2025c）。细胞衰老是细胞周期的不可逆停滞，伴随衰老相关分泌表型（SASP）的激活（Ogrodnik，2021）。衰老细胞会释放炎症介质和其他SASP成分，加速自身衰老过程，促进软骨退化并加剧炎症，形成恶性循环（Chen等人，2025a）。生理上，活性氧（ROS）对细胞免疫和修复功能具有调节作用。OA的发病机制与ROS的过度产生密切相关，细胞内ROS的积累会进一步引发细胞衰老（Zhou等人，2025a）。因此，通过干预软骨细胞衰老来减轻软骨损伤可能是延缓OA病理进展的创新治疗方法。
信号转导子和转录激活因子3（STAT3）在炎症反应、免疫调节和多种病理过程中发挥重要作用。异常激活的STAT3与多种骨骼相关疾病的病理进展密切相关，骨关节炎就是一个典型的例子（Zhao等人，2025）。此外，作为骨关节炎的潜在生物标志物，Moloney小鼠白血病病毒1（PIM1）的整合位点能够调控细胞周期，抑制细胞凋亡，并参与代谢调节（Luszczak等人，2020；Xu等人，2024）。目前，在类风湿性关节炎背景下对PIM1相关功能的研究已取得显著进展（Ha等人，2019）。然而，病理状态下，STAT3在磷酸化后进入细胞核，直接上调PIM1的表达（Ding等人，2025）。PIM1的高表达会增强P21/P16通路的活性，降低DNA损伤修复能力，影响细胞周期，使细胞进入衰老状态（Xiao等人，2025）。本研究探讨了STAT3/PIM1轴异常激活在骨关节炎进程中对软骨细胞衰老和软骨损伤的作用。
黄芩素是从黄芩根中提取的黄酮类化合物，具有抗炎、细胞保护等多种药理作用（Huynh等人，2020）。已有研究表明黄芩素可以保护骨关节炎大鼠的关节免受损伤（Liu等人，2022）。然而，关于黄芩素是否通过调控STAT3/PIM1轴来抑制细胞衰老和改善骨关节炎的作用机制尚不明确。因此，本研究通过建立体内内侧半月板损伤模型和体外IL-1β诱导的炎症模型，探讨了黄芩素改善骨关节炎的具体机制。研究证实黄芩素作用于STAT3/PIM1轴，抑制P16、P21和P53的表达，上调CDK和Cyclins以及细胞衰老相关标志物，从而促进细胞增殖和蛋白聚糖分泌，抑制细胞凋亡和ROS水平，调节ECM代谢平衡，改善软骨损伤。我们的研究为黄芩素在骨关节炎治疗中的临床应用提供了实验基础。
试剂
黄芩素（632-85-9，纯度≥98%，成都草园康生物科技有限公司）溶解在DMSO中。塞来昔布（HJ20120106，Viatris Pharmaceuticals LLC）购自Viatris Pharmaceuticals LLC。Colivelin（HY-P1061）和IL-1β（HY-P7028）购自MCE。EdU（C0071S）、Senescence β-半乳糖苷酶（C0602）、Tunel（C1086）和ROS测定试剂盒（S0033S）购自Beyotime。甲苯胺蓝（TB，G3360）和苏木精-伊红（HE，G1100）购自Solarbio。番红花红（Safranin）
黄芩素促进IL-1β诱导的C28/I2细胞增殖并抑制细胞凋亡
为了探讨黄芩素（图1A）对C28/I2细胞存活率的影响，将细胞在不同浓度（0-100 μM）下处理24小时。结果表明，0-60 μM范围内的黄芩素对C28/I2细胞无毒（图1B）。在此安全范围内，20 μM、30 μM和40 μM的黄芩素显著增强了IL-1β诱导的C28/I2细胞的活性（图1C）。因此，我们选择20 μM、30 μM和40 μM作为黄芩素的低、中、高浓度。
讨论
骨关节炎是一种长期的退行性关节疾病，其特征是软骨细胞衰老和骨赘形成（Choi等人，2019）。减轻软骨损伤是改善骨关节炎的关键，但目前通过抑制软骨细胞衰老来缓解软骨损伤仍然具有挑战性（Liu等人，2024）。传统中医因其明确的治疗效果和较低的副作用，在骨关节炎治疗中显示出独特潜力
结论
本研究表明，黄芩素显著改善了IL-1β诱导的C28/I2细胞损伤和内侧半月板损伤（DMM）小鼠的病理状况。黄芩素通过调控STAT3/PIM1轴抑制细胞衰老和软骨损伤，从而发挥治疗作用。本研究不仅为黄芩素在骨关节炎治疗中的临床应用提供了重要实验依据和新方向，也为骨关节炎的预防和干预提供了新的研究思路。
作者贡献声明
袁美玲：撰写原始稿件、实验设计、数据验证、数据分析。周新月：数据分析、结果验证。徐文波：数据分析、可视化处理。刘静峰：软件操作。韩涛：实验方法设计。黄玉荣和廖发雪：数据管理。常俊：论文撰写、审稿和编辑。苗成贵：资金筹集、项目监督。
作者声明
我们声明本手稿为原创作品，未在其他地方发表，目前也未被其他机构考虑发表。
我们确认所有列出的作者均已阅读并批准了本手稿，且没有其他符合作者资格但未列入名单的人。我们确认手稿中作者的顺序已得到所有作者的认可。
作者贡献声明
袁美玲：撰写原始稿件、数据验证、实验设计、数据分析。周新月：结果验证、数据分析。徐文波：数据可视化处理、实验设计。刘静峰：软件操作。韩涛：实验方法设计。黄玉荣：数据管理。廖发雪：数据管理。常俊：论文撰写、审稿和编辑。苗成贵：项目监督、资金筹集。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本论文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了安徽中医药大学中医新安医学与中医现代化研究中心（2023CXMMTCM025）、安徽中医药大学（JCLCA2025014、2022BHTNXA05）、国家自然科学基金（82274310）、安徽省科技厅（2022e07020028）、安徽省教育厅（DTR2025024、2024cxcysj131、2024AH051026、2024AH040139、2022xnfzkc023、2023jyxm0345）的支持。
