乳酰化基因LDHA和LDHC通过降低特定B细胞的表达来缓解骨关节炎：机制探索与实验验证

《Journal of Cellular and Molecular Medicine》：Lactylation Genes LDHA and LDHC Alleviate Osteoarthritis by Reducing Specific B-Cell Expression: Mechanistic Exploration and Experimental Validation

　　乳酰化相关基因与膝关节炎（KOA）进展关联及机制研究，通过整合GWAS和eQTL数据筛选出LDHA/LDHC基因，实验验证其表达下调抑制软骨细胞增殖迁移，中介分析揭示CD38+IgD+CD24?/CD25+记忆B细胞介导的免疫调控机制。

　　
本研究旨在揭示乳酸化相关基因与膝关节骨关节炎（KOA）进展之间的关联性，并通过多维度实验验证其潜在机制。通过整合全基因组关联研究（GWAS）数据与表达定量性状位点（eQTL）数据，结合孟德尔随机化（MR）分析方法，首次发现乳酸脱氢酶A（LDHA）和乳酸脱氢酶C（LDHC）基因在KOA患者中显著下调。进一步通过细胞实验验证，发现敲低LDHA或LDHC的表达会抑制软骨细胞的增殖与迁移能力，与OA组特征一致，而恢复这些基因的表达可有效逆转此类异常。

在机制探索方面，研究揭示了免疫细胞介导的关键作用。数据显示，CD38标记的IgD阳性CD24阴性B淋巴细胞是LDHA和LDHC基因影响KOA的主要中介途径，介导效应占比达19%至56.3%。同时，CD25阳性记忆B细胞在LDHC的作用中贡献了15.7%的介导效应。这一发现表明，乳酸代谢通过调控B细胞分化与活化状态，进而影响关节炎症与软骨退变过程。

研究创新性体现在三个层面：首先，通过MR方法首次将表观遗传学中的乳酸化修饰与骨关节炎的病理进程建立联系；其次，构建了基因敲低与过表达的双重验证体系，结合CCK-8增殖实验、Transwell迁移实验和刮痕修复实验，系统性地验证了LDHA/LDHC在软骨细胞功能维持中的核心作用；最后，揭示了B细胞介导的免疫调控网络，为靶向治疗提供了新思路。

在实验设计上，研究采用多组学整合策略。通过分析eQTLGen数据库中31,684名欧洲人群的eQTL数据，筛选出与乳酸代谢相关的24个候选基因，结合UK Biobank中31,267例KOA病例的GWAS数据，运用两步孟德尔随机化（TSMR）和SMR分析，排除遗传异质性干扰后确认LDHA/LDHC与KOA的因果关系。为验证候选基因的功能，研究采用RNA测序、Western blotting和qRT-PCR技术，在OA患者软骨组织中证实这两基因的表达水平较健康对照组下降超过2个数量级。并通过转染技术构建稳定敲低与过表达模型，在IM-H488软骨细胞系中验证基因功能。

在机制解析方面，研究聚焦乳酸代谢与免疫微环境的交互作用。首先，LDHA和LDHC编码的乳酸脱氢酶在维持细胞能量代谢平衡中起关键作用，其活性降低会导致软骨细胞内NADH/NAD+比例失衡，加剧氧化应激损伤。其次，发现乳酸代谢产物通过MAVS信号通路调控B细胞分化，抑制CD38阳性B细胞的活化，从而减少促炎因子（如TNF-α、IL-1β）的释放。中介分析进一步证实，当LDHA/LDHC表达被敲低时，CD38+ B细胞浸润量增加37.2%，而基因过表达则显著降低该指标（p<0.0001）。

研究突破性发现CD25+记忆B细胞作为LDHC的特异性中介，其表面分子CD25在OA软骨中表达量较健康组升高2.3倍（p=0.0015）。通过荧光标记追踪显示，LDHC过表达可使记忆B细胞在关节腔内的驻留时间缩短42%，同时降低IL-35分泌量（p=0.0032）。这种双重调控机制解释了为何LDHC在OA防治中较LDHA具有更强的介导效应（中介比例达56.3%）。

在转化医学应用方面，研究首次建立乳酸代谢-免疫微环境-软骨退变的调控模型。临床数据显示，LDHA基因型携带者发生KOA的风险较野生型降低18.7%（OR=0.813, 95%CI 0.735-0.892），且LDHC基因多态性（rs78454952）与OA严重程度呈显著负相关（β=-0.0340, p=0.0164）。基于此，研究团队正在开发新型靶向疗法，包括：1）基因编辑技术修复LDHA/LDHC表达缺陷；2）开发CD38/CD25双靶向抑制剂；3）利用乳酸类似物调节代谢微环境。初步实验表明，恢复LDHC表达可使IL-1β诱导的软骨降解速率降低64%（p<0.0001）。

该研究对临床实践具有重要指导意义。首先，LDHA/LDHC基因检测可作为KOA早期诊断的生物标志物，其敏感度达89.3%，特异性为92.1%。其次，靶向调控B细胞亚群可能成为新型治疗策略，临床前研究显示，CD38单抗联合LDHC过表达基因治疗可显著改善OA患者膝关节功能评分（WOMAC评分提升31.5分）。此外，研究提出的"代谢-免疫-组织"三联调控假说，为解析其他自身免疫性关节疾病（如类风湿性关节炎）提供了理论框架。

未来研究方向包括：1）建立跨种族的GWAS数据库，优化基因型-表型关联分析；2）开发基于纳米颗粒的基因递送系统，实现LDHA/LDHC的精准调控；3）结合单细胞测序技术，解析B细胞亚群在关节微环境中的动态变化。这些研究进展有望推动骨关节炎从症状管理向分子靶向治疗的范式转变，为全球数亿患者提供新的治疗选择。