Celastrol fördert die Autophagie in Chondrozyten durch Regulierung der mTOR-Expression
Osteoarthritis (OA) ist eine schwächende Erkrankung, die durch den fortschreitenden Abbau von Knorpelgewebe gekennzeichnet ist und mit Schmerzen, Steifheit sowie eingeschränkter Mobilität einhergeht. Trotz ihrer hohen Prävalenz sind die Behandlungsmöglichkeiten für OA nach wie vor begrenzt, wodurch ein dringender Bedarf an neuartigen therapeutischen Strategien besteht. Die Autophagie, ein zellulärer Prozess zum Abbau und Recycling geschädigter Organellen und Proteine, hat sich als entscheidender Schutzmechanismus gegen Knorpeldegeneration bei OA erwiesen. Der „mammalian target of rapamycin“ (mTOR) ist ein zentraler Regulator der Autophagie, und seine Hemmung kann die Autophagie fördern sowie Chondrozyten – die für die Aufrechterhaltung des Knorpels verantwortlichen Zellen – schützen.
Celastrol, ein triterpenoides Chinonmethid aus der Wurzel von Tripterygium wilfordii Hook F, zeigt vielversprechendes therapeutisches Potenzial bei verschiedenen Formen von Arthritis, einschließlich OA. Frühere Studien deuten darauf hin, dass Celastrol die Autophagie in unterschiedlichen Zelltypen induzieren kann, doch die spezifischen Mechanismen in OA-Chondrozyten bleiben unklar. Diese Studie zielt darauf ab, die Rolle von Celastrol bei der Förderung der Autophagie in primären humanen OA-Chondrozyten zu untersuchen und dessen therapeutische Effekte zu erforschen.
Zunächst wurde die optimale Celastrol-Dosis für Chondrozytenkulturen mittels CCK-8-Assay ermittelt. Eine Konzentration von 200 nmol/L über 24 Stunden erwies sich als optimal und wurde für weitere Experimente verwendet. Durch Transkriptomsequenzierung und Netzwerkpharmakologie wurde mTOR als potenzielles Ziel von Celastrol identifiziert. Western-Blot-Analysen zeigten, dass Celastrol die mTOR-Proteinspiegel signifikant senkte, die P62-Expression reduzierte und die LC3-II-Level erhöhte – Hinweise auf eine gesteigerte Autophagie.
Vergleiche mit Rapamycin, einem bekannten mTOR-Inhibitor, ergaben ähnliche Effekte: Beide Substanzen induzierten die Phosphorylierung von PERK (Marker für endoplasmatischen Retikulum-Stress), steigerten LC3-II und verringerten P62 sowie apoptotische Marker wie CASP12 und DDIT3. Die Kombination von Celastrol und Rapamycin führte zu einer synergistischen mTOR-Hemmung und verstärkten Autophagie. Im Gegensatz dazu blockierte der mTOR-Agonist MHY1485 die Celastrol-induzierte Autophagie und erhöhte apoptotische Signale.
Die siRNA-vermittelte mTOR-Silenzierung bestätigte die zentrale Rolle von mTOR: Celastrol-behandelte, mTOR-depletierte Chondrozyten zeigten eine signifikant erhöhte Autophagie ohne zusätzliche Effekte, was auf mTOR als primären Zielmechanismus hindeutet.
Zusammenfassend demonstriert diese Studie, dass Celastrol durch mTOR-Inhibition die Autophagie in OA-Chondrozyten aktiviert, apoptotische Prozesse hemmt und somit potenzielle therapeutische Vorteile für OA bieten könnte. Die synergistische Wirkung mit Rapamycin unterstreicht die Möglichkeit kombinierter Therapieansätze. Künftige In-vivo-Studien an OA-Mausmodellen sind erforderlich, um diese Mechanismen weiter zu validieren.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001552