骨关节炎（OA）是一种致残性疾病，全球患者超过5.95亿。关节中的纤维软骨，如膝关节半月板、颞下颌关节盘，在承重和缓冲中扮演关键角色。然而，一旦受损，这些组织自我修复能力极差，成为临床治疗的巨大瓶颈。

近期，四川大学华西口腔医院研究团队在顶级期刊 Science Advances 上发表了一项开创性研究。研究首次绘制了人颞下颌关节盘的高分辨率时空多组学图谱，发现了一条通过靶向整合素αV/β5信号通路，促进周围结缔组织转化为功能性纤维软骨的全新修复路径。这项研究为骨关节炎的再生治疗带来了革命性希望。诺禾致源为本研究提供了空间转录组、单细胞转录组、bulk RNA-seq技术服务。

结果 1：找出关键“先生”

COL5A1 阳性成纤维细胞起源于血管周细胞，并大量聚集于关节盘 - 后区结缔组织交界区域

研究团队对健康及颞下颌关节（TMJ）病变关节盘（AD）、后区结缔组织（RCT）样本开展单细胞转录组测序，共鉴定出 6 大类主要细胞；其中成纤维细胞（FBs）在 OA 病变 RCT 中的占比提升显著。空间转录组结果显示，成纤维细胞在关节盘与后区结缔组织交界带的细胞密度显著升高。 研究进一步将全部成纤维细胞划分为 5 个亚群，其中 FB4（COL5A1?）、FB5（SFRP2?）是负责细胞外基质重塑的关键亚群；疾病状态下，COL5A1?成纤维细胞在 RCT 中成为优势细胞群，SFRP2?成纤维细胞则主要分布于关节盘组织内。

COL5A1?成纤维细胞的纤维软骨转化（FT）评分显著高于其余成纤维细胞亚群，且该类细胞的空间分布位置与组织纤维软骨转化高评分区域基本重合。

时空图谱结论：TMJ-OA 病变组织中成纤维细胞数量显著增多，COL5A1 阳性成纤维细胞富集于后区结缔组织，集中分布在关节盘与后区结缔组织交界区域。

为追溯 COL5A1?成纤维细胞的细胞来源，研究对成纤维细胞与血管周细胞（MUs）开展拟时序分化轨迹分析，证实血管周细胞处于分化轨迹起始端，COL5A1?、SFRP2?两类基质重塑成纤维细胞位于分化终点。空间拟时序分析显示，细胞距离血管内皮细胞（EC）越近，分化时序数值越低，代表细胞分化成熟度更低。 研究结合小鼠模型进行体内谱系示踪以及体外细胞实验，表明COL5A1?成纤维细胞由血管周细胞分化而来；TMJ-OA 发生后，血管周细胞被募集至病变区域，并分化为 COL5A1?成纤维细胞启动纤维软骨转化进程。

结果 2：锁定信号“总开关”

COL5A1?成纤维细胞内整合素 αV/β5 信号异常过度激活，是纤维软骨有序转化受阻的核心诱因

细胞通讯分析结果提示，病变 RCT 内 COL5A1?成纤维细胞的细胞间信号强度显著上调。GO 功能富集分析显示，“整合素复合物” 相关功能条目在 COL5A1?成纤维细胞中显著富集。 配体 - 受体配对强度分析发现，整合素 αV/β5 在 COL5A1?成纤维细胞中特异性高表达，信号活化水平最高，其主要结合配体为骨膜蛋白（periostin）。空间转录组定位显示，ITGAV、ITGB5 两种基因共表达于 RCT 组织；疾病状态下，COL5A1 阳性细胞中同时表达 ITGAV/ITGB5 的细胞占比显著增加。免疫荧光定量结果证实，OA 病变 RCT 组织内整合素 αVβ5 蛋白阳性区域面积扩大约 2 倍。 上述数据证明：整合素 αV/β5 信号通路过度活化，是 COL5A1?成纤维细胞介导无序细胞外基质重塑的关键分子机制。

多关节组织样本验证 COL5A1、整合素 αV/β5 上调为骨关节炎共有特征。研究整合人源颞下颌关节、膝关节（半月板 / 前交叉韧带）、脊柱（椎间盘纤维环 / 髓核）单细胞转录组数据集，发现所有关节组织均可划分出相同 6 类核心细胞。各类关节 OA 病变组织中，炎症应答、损伤修复相关通路普遍显著上调；结缔组织区域纤维软骨转化评分明显升高，且与成纤维细胞丰度呈正向相关。 关键共性发现：COL5A1、ITGAV、ITGB5 三种基因在全部关节病变结缔组织（颞下颌 RCT、膝关节前交叉韧带、椎间盘髓核）及透明软骨中均出现表达上调，说明该病变调控机制适用于全身多关节骨关节炎，具备普遍保守性。 研究同时构建小鼠 TMJ-OA 模型与椎间盘损伤模型，动物组织检测同样观察到 Col5a1、Itgav、Itgb5 表达升高，以及胶原、糖胺聚糖紊乱堆积的基质重塑表型，进一步在动物层面验证人体样本中的分子机制高度保守。

结果 3：验证“治疗钥匙”

整合素抑制剂西仑吉肽可重塑有序信号通路，诱导结缔组织完成功能性纤维软骨转化

研究在手术诱导 ADD-TMJ-OA 小鼠模型中，局部注射整合素 αV/β5 特异性抑制剂西仑吉肽开展干预实验。药物处理后，RCT 内 COL5A1 阳性细胞比例进一步上升；

为阐明西仑吉肽的下游调控通路，研究对药物处理后的 RCT 组织开展单细胞测序：COL5A1?成纤维细胞总数量未减少，但细胞内 TGF-β 信号通路显著激活。免疫组化与蛋白免疫印迹实验共同证实，西仑吉肽通过抑制整合素 αV/β5 异常活化，解除其对 TGF-β 信号通路的抑制作用，进而使 COL5A1?成纤维细胞正常启动有序纤维软骨转化。 研究进一步采用更贴近临床大动物模型（小型猪 TMJ-OA 模型）验证药效：局部注射西仑吉肽后，RCT 细胞外基质结构显著改善，COL5A1?成纤维细胞数量提升，组织弹性力学性能同步恢复，为该靶向药物应用于临床关节骨关节炎治疗提供充足实验依据。