摘要：
本研究采用空间质谱成像技术，解析膝关节骨关节炎进程中软骨下骨组织与细胞外基质的重塑特征，明确病变区域的蛋白表达差异，揭示软骨下骨重塑与软骨损伤的时空关联，同时验证相关蛋白在体液中的表达规律，为阐释骨关节炎进展的分子机制提供实验支撑。
01研究背景骨关节炎为退行性骨关节病变，核心病理表现为关节软骨缺失与软骨下骨稳态失衡，当前对疾病进展的分子驱动机制认知有限。质谱成像可实现组织蛋白质组的空间分子映射，为精准解析骨关节炎组织层面的分子变化提供技术方法。
02主要内容
以人胫骨平台组织为研究对象，经胶原酶III预处理后开展空间质谱成像，靶向分析细胞外基质蛋白；对比骨关节炎患者病变部位、同一患者健侧部位及健康对照膝关节的软骨下骨蛋白表达；同步检测骨关节炎患者滑液样本，验证软骨下骨重塑相关蛋白的表达特征，挖掘骨关节炎相关细胞外基质蛋白分子特征。
03研究设计
选取骨关节炎患者内侧胫骨平台组织、同一患者健侧胫骨平台组织，以及年龄匹配的健康尸体膝关节组织，经胶原酶III处理后进行空间质谱成像分析；另纳入骨关节炎患者滑液样本，采用液相色谱-串联质谱检测相关蛋白表达，完成多组样本的对比与验证。
04结果
空间质谱成像识别出软骨缺失区域下方的软骨下骨损伤区域，该损伤特征延伸至剩余软骨下方，提示软骨下骨重塑早于全层软骨缺失；多种细胞外基质蛋白肽段在病变组织中丰度显著上升，特定含羟脯氨酸的胶原肽段特异性富集于软骨缺失区下方的软骨下骨；滑液样本中胶原与细胞外基质蛋白呈现与组织样本一致的表达调控趋势。
05思路延伸
基于空间质谱成像构建的软骨下骨分子图谱，可进一步挖掘骨关节炎不同进展阶段的特征性蛋白分子；结合组织与体液的蛋白表达关联，可深入解析软骨下骨重塑在骨关节炎发生发展中的调控机制；依托该技术体系，可拓展应用于其他退行性骨关节病变的分子病理解析与机制研究。
原文来源：
1. 期刊：Bone Research2. 发表时间：2026-01-263. DOI：10.1038/s41413-025-00495-04. 作者：Charles A. Schurman、Joanna Bons、Jonathon J. Woo、Cristal Yee、Qi Liu、Nannan Tao、Tamara Alliston、Peggi Angel、Birgit Schilling