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Koumine inhibits IL-1β-induced chondrocyte inflammation and ameliorates extracellular matrix degradation in osteoarthritic cartilage through activation of PINK1/Parkin-mediated mitochondrial autophagy - 22/03/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116273 
Xiangyi Kong a, 1, Can Ning a, 1, Zengenni Liang b, Chenglin Yang a, You Wu a, Yuanyuan Li a, Aoao Wu a, Yongkang Wang a, Siqi Wang a, Hui Fan a, Wenguang Xiao a, Jing Wu a, Zhiliang Sun c, , Zhihang Yuan a,
a Hunan Engineering Research Center of Livestock and Poultry Health Care, College of Veterinary Medicine, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PR China 
b Department of Hunan Agricultural Product Processing Institute, Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410128, PR China 
c Hunan Engineering Research Center of Veterinary Drugs, College of Veterinary Medicine, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PR China 

Corresponding authors.

Abstract

Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease, Increasingly, mitochondrial autophagy has been found to play an important regulatory role in the prevention and treatment of osteoarthritis. Koumine is a bioactive alkaloid extracted from the plant Gelsemium elegans. In previous research, Koumine was found to have potential in improving the progression of OA in rats. However, the specific mechanism of its action has not been fully explained. Therefore, the aim of this study was to investigate whether Koumine can alleviate OA in rats by influencing mitochondrial autophagy. In the in vitro study, rat chondrocytes (RCCS-1) were induced with IL-1β (10 ng/mL) to induce inflammation, and Koumine (50 μg/mL) was co-treated. In the in vivo study, a rat OA model was established by intra-articular injection of 2% papain, and Koumine was administered orally (1 mg/kg, once daily for two weeks). It was found that Koumine effectively reduced cartilage erosion in rats with osteoarthritis. Additionally, it decreased the levels of inflammatory factors such as IL-1β, IL-6, and extracellular matrix (ECM) components MMP13 and ADAMTS5 in chondrocytes and articular cartilage tissue, while increasing the level of Collagen II.Koumine inhibited the production of reactive oxygen species (ROS) in cartilage tissue and increased the number of autophagosomes in chondrocytes and articular cartilage tissue. Additionally, it upregulated the expression of mitochondrial autophagy proteins LC3Ⅱ/Ⅰ, PINK1, Parkin, and Drp1. The administration of Mdivi-1 (50 μM) reversed the enhanced effect of Koumine on mitochondrial autophagy, as well as its anti-inflammatory and anti-ECM degradation effects in rats with OA. These findings suggest that Koumine can alleviate chondrocyte inflammation and improve the progression of OA in rats by activating PINK1/Parkin-mediated mitochondrial autophagy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

Koumine inhibits IL-1β-induced chondrocyte inflammation and ameliorates extracellular matrix degradation in osteoarthritic cartilage through activation of PINK1/Parkin-mediated mitochondrial autophagy.


Koumine inhibits IL-1β-induced chondrocyte inflammation and ameliorates extracellular matrix degradation in osteoarthritic cartilage through activation of PINK1/Parkin-mediated mitochondrial autophagy.

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Highlights

Koumine alleviates osteoarthritis by regulating inflammatory cytokines.
Koumine ameliorates cartilage damage by regulating the levels of extracellular matrix synthase and degradative enzymes.
Koumine alleviates osteoarthritis by regulating the activation of PINK1/Parkin-mediated mitochondrial autophagy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : Adamts5, ANOVA, CDNA, ECM, GADPH, H&E, IHC, IL-1β, IL-6, MMP3, MMP13, OA, OARSI, RT-qPCR, S.D, ROS, NSAIDs, RCCS-1, SDS-PAGE, PVDF

Chemical compounds studied in this article : IL-1β (PubChem CID 123872), Koumine (PubChem CID 102004413), Meloxicam (PubChem CID 54677470)

Keywords : Koumine, Osteoarthritis, Extracellular matrix, Mitophagy, PINK1/Parkin


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Vol 173

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