【Sci Bull封面文章】牛丽娜/焦凯团队揭示骨关节炎早期软骨钙化始于线粒体

近日，空军军医大学（口颌系统重建与再生全国重点实验室）牛丽娜教授与焦凯教授团队在Science Bulletin上作为封面文章发表了题为“Mitochondria serve as a source of mineral precursors initiating early cartilage calcification in osteoarthritis”的研究。该研究首次揭示，在骨关节炎早期，软骨细胞线粒体是病理性矿化前体的细胞内来源，为理解钙化起始机制提供了新视角。

尽管已知基质囊泡是病理性钙化矿物的载体，但矿化前体在细胞内的原始形成位点仍未阐明。研究团队在骨关节炎早期软骨细胞中观察到，线粒体基质内特异性出现富含钙、磷的高电子密度颗粒，提示线粒体可能是矿化前体的初始形成场所。

团队通过系列实验，阐明了矿化前体形成与转运的完整路径：在骨关节炎早期，线粒体DNA（mtDNA）发生聚集并相互缠绕形成网状结构。该带负电的DNA网络可有效结合钙、磷离子，并将其稳定为无定形矿化前体。随后，这些前体被包装进入囊泡，从线粒体转运至细胞外基质中的钙化部位，从而启动软骨钙化。

研究进一步探究了触发mtDNA异常聚集的上游事件，发现MICOS复合物核心亚基CHCHD6的缺失会导致线粒体嵴结构紊乱，进而引起mtDNA聚集。在细胞和动物模型中，上调CHCHD6可有效抑制mtDNA聚集，减少矿化前体形成，从而减轻软骨钙化与骨关节炎进展。

基于上述机制，团队研发了一种可响应关节内活性氧水平、并能靶向线粒体递送CHCHD6的响应性水凝胶微球。在骨关节炎小鼠关节腔局部注射该微球可成功将CHCHD6递送至软骨细胞线粒体，抑制早期病理性软骨钙化，延缓骨关节炎进展。这为骨关节炎的早期靶向干预提供了新思路。

该研究不仅将骨关节炎病理性钙化的起源追溯至亚细胞器线粒体，揭示了钙化的起始环节，也为开发针对钙化早期过程的干预策略奠定了重要的科学基础。

该研究工作依托空军军医大学口颌系统重建与再生全国重点实验室完成，牛丽娜教授与焦凯教授为共同通讯作者。万千千（空军特色医学中心）、叶涛、顾俊婷为共同第一作者。

Qianqian Wan, Tao Ye, Junting Gu, Yuxuan Ma, Wen Qin, Jianfei Yan, Jin Rao, Lei Chen, Dongxiao Hao, Franklin R. Tay, Kai Jiao, Lina Niu, Mitochondria serve as a source of mineral precursors initiating early cartilage calcification in osteoarthritis, Science Bulletin, 2026

https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.02.044.

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