《丙酮酸激酶PKM2調控椎間盤退變的機制研究》是依託同濟大學，由王善金擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：丙酮酸激酶PKM2調控椎間盤退變的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王善金
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
丙酮酸激酶PKM2是糖酵解途徑的關鍵酶，在調節細胞增殖凋亡與能量代謝等方面起重要作用。椎間盤是人體最大的無血管組織，其髓核細胞在低氧環境中通過糖酵解方式獲取能量。迄今對PKM2與椎間盤退變的關係知之甚少。研究表明PKM2能調控缺氧誘導因子HIF-1α的活性，我們前期發現HIF-1α參與低氧下椎間盤髓核細胞糖酵解過程，且PKM2與HIF-1α均同向表達增加。提示PKM2參與調控椎間盤退變代謝的過程，但其機制尚不明確。本課題採用人體標本和動物模型相結合，從分子、細胞、組織及動物水平來觀察PKM2動態表達及對細胞增殖凋亡、基質和能量代謝、細胞因子與免疫應答的作用，並分析相關信號傳導(HIF-1α等)，探討RNA干擾及藥物抑制PKM2表達對體內外椎間盤退變過程的影響，系統分析PKM2在椎間盤退變中的調控機制，為最終闡明椎間盤退變病理機制奠定理論基礎和實驗依據，為椎間盤退變的防治提供新思路和新靶點。
結題摘要
丙酮酸激酶PKM2是糖酵解途徑的關鍵酶，在調節細胞增殖凋亡與能量代謝等方面起重要作用。椎間盤是人體最大的無血管組織，其髓核細胞在低氧環境中通過糖酵解方式獲取能量。迄今對PKM2與椎間盤退變的關係知之甚少。研究表明PKM2能調控缺氧誘導因子HIF-1α的活性，我們前期發現HIF-1α參與低氧下椎間盤髓核細胞糖酵解過程，且PKM2與HIF-1α均同向表達增加。提示PKM2參與調控椎間盤退變代謝的過程，但其機制尚不明確。本課題的主要研究內容、重要結果和關鍵數據包括：①開發並驗證了兩種新型椎間盤退變造模裝置，此裝置通過異常應力可控、作用時間可控、穿刺深度可控等多個創新可以達到椎間盤均勻退變，簡單經濟可靠，重複性好，申請國家專利3項，已授權2項，本裝置的研發和驗證保證了後續研究的順利進行，也是後續研究的基礎；②提取人椎間盤和大鼠椎間盤髓核細胞進行傳代培養，在低氧和常氧條件下，觀察到退變椎間盤組織和細胞PKM2表達明顯增加，且在低氧條件下PKM2和HIF-1α表達增加明顯（P＜0.05），這種表達的變化是通過ERK的磷酸化上調實現的；③在低氧和常氧狀態下，採用RNA干擾技術沉默PKM2的表達，通過westernblot和realtime-PCR來觀察相關代謝基因的變化情況，結果表明，EGLN1和LDHA的表達沒有差異，但是葡萄糖轉運子基因SLC2A1的表達在低氧狀態下沉默組比正常表達明顯減小（P＜0.05）；④常氧和低氧條件下採用realtime-PCR觀察兩種慢病毒轉染HIF-1α的mRNA的變化，進行篩選，後採用westernblot檢測常氧或條件下，HIF-1α沉默後PKM2的表達明顯下降（P＜0.05）；⑤採用針刺大鼠腰椎間盤退變模型，通過抑制 PKM2 表達組（紫草素餵養）與對照組比較觀察椎間盤退變的X線和核磁共振的差異，結果表明抑制PKM2的表達可以部分延緩椎間盤的退變。本課題深入探討PKM2 對體內和體外培養的椎間盤的影響，系統分析PKM2在椎間盤退變中的調控機制，為最終闡明椎間盤退變病理機制奠定理論基礎和實驗依據，為椎間盤退變的防治提供新思路和新靶點。
