缺氧對椎間盤代謝的影響及機制研究

《缺氧對椎間盤代謝的影響及機制研究》是依託上海交通大學，由蔣盛旦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：缺氧對椎間盤代謝的影響及機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣盛旦
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

隨著人口老齡化與工作方式的改變，椎間盤退變性疾病發病率明顯增加，但其發病機制仍不明確。缺氧可能在椎間盤代謝中起重要作用。本課題首先從器官與細胞水平研究缺氧對椎間盤纖維環與髓核形態、HIF-1α、HIF-2α、cited2、能量代謝相關基因GAPDH、GLUT-1與GLUT-3、血管形成相關基因VEGF、細胞外基質I型膠原、II型膠原與Aggrecan mRNA與蛋白的表達的影響；其次探討HIF- cited2信號傳導通路在缺氧條件下椎間盤代謝中的作用，最後通過基因轉染技術探討cited2與FOXO3a在纖維環細胞與髓核細胞中的作用。通過本實驗試圖闡明缺氧機制在椎間盤代謝中的作用，從而為椎間盤退變的防治開闢新思路與新途徑。

結題摘要

首先，本項目探討了體內HIF-1α及其靶基因 VEGF 對於椎間盤發育、退變的作用。發現在3個時間點，HIF-1αKO小鼠椎間盤NP/AF 退變評分和總分均明顯高於WT小鼠；HIF-1αKO小鼠髓核中aggrecan、II型膠原的含量均低於WT小鼠；免疫組化提示HIF-1αKO小鼠II 型膠原、aggrecan、VEGF 的表達均明顯低於WT小鼠；在各個時間點，HIF1-αKO小鼠髓核細胞凋亡率均明顯高於WT小鼠。然後明確了低氧、HIF-1α及HIF-1α-VEGF 信號通路在髓核細胞凋亡機制中的作用。發現退變髓核細胞中HIF-1α和VEGF 的表達較正常髓核細胞明顯降低，而細胞凋亡率明顯升高，casepase 3、casepase 9 表達明顯增高，bcl-2/bax 比值下降；在低氧條件下，正常和退變髓核細胞 HIF-1α、VEGF 表達明顯升高，同時髓核細胞凋亡率下降，且casepase 3、casepase 9、bax等促凋亡相關蛋白表達明顯下降，髓核細胞的退變相關蛋白表達也明顯下降。經過DFO 處理的髓核細胞HIF-1α、VEGF 表達明顯升高，細胞凋亡明顯減少；髓核細胞經過 NAC處理以後HIF-1α、VEGF 表達降低，但髓核細胞的凋亡卻隨著NAC的濃度升高而降低。最後進一步研究了cited2 對於HIF-1α、VEGF 等表達的影響及其在髓核細胞凋亡中的作用。發現在退變髓核細胞中cited2 的表達明顯高於正常髓核細胞，在低氧條件下，cited2的表達明顯降低。通過建立cited2 siRNA 的慢病毒載體穩定轉染髓核細胞中HIF-1α及VEGF的表達明顯升高，casepase 3、casepase 9、bax 等促凋亡蛋白表達明顯降低。得出了以下結論：1. 條件性敲除髓核細胞中的HIF-1α 可明顯促進小鼠椎間盤退變的發生和發展；HIF-1α對於抑制髓核細胞凋亡，維持髓核細胞的數量和功能的穩定，調節細胞外基質的穩定至關重要，而這種作用可能和 HIF-1α及HIF-1α依賴性的靶基因VEGF 的表達密切相關。2. 低氧可以通過HIF-1α-VEGF 信號途徑抑制髓核細胞的凋亡，並可能保護椎間盤避免退變。3. DFO 可以通過HIF-1α-VEGF 信號途徑而抑制髓核細胞的凋亡。4. cited2 與椎間盤退變關係密切。