過度載荷誘導椎間盤細胞凋亡的力學生物信號轉導機制

《過度載荷誘導椎間盤細胞凋亡的力學生物信號轉導機制》是依託上海交通大學，由趙長清擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：過度載荷誘導椎間盤細胞凋亡的力學生物信號轉導機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙長清
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

過度載荷通過誘導椎間盤細胞凋亡在椎間盤退變過程中發揮了重要作用，但椎間盤細胞凋亡的力學生物信號轉導機制目前並不清楚。本項目首先通過動物模型觀察整合素、G蛋白、受體酪氨酸激酶和牽張激活性離子通道等分子結構是否與動靜力失衡所致的大鼠腰椎間盤退變以及椎間盤細胞凋亡相關；其次通過體外細胞培養檢測整合素、G蛋白、受體酪氨酸激酶和牽張激活性離子通道在過度載荷誘導的椎間盤細胞凋亡過程中的相對重要性及其各自的下游信號分子；最後通過體內、外實驗觀察整合素RNA干擾對過度載荷誘導的椎間盤細胞凋亡以及動物模型椎間盤退變的影響。通過本項目試圖闡明應力誘導椎間盤細胞凋亡的力學生物信號轉導機制，並為椎間盤退變的生物學防治開闢新思路與新途徑。

結題摘要

本課題研究了細胞表面力學感受元件的表達與細胞凋亡水平、椎間盤退變的相關性。探討了整合素β1在過度載荷誘導的大鼠纖維環細胞凋亡過程中的作用及機制。並通過慢病毒介導的integrin β1（整合素β1）基因過表達，觀察integrin β1對體內外病理性力學刺激誘導的大鼠椎間盤細胞凋亡的影響。 研究發現，整合素β1、DDR2、TRPV4及BK通道等在大鼠的椎間盤組織中均有不同表達，退變的椎間盤組織中整合素β1表達減少、細胞過度凋亡。過度牽張載荷刺激後纖維環細胞凋亡增多，其原因可能是應力刺激使細胞膜表面的整合素（主要是β1）功能障礙，繼而引起FAK、Src的活性降低，ERK1/2的磷酸化水平降低，JNK、p38磷酸化水平增高，啟動了細胞凋亡進程。慢病毒介導的ITGβ1過表達使周期性牽張載荷誘導的纖維環細胞凋亡率降低。椎間盤內直接注射ITGβ1過表達慢病毒載體抑制動靜力失衡誘發的椎間盤細胞凋亡，並緩解椎間盤退變。 本研究系統的探討了過度載荷誘導椎間盤細胞凋亡的力學信號轉導機制，對深入了解椎間盤退變發生的力學及分子機制具有重要意義。同時，本研究為椎間盤退變的基因治療提供了新的治療靶點。