人黃韌帶細胞骨化發生過程中的自噬

摘要:

人黃韌帶細胞骨化發生過程中的自噬

文題釋義:

黃韌帶骨化症:是由於脊柱黃韌帶發生骨向分化而形成的一種韌帶骨化疾病,常導致椎管狹窄,造成脊髓受壓,併產生不可逆損害,出現肢體感覺障礙,嚴重的將導致癱瘓。目前對黃韌帶骨化病因學研究取得了一定的進展,但其具體的發病機制仍未完全明確。

自噬:因外界或自身環境的改變,細胞器和胞內蛋白通過溶酶體進行分解消化並重新利用,從而達到適應外界環境、維持細胞內環境穩定的過程,是真核細胞特有一種表現形式。

MAPK信號通路:是生物體內重要的信號轉導系統之一,它可以被物理應激、炎性細胞因子、生長因子以及細胞複合物等一系列細胞外信號或刺激激活,從而參與介導細胞生長、發育、分裂以及分化等多種生理及病理過程。在哺乳動物細胞中MAPK信號通路的主要信號分子包括ERK1/2、JNK以及P38等。

背景:

黃韌帶骨化發生的病理機制尚不清楚,臨床上無有效的藥物或非手術治療的方法。目前研究發現,骨橋蛋白與自噬在成骨過程中均發揮重要作用,二者在黃韌帶骨化中的作用尚不清楚。

目的:通過對骨橋蛋白和自噬在黃韌帶骨化發生機制的研究,嘗試找出藥物治療的潛在作用靶點。

方法:①黃韌帶骨化病、胸椎骨折或單純腰椎間盤突出症患者行後路全椎板切除減壓獲取黃韌帶,將標本分為骨化組和非骨化組,每組各取8例標本,通過免疫組化染色觀察骨橋蛋白、骨鈣素及自噬指標Beclin-1、LC3、P62的表達;②通過組織塊貼壁法進行黃韌帶細胞的分離培養,並用不同質量濃度的骨橋蛋白乾預不同時間來構建體外黃韌帶細胞骨化模型;③非骨化組黃韌帶細胞用不同濃度的自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤干預後,再用100 μg/L骨橋蛋白誘導,應用Western blot檢測骨化指標鹼性磷酸酶、骨鈣素的表達變化;④用100 μg/L骨橋蛋白乾預非骨化黃韌帶細胞,並在0,15,30,60,120 min終止骨化誘導過程,應用Western blot檢測MAPK信號通路中重要分子ERK1/2、JNK、P38的磷酸化情況;⑤非骨化組黃韌帶細胞用ERK1/2特異的磷酸化阻滯劑U0126阻斷ERK1/2通路磷酸化後,再用100 μg/L骨橋蛋白誘導,應用Western blot檢測鹼性磷酸酶以及骨鈣素的表達變化。

結果與結論:①骨化黃韌帶和非骨化黃韌帶組織骨鈣素、骨橋蛋白的免疫組化均呈陽性表達;骨化黃韌帶組織中Beclin-1呈陽性表達,而LC3及P62未見明顯陽性結果;非黃韌帶骨化組織中Beclin-1、LC3、P62均呈陽性表達;②與非骨化組比較,骨化組黃韌帶細胞中鹼性磷酸酶和骨鈣素的表達增加;骨橋蛋白可誘導黃韌帶骨化,骨橋蛋白的作用具有濃度相關性和時間相關性;③自噬強弱與骨化程度呈負相關,即自噬越明顯,骨化作用越弱;④骨橋蛋白能使MAPK信號通路磷酸化,並具有一定的時間相關性;抑制MAPK磷酸化過程後,骨橋蛋白仍然能夠誘導黃韌帶細胞的骨化;⑤結果表明,黃韌帶骨化發生過程中,信號通路上ERK1/2、骨橋蛋白、骨鈣素、鹼性磷酸酶分子的上下游關係為:ERK1/2→骨橋蛋白→骨鈣素/鹼性磷酸酶。

ORCID: 0000-0003-0008-9802(許國峰)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點:組織構建;骨細胞;軟骨細胞;細胞培養;成纖維細胞;血管內皮細胞;骨質疏鬆;組織工程

關鍵詞:組織構建, 組織工程, 黃韌帶骨化, 骨橋蛋白, 自噬, 信號通路, 黃韌帶細胞, 國家自然科學基金

文章來源:許國峰, 李學斌, 唐一釩, 趙 寅, 周盛源, 陳雄生, 賈連順. 人黃韌帶細胞骨化發生過程中的自噬[J]. 中國組織工程研究, 2020, 24(8): 1174-1181.


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