TGF-β通路在椎间盘退变分子生物学进程中作用机制的研究进展

椎间盘退变的发生与椎间盘细胞流失、细胞外基质合成与降解失衡和局部炎症反应有密切关联。转化生长因子β（TGF-β）家族在椎间盘退变的分子生物学进程中发挥关键的调控作用,且在椎间盘的形成和发育过程中均发挥重要作用。另外,在退变的椎间盘中,TGF-β呈低水平表达,造成椎间盘组织细胞外基质表达水平降低、椎间盘细胞凋亡加速和椎间盘组织内炎症反应加强等不良反应,进一步加速了椎间盘组织的退变。同时,以TGF-β异常表达为靶点的分子生物治疗策略成为椎间盘退变治疗的新手段。适当激活TGF-β通路可以抑制细胞外基质降解、促进椎间盘细胞增殖并抑制其凋亡,并可以有效抑制椎间盘组织内炎症,起到延缓椎间盘退变发展、恢复椎间盘形态和高度及增加椎间盘组织负重的作用功能。但过度激活TGF-β通路反而会引起髓核细胞老化,加剧椎间盘退变。现回顾TGF-β通路在椎间盘发育和退变过程中的表达情况,并对TGF-β异常表达造成椎间盘退变中的分子生物学机制进行阐述。     

转化生长因子β超家族对椎间盘退变影响的研究进展

椎间盘退变在临床上较为常见,是导致腰腿痛等病症的主要原因。椎间盘的退变源于椎间盘细胞数量减少以及细胞外基质的降解。目前尚无可以从根本上逆转椎间盘退变的方法。随着椎间盘退变分子机制研究的深入及分子生物学的发展,生长因子在椎间盘退变中所起的作用逐渐被发现,为椎间盘退变的治疗提供了新的视野和希望。近年来的研究证实转化生长因子β(TGF-β)与椎间盘退变密切相关,它可以通过促进椎间盘细胞增殖、增加细胞外基质合成、抑制基质降解酶等方面影响椎间盘退变。作者就TGF-β超家族对椎间盘退变的影响作一综述。     

生长因子在椎间盘退变中的作用及中医药干预研究进展

椎间盘退变为当今世界范围内患病率最高的疾病之一,逐渐呈现低龄化的趋势。椎间盘退变的有效防治日益成为全球关注的焦点及临床研究的热点。椎间盘退变受营养状况、生物力学、免疫机制等因素的影响,其中细胞凋亡及细胞外基质紊乱是目前公认影响椎间盘退变发展的主要病理机制。现代医学对椎间盘退变的研究已经深入分子免疫水平。研究发现相关生长因子在椎间盘退变的病理机制中扮演着重要角色,其通过调控椎间盘细胞的凋亡及基质降解,是调控椎间盘退变发生、发展的重要传导因子。转化生长因子-β及胰岛素类生长因子的表达可抑制髓核细胞凋亡,减少基质降解;血管内皮生长因子促进新生血管的形成及椎间盘的重吸收;碱性成纤维细胞生长因子保护椎间盘终板软骨细胞不受破坏,延缓椎间盘退变进程。目前治疗椎间盘退变临床多使用非甾体抗炎药或阿片类等药物进行治疗,但长期服用会导致胃肠道不良反应。中医药治疗椎间盘退变有不良反应小、价廉效优等优势。不断深入的现代网络药理学及分子生物学等研究发现,中医药可干预多种生长因子的表达,进而调节椎间盘细胞外基质的稳定,发挥治疗椎间盘退变的作用。该文阐述相关生长因子在椎间盘退变中的作用,以及中医药调控相关生长因子的研究成果,以期为中医药防治椎间盘退变提供参考和依据。     

针灸治疗椎间盘退变的分子机制研究进展

椎间盘退变是一系列脊柱退行性疾病的病理基础,发病率高,严重影响患者的生活。针灸治疗椎间盘退变具有潜在的优势,但其作用机制尚不明确。通过分析近年来针灸治疗椎间盘退行性疾病的实验研究发现,针灸作为一种外源性刺激既可促进椎间盘细胞增殖及细胞骨架恢复,又能抑制细胞凋亡和细胞外基质相关成分降解,还可改善损伤区域微环境及椎间盘营养代谢紊乱,抑制神经纤维向内长入,对椎间盘退变起到防治、延缓的作用。未来的研究应该更加注重探讨在细胞衰老、程序性死亡等生理过程中针灸治疗椎间盘退变的潜在机制,对针灸方式、手法、选穴、刺激量等方面进一步规范化,并探讨最佳量效关系,以充分发挥其治疗作用。     

基质金属蛋白酶-1、3与椎间盘退变突出的关系

腰椎间盘退变是下腰痛及椎间盘突出的主要原因之一,退变主要表现在细胞和基质成分的变化,其中基质成分的改变是椎间盘(intervertebrae disc,IVD)力学特征丧失的直接原因。目前研究认为其退变的实质就是椎间盘细胞外基质(ex-tracellular matrix,ECM)的降解及基质与细胞粘附功能消退导致的细胞凋亡[1]。在基质合成与降解失衡导致基质成分紊乱的过程中,基质金属蛋白质酶(Matrix Metalloproteinases,MMPs)作为基质降解酶发挥重要作用。1MMPs与MMP-1、MMP-3MMPs的共同特点[2]:①至少能降解细胞外基质的一种成分,有一个疏水性N-终端序列…     

基质金属蛋白酶3在椎间盘退变中的作用

椎间盘退变是下腰痛、颈项部疼痛及相关功能障碍的主要病因[1].椎间盘退变的机制较为复杂,目前认为其主要病理变化为髓核细胞的减少与细胞外基质的降解.基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)是一类金属离子依赖性的蛋白酶,具有降解结缔组织细胞外基质中所有组成成分的能力[2].其中,以MMP-3在椎间盘疾病发生与进展中起重要作用[3].研究[4]显示退变的椎间盘组织中促炎细胞因子水平明显增高,诱导MMP-3表达上调[5],从而进一步加速椎间盘退变的进程.然而椎间盘退变过程中的调控细胞因子介导的MMP-3表达信号转导通路因其复杂性而所知甚少.本文对MMP-3在椎间盘退变中起到的作用综述如下.     

基质金属蛋白酶的表达与调节在椎间盘退变过程中的作用

细胞外基质(ECM)成分改变及破坏是导致椎间盘退变(IDD)的重要原因,目前研究认为,基质金属蛋白酶(MMPs)是引起椎间盘细胞外基质降解的主要酶类。作者对关于椎间盘退变过程中MMPs的表达与调控的文献进行了综述,发现MMPs在退变椎间盘中表达增加,其表达及调控受到一系列因素的综合影响,并与其调控因子构成复杂的网络调节机制,一旦这种调节机制失去平衡,可引起椎间盘ECM降解,并最终引起IDD。若能对MMPs表达调控进行干预,将使得生物治疗椎间盘退变成为可能。     

椎间盘退变血清与尿液分子标志物的研究进展

椎间盘退变（intervertebral disc degeneration, IVDD)的诊断还是根据病史、临床体检和影像学的一致性来判断,MRI是最佳的辅助检查方法。但是,影像学变化是滞后于组织病理学改变的,无法在病理变化的早期做出诊断。目前,血清与尿液分子标志物在许多疾病诊断中发挥重要作用。细胞外基质降解和炎症介质的产生是椎间盘退变的重要的病理过程。本文对椎间盘退变相关分子标志物研究进展进行综述。     

退变椎间盘细胞细胞因子分泌的改变及其影响

椎间盘退变是下腰痛及坐骨神经痛的常见原因。研究表明,退变椎间盘内细胞老化凋亡及基质代谢异常,同时老化细胞的分泌表型改变,众多炎症因子及营养因子代谢及功能的失平衡对周围微环境的影响备受关注。对于椎间盘退变过程与机制的深入理解,可能提供更全面的理论基础,促使形成有针对性的生物学疗法以期有效修复退变椎间盘。在本文中作者对退变椎间盘细胞的几种炎症因子及生长因子分泌表型的改变及其影响做一综述。     

椎间盘退变基础研究的历史回顾及展望

椎间盘退变是由多种因素影响所致。长期过高和过低的压力负荷均为推间盘退变的病因之一。近年研究证实软骨终板钙化引起的椎间盘营养供应减少可能是启动椎间盘退变的关键因素。椎间盘老化或营养供应障碍时椎间盘细胞合成一些细胞因子,影响细胞活性和细胞间信息交流,导致细胞凋亡。椎间盘内环境改变后激活潜伏状态的降解酶,使椎间盘基质分解加速,导致椎间盘退变。近年来,逐渐有一些研究开始关注遗传因素的作用。本文从基础医学的角度对椎间盘退变过程及其相关的变化作一综述。     

低氧诱导因子在髓核细胞生理功能调节中的作用机制研究进展

椎间盘退变是临床常见难题下腰痛的主要病因之一.而髓核细胞表型的改变、细胞生存时间的减少、代谢活动的降低和细胞外基质含量下降均被认为与椎间盘退变相关.椎间盘是身体内最大的无血管组织,在体内最显著的特点就是氧含量偏低.低氧诱导因子(H IF)是一种转录因子,细胞在低氧条件下诱导产生HIF从而引发一系列的细胞反应来适应低氧的外环境.HIF通过与低氧反应元件(HRE)结合以启动靶基因的转录表达.目前研究认为,HIF在椎间盘退变的病理进程中具有重要作用,可能是未来阻遏椎间盘退变进展甚至治愈这一临床难题的关键靶点.本文综述了HIF对于髓核细胞新陈代谢活动的调节作用,包括HIF在髓核细胞的表达以及HIF对于髓核细胞表型、生存、新陈代谢以及细胞外基质生成的调控.     

间充质干细胞及其分化细胞治疗椎间盘退变的相关研究

椎间盘退变(IDD)是由诸多因素作用而导致的脊柱疾病,目前尚无高效的治疗方法。然而,间充质干细胞及其分化细胞治疗IDD的研究越来越受到重视。间充质干细胞可能通过与髓核细胞的相互作用及细胞本身增殖使外基质合成增加来修复退变椎间盘,但也可能是通过分化为其他细胞来修复退变椎间盘。现就近年来国内外间充质干细胞及其分化细胞治疗IDD的研究现状及其进展予以综述。     

椎间盘退变基因治疗的研究现状

椎间盘退变是一种慢性疾病,是引起腰腿痛的重要病因,主要是由于椎间盘中各种细胞因子、生长因子等合成代谢和分解代谢失衡引起椎间盘组织内环境的不稳定,最终导致退变,基因治疗是将目的基因导入靶细胞内,成为宿主细胞遗传物质的一部分,目的基因表达产物对疾病起治疗作用,有效目的基因与载体的选择为基因治疗椎间盘退变提供了可能。     

基质金属蛋白酶在腰椎间盘退变中的研究进展

腰椎间盘退变是一系列腰椎退行性疾病(腰椎间盘突出症、退变性腰椎滑脱及腰椎失稳等)的前提和病理基础,主要病理表现主要为髓核细胞的减少和细胞外基质的降解。基质金属蛋白酶(MMPs)的活性增高在椎间盘的退变过程中起着关键作用,该文就MMPs的生物学特性,在退变椎间盘中的表达及细胞因子对MMPs的调节予以综述。     

椎间盘退变细胞组织工程研究进展

椎间盘退变是多因素引起的脊柱疾病,目前尚无有效的治疗方法。近年兴起的椎间盘细胞组织工程,内容涉及种子细胞、支架、生长因子及基因转染调控等,其中以细胞和支架为核心。细胞移植通过增加椎间盘细胞的数量使细胞外基质合成增加,支架则为细胞提供附着部位。同时,诱导细胞合成更多的细胞外基质,替代原有退变的椎间盘,相关研究尚处于初级阶段。     

腰椎间盘突出发病机制的研究进展

腰椎间盘突出是导致下腰痛及坐骨神经痛的主要原因。目前我国仍有部分患者受到腰腿痛的困扰,然而对本病的发病机制还不完全清楚。相关腰椎间盘突出发病机制的研究认为,腰椎间盘突出受多因素、多环节的影响,其发病主要与腰椎间盘退变、机械损伤、免疫损伤、炎性刺激等几方面因素的作用有关。现就腰椎间盘突出发病机制的国内外研究进展予以综述。     

抗炎药与腰椎间盘突出症研究进展

腰椎间盘突出症（lumbar intervertebral disc herniation,LDH）引起的腰背痛与炎症关系密切。炎症因子刺激神经纤维可能导致疼痛,也是导致椎间盘退化的原因之一。目前临床上缺乏针对腰椎间盘突出症稳定可靠的抗炎药物。该文回顾了腰椎间盘突出的炎症机制及相关信号通路,根据理论实验室研究或正在进行的临床试验,分析了甾体类抗炎药、非甾体类抗炎药、中药及生长因子和细胞因子等一批潜在抗炎药物,以期为LDH 临床治疗选择抗炎药物和后续治疗提供借鉴和参考。     

NF-κB信号转导通路及其与椎间盘退变的相关性研究进展

核因子κB(NF-κB)是一个可诱导转录因子,紧密地调节着大群基因的表达。NF-κB的激活在细胞质及细胞核内被紧密地调控着,其异常激活与感染、炎症性肠病、风湿性关节炎及肿瘤等疾病相关。NF-κB可能在椎间盘退变中起重要作用。新近研究显示退变椎间盘中有NF-κB的表达,其在椎间盘中的激活,能调节许多细胞因子、趋化因子、黏附分子、炎性介质和基质降解酶的表达,从而诱发椎间盘的退变。     

猴异体椎间盘移植--组织形态学研究

目的：探索治疗椎间盘病变的较好方法。方法选用恒河猴１２只进行腰椎间盘两两配对移植,观察术后不同时期间盘组织形态学变化。结果移植间盘高度术后１－５ｍｏ呈下降趋势,６－１２ｍｏ基本保持稳定,光镜下纤维环和软骨终板形态结构基本完好,有较度退变表现,未见炎症细胞浸润及骨坏死现象,透射电镜观察到移植组间盘髓核退变细胞较正常对照组增多,髓核基质中胶原原纤维数量较对照组增多,结论猴异体移植间盘在受体能够存活,移     

Transplantation of gene-modified nucleus pulposus cells reverses rabbit intervertebral disc degeneration

Background  Intervertebral disc degeneration is the main cause of low back pain. The purpose of this study was to explore potential methods for reversing the degeneration of lumbar intervertebral discs by transplantation of gene-modified nucleus pulposus cells into rabbit degenerative lumbar intervertebral discs after transfecting rabbit nucleus pulposus cells with adeno-associated virus 2 (AAV2)-mediated connective tissue growth factor (CTGF) and tissue inhibitor of metalloproteinases 1 (TIMP1) genes in vitro.

Methods  Computer tomography (CT)-guided percutaneous annulus fibrosus injury was performed to build degenerative lumbar intervertebral disc models in 60 New Zealand white rabbits. rAAV2-CTGF-IRES-TIMP1-transfected rabbit nucleus pulposus cells were transplanted into degenerative lumbar intervertebral discs (transplantation group), phosphate-buffered saline (PBS) was injected into degenerative lumbar intervertebral discs (degeneration control group) and normal lumbar intervertebral discs served as a blank control group. After 6, 10 and 14 weeks, the disc height index (DHI) and signal intensity in intervertebral discs were observed by X-ray and magnetic resonance imaging (MRI) analysis. The expression of CTGF and TIMP1 in nucleus pulposus tissue was determined by Western blotting analysis, the synthesis efficiency of proteoglycan was determined by a ³⁵S-sulfate incorporation assay, and the mRNA expression of type II collagen and proteoglycan was detected by RT-PCR.

Results  MRI confirmed that degenerative intervertebral discs appeared two weeks after percutaneous puncture. Transgenic nucleus pulposus cell transplantation could retard the rapid deterioration of the DHI. MRI indicated that degenerative intervertebral discs were relieved in the transplantation group compared with the degeneration control group. The expression of collagen II mRNA and proteoglycan mRNA was significantly higher in the transplantation group and the blank control group compared with the degeneration control group (P <0.05).

Conclusions  CT-guided percutaneous puncture can successfully build rabbit degenerative intervertebral disc models. Both CTGF and TIMP1-transfected cell transplantation helps to maintain disc height, and promotes the biosynthesis of type II collagen and proteoglycan in intervertebral discs, reversing the degeneration of intervertebral discs.