Notch2/γ-secretase抑制人椎间盘髓核细胞凋亡及细胞外基质降解的分子机制研究

Intervertebral disc degeneration is the main cause of low back pain and showed as nucleus pulposus(NP) cells apoptosis and dydfunction. Nocth signaling plays important role in many pathophysiological processes. Our prior data showed that,Notch2 gene highly expressd in NP cells,NP cells apoptosis decreased and extrocellular matrix degradation decreased while Notch/γ-secreatase was inhibited. According to these, we bring up the hypothesis: Notch2/γ-secretase inhibite disc degeneration by inhibiting NP cells apoptosis and extrocellular matrix degradation. Then we design this project: including: ①to study the function pattern of Notch2/γ-secretase in inhibiting NP cells apoptosis and extrocellular matrix degradation. ②to explore the detailed mechanism of Notch2/γ-secretase inhibiting disc degeneration.③to investigate the regulation molecular mechanism of protective high expression of Notch2. This project is designed to investigate the role of Notch signaling in disc degeneration and find out its molecular mechanisms, and provides a new target for biological treatment for intervertebral disc degeneration.

椎间盘退变及其继发疾病是腰痛发生的主要病因。椎间盘退变主要表现为髓核细胞数量减少及功能下降。Notch信号通路在多种生理病理过程具有重要作用。申请人预实验结果显示Notch受体家族中Notch2在人椎间盘中显著表达，将Notch/γ-secretase通路阻断后髓核细胞凋亡显著增加且细胞外基质显著下降。结合以上结果和文献复习，我们提出科学假设：Notch2/γ-secretase通过抑制髓核细胞凋亡及细胞外基质降解，抑制椎间盘退变的发生；为验证此假设，我们设计了本课题：①明确Notch2/γ-secretase在抑制髓核细胞凋亡及细胞外基质降解方面的具体作用；②研究Notch2/γ-secretase此方面作用的详细作用机制；③探讨Notch2保护性高表达的分子调控机制。本研究有望揭示Notch通路在椎间盘退变中发挥的重要保护作用和具体分子机制，为治疗椎间盘退变及相关性腰痛提供理论。

椎间盘退变及其继发疾病是腰痛发生的主因，椎间盘退变主要表现为髓核细胞数量减少及功能下降。本课题围绕下面科学假设进行：Notch2通过抑制髓核细胞凋亡及细胞外基质降解，抑制椎间盘退变的发生。研究结果发现，①Jagged2/Notch2信号轴参与了椎间盘髓核细胞的增值与凋亡；②Jagged2能促进髓核细胞增值，Notch2及靶基因Hes1/Hey2沉默导致髓核细胞增值受到抑制, Jagged2/Notch2是通过Akt/Wnt通路来参与调控髓核细胞增值周期；③Jagged2能抑制髓核细胞凋亡，Notch2及靶基因Hes1/Hey2沉默能促进TNF-α诱导的髓核细胞凋亡，Jagged2/Notch2是通过RIP1-FADD-caspase-8 复合体参与调控TNF-α诱导的髓核细胞凋亡。以上发现提示Jagged2/Notch2信号轴是椎间盘退变的保护性因素。数据已经汇总投稿（Jagged2/Notch2信号轴在髓核细胞增值凋亡中的作用研究，投稿Osteoarthritis and Cartilage（revision））此外本课题进行了相关拓展发现，①SHOX2是维持髓核细胞正常合成分泌细胞外基质的有效基因成分（J Orthop Res. 2017发表, IF 2.69）；②环状RNA Circ-4099通过竞争性结合miR-616-5p从而促进Sox9发挥功能，其能促进细胞外基质的合成分泌，是保护椎间盘避免退变的有益基因（Experimental & Molecular Medicine. 2017 accepted, IF 5.06）；③非特异性腰痛的危险因素包括低学历、低生活满意度、重体力劳作、长时间驾车、长时间坐位姿势（Asian spine. 2017 accepted）；④心理和社会因素在非特异性腰痛发生、发展过程中发挥了重要作用，非特异性腰痛能影响睡眠质量，同时睡眠障碍能加重腰痛严重程度（Peer J. 2017发表, IF 2.17）⑤TGF-β1通过ERK1/2通路抑制炎性诱导的椎间盘退变。