易感基因HIF3A在不同类型胸椎黄韧带骨化的人群验证及功能研究

Thoracic ossification of ligamentum flavum（TOLF）is an important cause of thoracic spinal stenosis and compressive myelopathy, however, the etiology and pathogenesis of TOLF remains unclear. Epidemiological data and certain clinical phenomena suggest that hereditary factor may play a crucial role in the formation of TOLF. At present, researches on susceptibility genes of TOLF are limited, lacked of a comprehensive and systematic research. Our previous study has found a major susceptibility gene-HIF3A by whole exon sequencing. This study intends to classify TOLF into different groups according to radiographic outcomes and clinical manifestation and explore the role of hereditary factor in different types of TOLF. Meanwhile, the expression of the HIF3A on flavum ligament tissues, cultured cells and animal models will be investigated. The research about the susceptibility gene helps to understand the pathogenesis of TOLF, and provides a rationale for population screening, early diagnosis, treatment and prevention of this disease.

胸椎黄韧带骨化是导致胸椎管狭窄、脊髓压迫的主要原因之一，其病因和发病机制尚不明确。流行病学及临床上相关现象表明，遗传因素可能在胸椎黄韧带骨化过程中起到了关键作用。目前已有的关于胸椎黄韧带骨化易感基因研究比较局限，缺少全面系统性的研究。我们前期采用全基因组外显子测序技术，发现胸椎黄韧带骨化的易感基因HIF3A。本研究将根据影像学和临床表现对胸椎黄韧带骨化进行分组分层，探讨遗传因素在不同类型胸椎黄韧带骨化中的作用。同时，检测易感基因HIF3A在骨化的黄韧带组织、细胞及动物模型中的表达情况，对易感基因进行初步的功能研究。从而进一步了解疾病的发病机制，提高临床上对疾病的认识，对临床上相关现象予以分析解答，为疾病的易感人群筛查、早期诊断、治疗、复发预防等提供理论依据。

黄韧带骨化（OLF）是胸椎管狭窄的主要病理因素，发病机制尚不明确。临床及基础研究表明，遗传因素在胸椎黄韧带骨化过程中起到了关键作用，而且不同类型的韧带骨化可能存在遗传差异。我们采用全基因组外显子测序（WES）及易感基因验证发现了胸椎黄韧带骨化患者存在新的BMP-2突变位点，并且2个新的突变位点与长节段黄韧带骨化相关。因此提出单核苷酸变化引起的BMP-2表达上调可能是影响黄韧带骨化患者黄韧带细胞成骨分化的机制之一。随后，我们根据测序结果及生物信息学分析选取了可能参与黄韧带骨化的Notch信号通路和FOXO1转录因子进行机制研究，结果证实MiR-199b-5p通过靶向调控JAG1和Notch信号通路抑制黄韧带细胞成骨分化，而MiR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p靶向抑制FOXO1的表达抑制黄韧带细胞成骨分化。此外，为比较不同类型韧带骨化患者的黄韧带细胞对机械应力刺激的易感性差异，我们采用细胞拉力试验观察不同类型黄韧带细胞的成骨分化能力，结果发现长节段的黄韧带骨化患者的韧带细胞具有更强的成骨分化潜能。根据以上的研究结果我们提出易感基因在黄韧带骨化过程中具有重要的作用，并且在累计节段广泛的胸椎黄韧带骨化发病中占据主要作用。这些重要的结果为黄韧带骨化患者的临床分型，诊疗策略和针对易感基因的靶向治疗药物的研发提供了重要参考