褪黑素在青少年特发性脊柱侧凸女孩软骨内成骨异常中的作用研究

软骨内成骨异常被认为是青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)发生发展的重要因素。血清褪黑素缺乏可导致鸡和小鼠等发生脊柱侧凸。尽管AIS的褪黑素水平与正常对照无明显差异，但近期研究表明其多种细胞中存在褪黑素信号通路的异常，可能原因包括 MT2 受体和 Gi 蛋白的异常。我们推测AIS患者软骨细胞存在褪黑素功能异常，并与其软骨内成骨异常有关。本研究首先比较褪黑素对AIS患者和正常对照者软骨细胞增殖、分化和凋亡的影响，以明确是否因为存在功能性褪黑素缺乏而导致AIS的软骨内成骨异常；将对其MT2受体表达、结构和功能、以及信号通路中的核心因子的表达进行研究以明确发生机制；此外还通过对双足鼠给予不同剂量的MT2受体特异性拮抗剂观察脊柱侧凸的发生情况以及不同组间的软骨内成骨。期望通过上述研究明确褪黑素信号通路在AIS 发病机制中的作用。

基于基金资助，本项目按计划完成研究设计，明确了褪黑素及其信号通路在青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis, AIS）患者软骨内成骨中的作用。研究共取得下述成果：1) 体外细胞培养体系中，褪黑素（1nM, 100nM 和10µM）能够显著性抑制生长板软骨细胞的增殖和分化，而该作用被MT2受体阻滞剂4-P-PDOT所阻断，表明MT2受体参与介导褪黑素的调控作用；2) AIS患者生长板软骨细胞存在褪黑素的调控作用异常，褪黑素不能有效抑制其增殖和分化；尽管AIS患者的软骨细胞也表达MT2受体，但其mRNA水平较低，表明存在表达不足，因此褪黑素功能异常可能与其MT2受体表达异常有关；3) 在动物试验中，MT2受体拮抗剂4-P-PDOT可以明显提升双足小鼠脊柱侧凸的发生率，组织学分析显示4-P-PDOT组的软骨内成骨较对照组活跃；4）通过组织学对比AIS和正常对照的髂软骨生长活性，表明AIS患者在青春期前期存在明显的软骨内成骨活跃，支持其在AIS发病中的作用。上述研究表明MT2受体在AIS患者的软骨内成骨异常中存在重要的作用。