PPARγ介导的髓核细胞自噬在椎间盘退变中作用及机制研究

Disk degenerative diseases harm the health of the middle-aged and old people seriously and have a younger trend. But there is no ideal measures for prevention and treatment at present. Clinically, we found that patients with thiazolidone drugs (peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPAR gamma) agonist) had milder intervertebral disc degeneration. It showed the PPAR gamma may have protective effects on the intervertebral disc degeneration, but the mechanism is not clear. It has been showed that PPAR gamma can mediate cell autophagy in a variety of cells and antagonize cellular damage induced by reactive oxygen species (ROS). . Given that ROS is also one of the main causes of disc degeneration, we assume that the expression of PPAR gamma was increased in the process of intervertebral disc degeneration and it could antagonize cell damage caused by ROS by mediating autophagy enhancement in nucleus pulposus cells. However, due to the lack of sufficient PPAR gamma activation system, the feedback protection mechanism was restricted.. In order to confirm this hypothesis, we will clarify the effect and mechanism of PPAR gamma mediated autophagy in nucleus pulposus cells under oxidative stress and verify that exogenous PPAR gamma agonists could improve the ability of nucleus pulposus cells against oxidative stress and delay the degeneration of intervertebral disc in molecular, cell and body levels in this study. The success of this research would provide new ideas and methods for exploring the mechanism and prevention and treatment strategies in intervertebral disc degeneration.

椎间盘退行性疾病严重危害中老年人健康，且有年轻化趋势，目前尚缺乏理想的防治措施。我们临床发现服用噻唑烷酮类药物（过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）激动剂）的患者椎间盘退变程度较轻，表明PPARγ可能对椎间盘退变有保护作用，但其机制不清楚。已有研究表明，PPARγ能够在多种细胞内介导细胞自噬，拮抗活性氧自由基（ROS）引起的细胞损伤。鉴于ROS也是椎间盘退变的主要原因之一，因此我们假设：在椎间盘退变过程中，髓核细胞内PPARγ表达升高，介导细胞自噬增强，拮抗ROS引起的细胞损伤，但由于缺乏足够的PPARγ激活系统，其反馈保护机制存在制约。为证实这一假说，本课题将在分子、细胞和在体水平阐明PPARγ介导的自噬在髓核细胞氧化应激损伤中的作用及其机制，并验证外源性PPARγ激动剂能够提高髓核细胞的抗氧化应激能力，延缓椎间盘退变，为探索椎间盘退变的机制和防治策略提供新思路和新方法。

椎间盘退变性疾病严重影响患者的生活，造成巨大的社会经济负担。本项目计划通过在分子、细胞和在体水平阐明PPARγ介导的自噬在髓核细胞氧化应激损伤中的作用及其机制，探索延缓椎间盘退变的有效办法。.我们在本项目研究中首先探究PPARγ影响髓核细胞自噬和凋亡的作用及机制，结果发现PPARγ的激活可以发挥促进髓核细胞自噬，减轻氧化应激损伤，抵抗凋亡的作用。进一步研究发现PPARγ通过乙酰化修饰调控的转录活性改变，进而增强其靶蛋白Klotho而实现抗凋亡作用。随后，由于PPARγ与机体糖代谢有较强的关联性，我们探索了PPARγ在糖尿病相关椎间盘退变中的作用。我们利用高通量测序技术描绘了髓核细胞在高糖环境中衰老的生物学过程，并发现高糖环境促进髓核细胞衰老。而PPARγ失代偿是高糖环境下髓核细胞衰老的重要机制。活体水平研究中，我们使用链脲佐菌素构建大鼠I型糖尿病模型，进一步证实高糖环境促进髓核组织衰老。糖尿病大鼠椎间盘组织中髓核糖含量增高，髓核细胞数量明显减少，并发生了明显的形态学改变，而IL-1β，IL-6及TNF-α等衰老相关分泌表型表达量增高。构建PPARGfl/fl::ACAN-cre条件敲除小鼠进行进一步在活体水平探索PPARγ在糖尿病相关椎间盘退变中的作用及机制。同时我们已收集61例包含临床数据的不同退变程度的椎间盘髓核组织标本，构建样本库，为延续性研究提供生物样本支持。.我们的研究发现PPARγ的翻译后乙酰化修饰能够调节下游靶基因Klotho的表达，以抵抗髓核细胞氧化损伤，这为丰富髓核细胞的氧化应激损伤，以及为PPARγ作为潜在治疗靶点的研究假说提供了较为完善的研究证据。我们利用高通量测序技术，验证了高糖环境会影响髓核细胞周期、加剧其衰老，并最终通过动物模型加以验证，为临床中观察到的糖尿病患者椎间盘退变较重的现象提供了分子生物学解释，为延缓椎间盘退变，探索椎间盘退变机制和防止策略提供了新的思路和方向。