张力诱导椎间盘细胞凋亡的内质网应激机制

生物力学因素在椎间盘退变过程中具有十分关键的作用。我们已在前期工作中证实压缩载荷与椎间盘退变的关系,并发现某些化学刺激因素(NO)可触发内质网应激导致椎间盘细胞经内质网途径发生凋亡。但内质网应激在应力诱导的椎间盘细胞凋亡中的作用及其机制尚不明确。本课题拟采用大鼠椎间盘退变模型,在分子生物学水平检测内质网应激在应力失衡诱导的椎间盘细胞凋亡和退变中的作用；通过对体外培养的椎间盘细胞施加静态和动态周期性牵张载荷,在细胞水平上检测内质网应激的关键分子如CHOP、JNK 和caspase-12等在椎间盘细胞凋亡过程中表达水平的变化;然后通过RNA 干扰技术抑制内质网应激凋亡关键分子CHOP 的表达,探讨其对体内和体外培养的椎间盘细胞凋亡和退变的影响,系统分析应力诱导椎间盘细胞经内质网途径凋亡的信号网络，为最终阐明椎间盘退变病理机制提供理论基础和实验依据,为椎间盘退变的防治开辟新思路。

生物力学因素在椎间盘退变过程中具有十分关键的作用。我们已在前期工作中证实压缩载荷与椎间盘退变的关系,并发现某些化学刺激因素(NO)可触发内质网应激导致椎间盘细胞经内质网途径发生凋亡。但内质网应激在应力诱导的椎间盘细胞凋亡中的作用及其机制尚不明确。本课题采用大鼠椎间盘退变模型,在分子生物学水平检测内质网应激在应力失衡诱导的椎间盘细胞凋亡和退变中的作用；通过对体外培养的椎间盘细胞施加静态和动态周期性牵张载荷,在细胞水平上检测内质网应激的关键分子在椎间盘细胞凋亡过程中表达水平的变化;然后通过RNA 干扰技术抑制内质网应激凋亡关键分子CHOP的表达,探讨其对体内和体外培养的椎间盘细胞凋亡和退变的影响。本研究结果显示：1）腰椎动静力失衡可诱导椎间盘细胞过度凋亡，从而促进椎间盘退变的发生和发展；在此过程中，线粒体和内质网应激途径共同参与其中。 2）大鼠纤维环细胞对源自基质的静态张力敏感；静态张力能调节大鼠纤维环细胞的形态，生长， 凋亡以及细胞外基质代谢；但内质网应激反应并不参与其中。所以在利用细胞移植和再生技术来治疗椎间盘退变的过程中，基质物理特性的选择是一个不可忽视的重要因素之一。3）除了线粒体凋亡途径外，内质网凋亡途径参与了周期性牵张力可以诱导大鼠纤维环细胞发生凋亡过程；其中，过量的NO可能是一个潜在触发因素。4）成功构建出CHOP shRNA慢病毒表达载体，在细胞水平CHOP shRNA慢病毒表达载体可以抑制周期性牵张诱导的CHOP表达，从而降低纤维环细胞的凋亡率；在体内实验过程中发现，椎间盘内注射CHOP shRNA慢病毒表达载体可以明显减缓椎间盘退变的进程。内质网应激凋亡在椎间盘退变的病理机制中发挥了重要作用，抑制经CHOP介导的内质网凋亡可能成为防治椎间盘退变的新途径。本研究系统分析了应力诱导椎间盘细胞经内质网途径凋亡的信号网络，为最终阐明椎间盘退变病理机制提供理论基础和实验依据，为椎间盘退变的防治开辟新思路.