Notch1信号通路抑制IL-6表达延缓髓核细胞退变的研究

Nucleus pulposus degeneration is closely related to chronic inflammation. In this process, proinflammatory factors initiate a chain-like amplification of inflammation, leading to accelerated matrix degradation, and extreme difficulty in nucleus pulposus tissue repair. Previous studies have showed that drugs targeting inflammation response can be used to repair nucleus pulposus tissue. However, the unclear regulatory mechanism of inflammation in nucleus pulposus leads to the low specificity of current drugs. Our research shows that Notch1 pathway inhibit the expression of matrix degrading enzymes and prevent the degeneration of nucleus pulposus cells. Through transcriptome sequencing, we found that the activation of Notch1 down-regulate the expression of pro-inflammatory factors such as IL-6, suggesting that Notch1 may possibly inhibit the inflammatory response by inhibiting IL-6 and delay the degeneration of nucleus pulposus cells. This study aims to explore the inhibitory effect of Notch1 signaling pathway on IL-6 in nucleus pulposus cells and its specific regulatory mechanism, so as to provide precise and effective drug targets or cell gene modification targets for nucleus pulposus repair. This research may promote nucleus pulposus tissue repair much closer to clinical application.

髓核退变与慢性炎症密切相关，促炎因子可使髓核细胞中炎症反应呈链式放大，导致基质降解加速，髓核组织修复极为困难。已有研究利用针对炎症的药物进行髓核组织修复，但因髓核中炎症反应调控机制尚未十分明确，导致目前的炎症修复靶点特异性不高且效果不显著。我们的研究表明，Notch1通路可抑制基质降解酶的表达，阻止髓核细胞的退变。通过转录组测序，我们发现Notch1的激活，可下调IL-6等促炎因子的表达，表明Notch1极有可能通过抑制IL-6抑制炎症反应过程，延缓髓核细胞的退变。本研究旨在探究髓核细胞炎性反应中，Notch1信号通路对IL-6的抑制作用以及具体的调控机制，以期为炎症髓核组织修复提供精确有效的药物靶点或细胞基因修饰靶点，使髓核组织修复向临床应用更近一步。

椎间盘退变是引起腰背痛的重要原因。Notch1通路在退变椎间盘的髓核组织中被激活，且在髓核细胞中可由IL-1β和TNF-α诱导。然而，Notch1通路的激活在IVD退变中的作用以及其与炎症反应的调控关系尚不明朗。在本研究中，我们使用TNF-α诱导大鼠髓核细胞，发现细胞中促炎症因子（IL-1/6)、炎症趋化因子(CCL2/3）、基质分解酶（MMP3/13、ADAMTS4/5)等的表达升高，而基质蛋白（COL II、AGGRECAN）的表达下。通过腺病毒在髓核细胞中过表达Notch1胞内结构域（NICD1）激活Notch1信号通路后，炎症因子、趋化因子、基质分解酶上调的程度以及基质蛋白减少的程度均有所缓解，证实Notch1信号通路可以调控髓核细胞中的炎症反应以及基质稳态。而利用shRNA敲降Notch1经典通路下游效应因子Rbpjκ时，髓核细胞中相关炎症因子、趋化因子、基质分解酶进一步上调，基质蛋白表达则显著下降，表明Notch1可能通过Rbpjκ发挥重要作用。为进一步验证该猜想，我们在髓核细胞中敲降Rbpjκ后再使用腺病毒过表达NICD1，发现当细胞中Rbpjκ表达下降后，NICD1抑制炎症反应、促进基质稳态的功能则丧失，表明Notch1主要经由经典通路对髓核细胞发挥功能。最后我们利用小鼠尾椎针刺模型模拟因炎症导致的椎间盘退变，经椎间盘注射Ad-NICD1以激活Notch1通路。处理2-4周后，从结构及病理水平均能观测，NICD1的过表达可以延缓小鼠髓核的退变。综上所述，Notch1信号主要通过Notch1-NICD1-Rbpjκ经典途径调控炎症反应以及基质稳态平衡，从而影响椎间盘的退变进程，因此在IVD退变的临床治疗过程中，将特异性Notch1信号调控作为治疗靶点是具有前景的方案之一。