IL17-TNFα-ADAMTS-7轴在椎间盘退变突出中的作用机制及PGRN的靶向治疗研究

Intervertebral disc herniation is a common degenerative disease in clinic. Degeneration is known to be closely associated with immune reaction and inflammation, but whether there is a immunity-inflammation-degeneration loop in degenerated intervertebral disc (IVD) still remains unclear. We have previously reported the recruitment of Th17 cells in degenerated IVD. Th17 cells can secret IL-17, which may induce the production of TNFα. It is reported that TNFα can promote the production of ADAMTS-7 through activation of NF-κB signaling pathway, and ADAMTS-7 can exaggerate cartilage degeneration. As a multifunctional growth factor, PGRN is closely related with TNFα and ADAMTS-7, and plays a protective role in various pathological processes of cartilage diseases. In the present study, we plan to use ADAMTS-7 transgenic and knockdown mice to testify the expression pattern and effect of ADAMTS-7 in IVD degeneration. Moreover, by using the recombinant PGRN protein as well as PGRN knockout mice, we plan to illustrate the function and mechanism of IL-17-TNFα-ADAMTS-7 axis in IVD degeneration, and to evaluate the therapeutic role of PGRN in IVD degeneration by targeting this axis. This study may shed a light on the mechanism and therapeutic strategy of IVD degenerative diseases in clinic.

椎间盘突出是常见退变性疾病。机体退变与免疫反应及炎症关系密切，但椎间盘退变过程中是否存在免疫反应-炎症-退变环路尚不明确。课题组研究发现，退变椎间盘中存在Th17细胞招募，其分泌IL-17诱导肿瘤坏死因子TNFα产生。TNFα可通过激活NF-κB信号通路诱导金属蛋白酶ADAMTS-7产生，后者具有加重关节软骨退变作用。PGRN是一种多功能生长因子，与TNFα及 ADAMTS-7密切相关，并在类软骨相关疾病中发挥保护作用。本课题拟使用ADAMTS-7转基因及基因减低小鼠，检测ADAMTS-7在退变髓核组织表达模式及对椎间盘退变影响。通过体内外实验，明确PGRN基因缺失及PGRN重组蛋白对于椎间盘组织代谢变化，明确IL-17-TNFα-ADAMTS-7分子轴线在椎间盘退变中的作用及机制，及PGRN靶向抑制上述作用轴线的潜在价值，为进一步了解椎间盘退变发生机制提供新的线索。

退变椎间盘组织中存在Th17细胞的募集，而该细胞分泌的IL-17可以进一步促进TNF-α产生，进而加速软骨退变。为了明确IL-17-TNFα-ADMATS-7在椎间盘退变中的作用，我们首先利用体外培养人类髓核细胞，予以IL-17A刺激，运用蛋白生物学方法及基因检测方法明确了IL-17A可以通过TNA-α促进了ADAMTS-7分泌，进而加速椎间盘的退变。进一步，我们建立大鼠椎间盘退变模型，运用免疫组织化学方法、Western Blot、Real-time PCR技术，发现趋化因子CCL20和CCR6在退变椎间盘募集Th17细胞中发挥关键作用，这也为我们进一步从上游阻断IL-17对椎间盘的退变起到了一定的启示作用。为了查找可以阻断IL-17在椎间盘退变中的促进作用，我们试验了salubrinal，一种已知的eIF2α去磷酸化抑制剂。结果表明Salubrinal通过抑制NF-kb途径，来抑制IL-17促进的MMP-13分泌，进而延缓椎间盘基质的降解。前颗粒体蛋白（PGRN）是一种在多种自身免疫性疾病中发挥重要的作用的生长因子，并且可以特异性抑制TNF通路，起到抗炎作用。为了研究PGRN作为治疗椎间盘退变的潜在作用，我们首先检测了人类髓核组织中的PGRN、IL-17含量，我们发现PGRN的含量与椎间盘退变程度呈正相关，进一步，我们利用PGRN敲基因小鼠建立椎间盘针刺模型，研究发现PGRN缺失，可以加重椎间盘退变的程度，并且IL-17的含量增加。体外培养小鼠原代髓核细胞，予以重组PGRN蛋白，进一步证实，PGRN可以通过特异性结合TNFR1受体降低IL-17的含量，延缓椎间盘退变。同时工程蛋白Atsttrin（PGRN的衍生物）在小鼠椎间盘退变模型及人类髓核细胞中可以发挥同样的延缓椎间盘退变的作用。.项目资助发表SCI论文12篇，待发表SCI论文2篇。培养硕士研究生12名，已毕业硕士研究生5名，协助培养博士研究生4名，已毕业4名。项目投入经费60万元，已支出51万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费8万元，剩余经费将继续用于本项目后续研究的支出。