17β-雌二醇干预大鼠椎间盘退变的作用及通过整联蛋白α2β1介导的信号通路研究

The incidence of intervertebral disc degenerative diseases is increasing annually, which has been a serious medical problem in modern society. It has been previously reported that aberrant apoptosis is the key cellular process in intervertebral disc degeneration (IVDD). This is the reason why we spare no effort to seek for methods to inhibit aberrant apoptosis. In previous in-vitro studies, we had preliminarily proved that 17beta-estradiol inhibited aberrant apoptosis by upregulating integrin α2β1 and downregulating MMP-3 and MMP-13 in rat nucleus pulposus cells. Herein, we aim to further explore the feasibility of retarding IVDD process using 17beta-estradiol, as well as α2β1 integrin-related signal pathway mechanisms. Taken together, in this study we try to explore the effect of 17beta-estradiol on the process of IVDD, as well as α2β1 integrin-involved signal pathways, based on rat coccygeal IVDD model and apoptotic cell model (in vivo and in vitro, respectively), via multiple mature experimental methods including IHC, FACS analysis, western blot and real-time quantitative PCR; meanwhile, estrogen receptor antagonist and inhibitors of the signal pathways are used to further verify the involved mechanism, thus providing solid theoretical basis for retarding IVDD process using estrogen in the future.

椎间盘退变性疾病的发病率逐年上升，已成为当代社会严重的医疗问题。既往研究认为细胞异常凋亡是椎间盘退变的主要细胞学进程。而这正是我们一直在努力探索有效抑制细胞异常凋亡方法的原因所在。在前期的离体研究中，我们已发现17β雌二醇通过上调整联蛋白α2β1和下调MMP-3、MMP-13的表达抑制大鼠髓核细胞的异常凋亡。在本课题中，我们拟进一步探索17β雌二醇干预在体椎间盘退变的可行性，以及其通过整联蛋白α2β1介导的下游信号通路。本项目拟采用IHC、FACS、Western blot、Real-time qPCR等多种成熟技术，分别应用大鼠尾椎椎间盘退变模型和细胞凋亡模型，从在体和离体两个水平，探索17β雌二醇干预椎间盘退变进程的作用以及整联蛋白α2β1介导的主要信号通路，并应用雌激素受体拮抗剂以及各信号通路的抑制剂从反面验证。本课题为以后应用雌激素延缓椎间盘退变性疾病进程提供更加坚实的理论依据。

椎间盘退变性疾病的发病率日渐增长，已然成为当代社会严重的医疗问题。既往研究认为细胞异常凋亡是椎间盘退变的主要细胞学进程。而这正是我们一直在努力探索有效抑制细胞异常凋亡方法的原因所在。在前期的离体研究中，我们已发现17β雌二醇通过上调整联蛋白α2β1和下调MMP-3、MMP-13的表达抑制大鼠髓核细胞的异常凋亡。在本课题中，我们进一步探索了17β雌二醇干预在体椎间盘退变的可行性，以及其通过整联蛋白α2β1介导的下游信号通路。本项目采用IHC、FACS、Western blot、Real-time qPCR等多种成熟技术，分别应用大鼠尾椎椎间盘退变模型和细胞凋亡模型，即从在体和离体两个水平，探索17β雌二醇干预椎间盘退变进程的作用以及整联蛋白α2β1介导的主要信号通路，并应用雌激素受体拮抗剂以及各信号通路的抑制剂从反面验证。本课题实验结果显示，17β-雌二醇通过下调MMP-3/MMP-13的表达以及上调II型胶原的表达抑制人髓核细胞的凋亡，同时在大鼠尾椎椎间盘退变模型上证实17β-雌二醇通过下调MMP-3/MMP-13的表达以及上调II型胶原的表达有效缓解椎间盘退变进程。我们进一步探索17β-雌二醇抑制人髓核细胞凋亡以及缓解椎间盘退变的作用机制，发现17β-雌二醇通过激活PI3K/Akt信号通路抑制髓核细胞凋亡。我们进而重点研究PI3K/Akt介导的下游信号通路，包括PI3K/Akt/mTOR途径、PI3K/Akt/NF‑κB途径和PI3K/Akt/GSK‑3β途径，同时应用信号通路抑制剂从反面验证。最终发现，17β-雌二醇通过激活PI3K/Akt/mTOR途径抑制人髓核细胞的凋亡。本课题实验研究结果已经发表5篇SCI收录的英文论文,包括4篇论著和1篇高分综述（影响因子10.39）。本课题研究结果旨在为将来应用雌激素延缓椎间盘退变进程提供一定的理论依据。