瘦素调控椎体软骨终板细胞钙化的机制研究

Leptin is a hormone that can regulate food intake and weight. Recent findings demonstrate that leptin is an active regulator of energy and glucose metabolism and suggest leptin can induce calcification. Our previous results show that the expression of OCN secreted by endplate chondrocytes is related to endochondral ossification and can be regulated by leptin. However, whether leptin modulate degeneration and calcification of cartilage endplate is unclear. Our project use the rat cartilage endplate model to explore the relationship between the leptin and calcification of cartilage endplate. Then we examine the effect of exogenous leptin and leptin receptor overexpression on endplate chondrocytes metabolism and analyze the involved signaling pathways (Wnt, BMP , etc). Moreover, we use siRNA technique to further discussion the role of leptin receptor in apoptosis and calcification of cartilage endplate in vivo and vitro experiments. In this research, we provide a systematic analysis of regulation mechanism of leptin on cartilage endplate degeneration. This study is a basis for finally elucidate the theory of disc degeneration and offer a new thinking and new way for prevention and treatment of disc degeneration related disease.

瘦素（leptin）是调节摄食和体重的激素类物质，研究表明瘦素能调控糖脂代谢并能诱导钙化。软骨终板钙化与椎间盘退变相关。我们前期工作证实软骨终板细胞在培养过程中有骨钙素（OCN）分泌，并发现瘦素能调节软骨细胞中OCN的表达，且OCN的表达与软骨内骨化过程相关，提示瘦素对软骨细胞代谢有重要影响。目前瘦素参与软骨终板退变钙化的机制尚不明确。本课题拟采用大鼠软骨终板退变模型，从组织学、细胞学、分子生物学水平上观察瘦素与软骨终板凋亡钙化相关指标的关系；观察外源性瘦素及瘦素受体过表达对体外培养的软骨终板细胞代谢的影响，并分析可能参与的下游信号传导途径（Wnt，BMP等）；然后通过RNA干扰技术抑制受体的表达，观察OCN的分泌情况，深入探讨瘦素对体内外培养的软骨终板细胞凋亡和钙化的影响，系统分析瘦素在软骨终板退变中的调控机制，为阐明椎间盘退变病理机制提供理论基础和实验依据,为防治椎间盘退变开辟新思路。

研究背景与目的: 椎间盘退变性疾病是社会高发病，由此引发的颈肩部疼痛不适合颈椎病非常普遍，此种病症对个人、社会都带来了沉重的经济负担。临床针对IVDD的主要治疗手段有镇痛、消肿、卧床休息以及手术行病变节段减压、固定、融合，这些方法主要是通过缓解临床症状来治疗IVDD，而不能从根本上治愈椎间盘退变本身。近年来的大量研究发现，小鼠体内的处于早期退变的椎间盘组织内可检测到OCN、Leptin等蛋白的表达，通过分析论证还发现在较为明显的颈椎终板软骨组织内部发现了肥胖基因编码产物和属性比较特别的蛋白质，而且明确了肥胖基因编码产物可以通过身体外部刺激椎间盘细胞进行分裂。此类分析论证成果给我们展示了部分椎间盘退变的分子生物学机制，并且提示该机制与椎间盘的退变程度有尚未明确的相关性，但其相应的产生的机制还比较模糊，至今尚无明确的学术研究和总结。本研究旨在测试不同影像学退变程度的人颈椎软骨终板细胞退变指标的表达，以及探讨瘦素和MEK5-ERK5信号通路在其发生过程中的影响机制。 .研究方法：借助于颈椎ACDF手术采集人颈椎终板软骨细胞，在体外培育终板软骨细胞。应用CCK8，PCR技术，Western blot法及流式细胞技术检测终板软骨细胞中的MEK5，ERK5，Aggrecan的表达水平。 .结果： 1、从因颈椎过伸伤行ACDF手术的病人体内分离出的终板软骨细胞呈梭型和类圆形，具有良好的贴壁性，与ATCC细胞库的终板软骨细胞相符。 2、终板软骨当中ERK5信号通路的基础值表达较低，而Aggrecan表达较高。 3、瘦素可以使终板软骨细胞的ERK5信号通路高表达，Aggrecan表达降低，从而使终板软骨细胞退变、凋亡。 .结论:本论文对于不同程度退变的人颈椎终板软骨做出了全面的分析和论证，通过相关分析可知，瘦素可以通过影响MEK5-ERK5信号通路使终板软骨细胞退变。