缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）对脊柱椎间盘发育及退变调控机理的研究

低氧诱导因子(HIF-1)是目前发现的最直接的细胞低氧效应因子,已经成为生命科学的研究热点,椎间盘是人体内最大的无血运供应的器官,间充质来源的髓核细胞体内处于缺氧环境中.本研究使用人体标本和动物实验相结合的方法,首先检测缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)在人正常和退变椎间盘中的表达情况，然后利用条件性基因敲除技术,观察HIF-1α缺失小鼠椎间盘胚胎发育的形态学变化，小鼠生长过程中椎间盘在持续压力作用的退变模型中椎间盘发生退变的情况,观察对椎间盘发育及退变起重要调控作用的脊索细胞形态学变化,检测椎间盘重要基质成分II型胶原(col2α)、聚集蛋白(aggrecan)的mRNA表达的变化。体外培养椎间盘细胞，敲除HIF-1α基因或VHL基因后，在HIF-1α基因缺失或过表达情况下，观察细胞在低氧和正常氧分压状态下基质分泌量的变化,全面阐释椎间盘发育和退变过程中HIF-1α重要的调控作用的机理。

本课题按照计划任务书要求, 完成了大部分研究工作, 取得了突破性进展。证实了人正常及退变椎间盘标本中HIF-1α的存在,以及与退变程度的关系.进一步完善了椎间盘髓核细胞的分离、培养和鉴定检测方法。获得性状稳定的椎间盘髓核细胞。采用以Shh为启动子标记Cre重组酶的小鼠，进行繁殖、鉴定、保种，与HIF-1αfloxed/floxed小鼠交配，经组织学及分子生物学证实，得到条件性敲除胚胎中轴躯体间充质细胞内HIF-1α基因的小鼠(HIF-1α-/-)，并在国内首次证实，Shh为启动子标记条件性敲除椎间盘髓核细胞内HIF-1α基因的小鼠可以成活。发现条件性敲除椎间盘HIF-1α基因的小鼠，出生后2周即发生椎间盘退变，并经过影像学，组织学和分子生物学实验证实。分离退变椎间盘的髓核细胞进行体外培养，得到纯净髓核细胞，培养至足够数量后，分别进行RT-PCR，Western Blot检测collagen II和aggrecan的分泌量变化，Collagen II和aggrecan的表达均比正常组降低。使用Adeno-Cre感染VHLflox/flox小鼠椎间盘组织细胞, 得到敲除VHL基因的椎间盘细胞, VHL基因产物可使HIF-1 失活, VHL基因缺失的椎间盘细胞HIF-1 会过度表达, HIF-1 对细胞代谢的调控作用大大增强, VHL基因缺失的椎间盘细胞II型胶原，aggrcan分泌量均比与正常小鼠椎间盘髓核细胞分泌量增加。.本课题已发表中文核心期刊论文2篇，英文SCI文章1篇，影响因子2.9分，参加国内会议交流多次，并获得“中华医学会第十五届骨科学术会议暨第八届国际COA学术大会骨科基础研究优秀论文二等奖”。