椎間盤退變分子機制及相關信號轉導通路的研究進展

朱健 鄧易 胡栩策 史建剛

椎間盤退變導致的慢性下腰痛在全球范圍造成極大的社會經濟負擔[1-2]。然而引起椎間盤退變的確切機制還未被闡明，目前，包括手術在內的治療措施都是針對個體的癥狀緩解和支持治療，而非直接針對椎間盤退變的治療[3-4]。椎間盤退變的發病機制非常復雜，由生物力學損傷所導致的細胞凋亡和自噬，促炎性因子的釋放，以及基質分解代謝增加等均被認為是其可能的發病機制[5-8]。椎間盤退變被認為與椎間盤衰老密切相關。

1 椎間盤細胞衰老的誘因

激活細胞衰老的分子機制具有起源依賴性[9-10]，所以闡明細胞衰老的起源和誘因具有重要意義。與椎間盤細胞衰老和椎間盤退變相關的誘因包括以下幾方面。

1.1 端粒變短與DNA損傷

端粒會隨著復制而不斷變短，這也是第一個被發現與細胞衰老相關的因素。端粒縮短是限制真核細胞復制能力的重要機制，其可通過激活p53-p21-Rb信號轉導通路介導衰老。端粒會隨著椎間盤衰老的進展而不斷變短[11-12]，細胞通過激活DNA損傷反應以應對端粒變短。因此，廣義上來說，DNA損傷是細胞衰老的內在誘因。研究發現，包含電離輻射和氮芥在內的DNA損傷因子均可增加野生型小鼠髓核中p16陽性細胞的數量。BRCA1、XRCC4和DNA連接酶Ⅳ等DNA修復基因失活也會導致細胞衰老[13-16]。DNA損傷能夠激活p53-p21-Rb和p16-Rb信號轉導通路，進而誘導細胞衰老[17-18]。考慮到端粒縮短和DNA損傷是重要的與衰老相關的分子機制，我們推測衰老的椎間盤細胞隨著年齡增長而積聚于椎間盤中，并最終導致椎間盤退變。……