椎间盘退变中影响sox9基因的相关因素

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1、椎间盘退变中影响Sox9基因的相关因素【关键词】椎间盘退变Sox9基因随着分子生物学的发展和对椎间盘退变的生物学机制的深入研究，人们已经越来越不满足于传统的椎间盘退变治疗方法，如卧床休息、理疗、药物治疗和手术治疗等。这些传统方法仅能短期缓解椎间盘退变给患者带来的痛苦，并不能从根本上终止退变进程。近些年来，对椎间盘退变的基因治疗成为目前的热点之—，其中，Sox9基因因其在软骨细胞发育成熟中的作用，更是成为各国学者研究的重点[1]。很多研究发现，Sox家族的Sox9基因很可能与椎间盘退变有着密切的关系。通过对Sox9基因的表达进行干预，如利用生长因子、

2、炎性介质等，将会有效地影响椎间盘退变的发生。本文针对当前研究较多的两种细胞因子BMP-2和IL-1，对其在椎间盘退变中，对Sox9基因的表达的调节作用及可能的调控机制作一详细说明。.L.编辑。　　1生长因子(BMP-2)对Sox9基因的调控作用　　1.1生长因子对Sox9基因的调控作用细胞因子是具有促进有丝分裂、细胞分化和基质合成，抑制细胞凋亡等作用的一类物质，在椎间盘中也有细胞因子的存在，它们可调节和恢复椎间盘退变中细胞外的基质代谢。其中生长因子是治疗椎间盘退变潜力最大的一类蛋白质，如TGF-β、IGF-1、EGF、FGF、BMP等[2]。近期研

3、究结果发现[3]，Sox9基因的生物学作用可以被某些细胞因子有效地进行调控。有学者[4]将重组的人骨形态发生蛋白-2(bonemorphoeeicprotEin-2,BMP-2)导入成年兔退变的椎间盘细胞中，结果显示，它可以严格的按剂量依赖方式正相调控Sox9基因mRNA的表达，从而引起Col2al表达的增加，相应地增加Ⅲ型胶原及蛋白聚糖的合成。还有学者[5]将椎间盘细胞于体外进行传代培养后加入rhBMP-2,结果显示，BMP-2对椎间盘细胞中软骨特异性基因Sox9蛋白表达水平和基因转录水平的正向调控作用是平行一致的，且具有浓度依赖性。另有报道[6

4、～8]称TGF-β1也可以对Sox9基因的表达进行有效地正相调控。　　1.2BMP-2对Sox9基因的调控机制当前的研究表明，BMPS作为TGFβ超家族成员中的一员，其发挥生物学作用是通过TGFβ-Smad信号通路。Smads为与线虫Sma和果蝇Mad蛋白同源的蛋白家族，他们可以将TGFB信号直接由细胞膜受体传导入细胞核内，是受体激酶介导的细胞内信号传导的新途径，为细胞信号跨膜后与核内基因转录之间开通了一条简便路径[9、10]。Smads分子中都有两个保守的Mad同源域，N端的MH1结构域可与DNA的CAGAC序列结合，C端的MH2结构域可与转录辅

5、激活蛋白或辅阻遏物相互作用，是Smad的功能区;两个结构域之间的短连接区有多个磷酸化位点可被ERK磷酸化而失活，是Smad的负调控区Smads至少有8个成员即Smad1-8，根据其功能不同分为3类，第1类是膜受体激活的Smad(R-Smads)，包括Smad1、2、3、5、8，其C端功能域末端含有保守的磷酸化位点SSXS基序(motif)，可与TGFβ受体直接作用并被磷酸化之后与Smad4结合为二聚体转位入核。R-Smads与信号通路的特异性有关：Smad2和Smad3介导TGFβ和活动素的信号，Smadsl、5、8则介导BMP的信号。第2类为通用

6、Smad(co-Smad)，目前只有Smad4，与其他Smads的同源性较低，C端功能域没有磷酸化位点，不与受体相互作用，但可与Smads家族其他成员相互作用形成稳定的异源多聚体调节靶基因转录。第3类有Smad6、7，为TGFβ-Smad信号转导通路的抑制因子，可与R-Smads竞争性地结合受体阻止R-Smads的磷酸化，从而阻断TGFβ的效应。TGFβ-Smad信号通路中各型Smads分子之间的作用精密协调，共同完成生理及病理状态下TGFβ的生物学效应。TGFβ-Smad信号转导通路受多种因子的调节，R-Smad与Smad4形成的寡聚体进入细胞后

7、可直接与DNA结合调控基因表达，但这种DNA结合活性很低，更重要的是与胞核内的辅激活蛋白或辅阻遏物分子结合调节靶基因转录，主要的辅激活蛋白有CBP，p300，c-Jun，lef-1;辅阻遏物有SINPl，Sno-N，Ski等，目前，许多细节仍尚未清楚。既然已知BMPS发挥生物学作用是通过TGFβ-Smad信号通路，作用不妨大胆的设想，BMP-2对椎间盘细胞中软骨特异性基因Sox9的正向调控也正是通过此一调控机制发挥作用。　　2致炎因子(IL-1)对Sox9基因的调控作用　　2.1炎性介质在软骨损伤和修复中的作用已知退变性椎间盘自发地产生一氧化氮(N

8、O)、白细胞介素-6(IL-6)、前列腺素E2(PGE2)和基质金属蛋白酶(MMPs)，而且它们的浓度较正常椎间盘高[11