椎间盘退变基因治疗的研究进展论文

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1、椎间盘退变基因治疗的研究进展论文【关键词】椎间盘退变椎间盘退变（intervertebraldiscdegeneration，IDD）可以引起一系列脊柱退变性疾病如椎间盘突出、脊柱不稳、神经根病变和脊髓病变等，目前的治疗方法主要是手术治疗，但手术方法只是处理终末期的症状，不能逆转疾病过程本身。因此国内外学者们一直致力于寻找一种能逆转这个疾病过程的方法，近来对椎间盘的生化构成及其内环境的进一步了解以及某些基因被发现对椎间盘内基质合成和分解有着重要的影响，这些为科学家寻求逆转这个疾病过程提供了新方法。为此，在过去几年里很多关

2、注的焦点都集中在基因治疗上.freelpson等〔2〕在体外用外源性TGFβ1处理犬的椎间盘细胞，结果蛋白多糖合成显著增加。后来Nishida等〔3〕以腺病毒为载体，在体内把TGFβ1基因转染健康兔子的髓核细胞。这些兔子分别在1~6周后先后被杀，单独对髓核细胞进行分析显示有活性和总的TGFβ1都急剧的增加，与那些没有转染的细胞和转染了萤光素酶标记基因的细胞相比蛋白多糖总量增加了1倍。接着，Moon等〔4〕用含有TGFβ1的腺病毒载体在体外转染人椎间盘细胞结果显示蛋白多糖和胶原合成有显著增加，与导入标记基因的细胞相

3、比，增加了达3倍之多。Makarand等〔5〕取出鼠整个椎间盘（包括软骨终板、纤维环、髓核）在含有TGFβ1或TGFβ3的培养基中培养，1周后结果显示椎间盘的大体结构保存，无髓核细胞死亡的证据，但与TGFβ1相比，TGFβ3更能提高关键性基质的合成，保持转化生长因子受体表达，降低胶原转型等。2.2骨形态发生蛋白（BMP）目前研究BMP家族成员包括有BMP2、BMP7、BMP13等。Li等〔6〕人在体外用外源性BMP2处理鼠的椎间盘细胞，不仅使得椎间盘中的聚集蛋白聚糖表达增加，还促进了OP1（成骨蛋白1

4、）的表达。BMP7也称OP1，Takegami等〔7〕用兔的髓核和纤维环细胞实验，显示OP1不仅促进蛋白多糖的合成，而且还能恢复由IL1造成的蛋白多糖的丢失。Jesse等〔8〕人在兔子髓核内注射OP1结果显示了OP1可以部分恢复退变椎间盘的高度和黏滞性，同时也使髓核的湿重增加，DNA、蛋白多糖和胶原的含量都增加。BMP13也成为GDF6（生长分化因子6）或者也称为CDMP2（软骨源性形成蛋白2）。虽然它属于BMP家族，但它的氨基酸序列只有50％与BMP2同源。用软骨细胞株进行实验〔9〕显示BMP

5、13能促进蛋白多糖的合成，保持软骨细胞表型，但它的作用明显弱于BMP2。如果同时给予BMP2，BMP13则显示两者对促进蛋白多糖合成或软骨细胞基因表达有叠加效应，但无协同作用。2.3生长分化因子5（GDF5）也称为软骨源性形成蛋白1（CDMP1），在胚胎形成时，它主要存在于形成软骨的间质内和形成长骨过程中的软骨核心。RNA显著增多，进一步的抑制实验证明LMP1实际上是通过BMP介导的机制上调胞外基质合成。2.8SOX9基因SOX9基因是软骨形成过程中一个重要的转录调节因子。Paul等〔17〕实验证明了在体

6、外用含有SOX9基因的腺病毒转染人髓核细胞后，Ⅱ型胶原mRNA和蛋白合成都有增加。在同样的实验背景下，把SOX9基因导入行纤维环切开术后的新西兰大白兔腰椎间盘内，被转染的髓核细胞仍保持着软骨细胞表型，而对照组中正常髓核细胞被纤维细胞所取代。由于髓核软骨样细胞数目的下降被认为会引起椎间盘退变，这提示了SOX9基因可能对椎间盘退变有治疗作用。最近Gruber〔18〕等人研究发现SOX9基因随年龄的增长而衰变加重，在人椎间盘纤维环细胞中的表达也逐渐递减。这进一步的说明了SOX9基因在椎间盘退变中的作用。2.9基质金属蛋白酶抑制

7、剂1（TIMP1）基质金属蛋白酶家族能降解细胞外基质，椎间盘软骨样细胞主要分泌MMP1、MMP2、MMP3、MMP9〔19〕，MMP3（基质降解酶）在IVD中特别活跃，在退变的椎间盘中它比它的天然抑制物——（TIMP1）含量更丰富〔20〕。从理论上讲，通过上调TIMP1的合成来抑制MMP3的活性降低基质的分解，最终引起椎间盘中蛋白多糖含量的增加。确实，P1的腺病毒在体外转染人髓核细胞引起了蛋白多糖含量增加，这个结果与BMP2所诱导的结果相一致。3载体的选择及其安全性要应用基因疗法来治疗椎间盘退变则

8、必须要有一个基因传递载体，能在体内或体外把目的基因导入靶细胞。现在使用的载体主要分为病毒载体和非病毒载体。非病毒载体能避免转染载体的播散和降低宿主对载体的免疫反应，对其研究在过去十年里获得很大的发展〔22〕，但是它仍受到转染率不高、基因表达时间短的困扰。而病毒由于能够侵入人体细胞并影响转录和翻译，因此最常被用来做为基