压力对大鼠纤维环细胞自噬与线粒体损伤应激的影响

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1、华中科技大学硕士学位论文缩写词表（ABBREVIATIONS）缩写英文全称中文全称IVDIntervertebraldisc椎间盘IDDInterveterbralDiscDegeneration椎间盘退行性变AFCsAnnulusfibrosuscells纤维环细胞NPCsNucleuspulposuscells髓核细胞ECMExtracellularMatrix细胞外基质PCDProgrammedcelldeath程序性细胞死亡RAFCsRatannulusfibrosuscells鼠纤维环细胞MDAMethaneDicarboxylicAldehyde丙二醛SODSuperox

2、idedismutase超氧化物歧化酶ATGAutophagy-relatedgenes自噬相关基因PI3KPhosphoinositide3-kinase磷脂酰肌醇-3-激酶3华中科技大学硕士学位论文前言腰腿痛是中老年病人常见不适症状，椎间盘退变(IntervertebralDiscDegeneration,IDD)是临床主要病因。IDD是骨科常见病，可以引起椎间盘突出症、椎体滑脱症及椎管狭窄等疾病，严重影响患者的生活质量[1]。研究表明60%-80%的人发生下腰痛，目前应用的临床治疗方案主要针对临床症状，而非针对退变产生的早期病理过程，对IDD的发生发展无法阻断或逆转。常用的治疗

3、方法可不同程度缓解临床症状，但是也促进病变相邻节段椎间盘的退变加速，增加了术后复发的可能性。对于IDD的病因，虽然做出了许多相关的研究探讨，但其确切的发病机制仍不清楚。研究表明，IDD是由细胞控制的，由生物力学与生物化学等相关因素相互长期作用导致的复杂病理过程[2]：椎间盘（Intervertebraldisc，IVD）组织学构成包括椎间盘细胞和细胞外基质(ExtracellularMatrix,ECM)，椎间盘细胞可以合成和分泌ECM成分；ECM成分有序合理的组织是椎间盘行使正常功能的基本要求。IVD始终处于负荷状态，椎间盘细胞总是受到不同形式的应力作用。过度应力导致椎间盘细胞如髓

4、核细胞(Nucleuspulposuscells,NPCs)与纤维环细胞(annulusfibrosuscells,AFCs)的ECM转换失衡，蛋白多糖含量的下降或成分的改变，无法保持椎间盘生物学与力学性能导致了椎间盘退变的发生[3]。椎间盘由三个不同且相互联系的组织构成：中央凝胶状的髓核组织，外围纤维状的纤维环及上下面软骨终板[4]。纤维环位于椎间盘外围，主要成分为AFCS及细胞外基质。AFCS合成与分泌纤维环细胞外基质，二者共同维持纤维环的结构与功能，从而保持椎间盘的生物性状与性能。细胞外基质包括胶原和蛋白多糖等，长期过度应力导致蛋白多糖的变性促进了IDD的发生[5]。因此，对A

5、FCs的细致研究有助于阐明IDD发生发展的机制。程序性细胞死亡(Programmedcelldeath,PCD)在IDD中发挥重要作用[6]，Gruber[7]指出，细胞凋亡是IDD发生发展的重要因素,但凋亡在其中的具体发生及作用机制目前尚不明确。凋亡引起的细胞死亡称I型程序性细胞死亡。自噬是细胞内溶酶体降解自身细胞器和其他大分子的过程，为真核细胞所特有，于1962年由Ashford和Porten4华中科技大学硕士学位论文于人肝细胞中发现并命名[8]。自噬包括大自噬、小自噬和微自噬三种，通常所讲的自噬为大自噬。过度自噬可以导致细胞死亡，称II型程序性细胞死亡。研究表明，自噬参与多种疾

6、病的病理过程[9]，包括神经系统疾病[10,11]，肿瘤[12,13]，心肌病[14-17]，免疫系统疾病[18]，代谢病[19,20]等。如在自噬与肿瘤关系的研究中，发现自噬机制缺失导致乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌发病率增高[21]，且自噬可促进肿瘤存活进展[23]。细胞中存在多种自噬相关基因（Autophagy-relatedgenes，ATG），在进化上具有高度保守性，人与酵母存在同源基因。当细胞发生自噬时，有些ATG如Beclin-1（ATG6），LC3（ATG8）等表达蛋白可有明显变化，因而可作为细胞自噬水平的标记物[21,23]。压力是诱导椎间盘退变的首要因素[24]，其对椎

7、间盘细胞的作用包括刺激炎性因子分泌、干扰ECM合成及诱发细胞凋亡等[25-27]。线粒体与细胞自噬及自噬性死亡密切相关[28]，在IDD中，长期过度压力通过椎间盘细胞骨架系统传至胞内线粒体等细胞器，导致线粒体损伤及发生系列应激反应，如NO合成增加、膜通透性增加、钙离子内流增加、诱发凋亡相关基因表达增加等[29]，这些效应可能促进椎间盘细胞自噬及自噬性死亡，促进了IDD的形成。但自噬在IDD中发生的具体机制与生物作用目前尚不明确。本研究构建在相同压力下不同受