MMP—12與腰椎間盤退變關(guān)系的研究.pdf

1、前言: 腰椎間盤退變被認(rèn)為是臨床上腰間盤突出癥，腰椎管狹窄，慢性下腰痛等疾病的病理基礎(chǔ)。椎間盤退變的機(jī)制較為復(fù)雜，目前研究認(rèn)為椎間盤退變主要表現(xiàn)在細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)成分的變化，而后者是椎間盤力學(xué)特性喪失的直接原因?？傊俗兊膶?shí)質(zhì)就是椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)的降解及基質(zhì)與細(xì)胞粘附功能消退導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)屬蛋白水解酶類，是降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的關(guān)鍵酶。人類間盤組織的蛋白質(zhì)成分與相對(duì)應(yīng)軟骨基質(zhì)成分中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有

2、相同的N末端，提示MMPs可能在間盤基質(zhì)退變中發(fā)揮作用．然而，MMP-12在椎間盤退變中的作用研究尚少，本次實(shí)驗(yàn)采用免疫組織化學(xué)S-P法和逆轉(zhuǎn)錄一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)法檢測(cè)人腰椎間盤細(xì)胞MMP-12蛋白表達(dá)，研究MMP-12與人腰椎間盤退變的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)對(duì)象: 實(shí)驗(yàn)所用間盤取自術(shù)中(2007年1月至2007年12月在中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科手術(shù)治療患者)，共35例。其中： 對(duì)照組：無(wú)椎間盤突出癥手術(shù)

3、患者的腰椎間盤5例(胸腰椎骨折前路手術(shù)術(shù)前經(jīng)MRI證實(shí)無(wú)腰椎間盤退行性改變。)退變組：根據(jù)術(shù)中情況及MRI所示分為： 突出型：術(shù)中及MRI示纖維環(huán)未全破裂，因壓力而突出14例脫出型：術(shù)中及MRI示纖維環(huán)全層破裂，髓核組織未游離10例游離型：術(shù)中及MRI示纖維環(huán)全層破裂，髓核組織游離6例實(shí)驗(yàn)方法分別為對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組(突出型、脫出型、游離型)，用PBS液代替一抗做陰性對(duì)照，分別行取材、固定、包埋、制片，蘇木素復(fù)染和MMP-12的免疫

4、組化染色及常規(guī)HE染色，在顯微鏡下觀察陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)情況，測(cè)量陽(yáng)性細(xì)胞率；用逆轉(zhuǎn)錄一聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT—PCR)法檢測(cè)MP-12基因mRNA轉(zhuǎn)錄水平，所有資料采取X2檢驗(yàn)及T檢驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果: HE染色組織學(xué)觀察在退變間盤中，各標(biāo)本均表現(xiàn)出一定的退變特征，細(xì)胞數(shù)量減少，失去原有軟骨細(xì)胞形態(tài)。免疫組織化學(xué)S-P法檢測(cè)椎間盤細(xì)胞MMP-12的蛋白表達(dá)，在對(duì)照組中，多數(shù)樣本MMP-12陽(yáng)性細(xì)胞率低；在退變間盤中，多數(shù)樣本MMP

5、-12陽(yáng)性率較高。MMP-12基因mRNA轉(zhuǎn)錄水平在對(duì)照組中均較低；退變組中均有較強(qiáng)表達(dá)。X2檢驗(yàn)及T檢驗(yàn)分析證實(shí)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)討論椎間盤退變是引起下腰痛的重要原因之一，椎間盤退變是一個(gè)復(fù)雜的生理過(guò)程，其發(fā)生機(jī)制尚未完全闡明，椎間盤退變的特征性改變是髓核中蛋白聚糖含量下降及伴隨的水分丟失。髓核呈凝膠狀，疏松的纖維網(wǎng)架上布滿蛋白多糖基質(zhì)，纖維環(huán)主要是膠原成分，軟骨終板的細(xì)胞為典型的軟骨細(xì)胞。椎間盤的退變是與年齡相關(guān)的

6、自然老化過(guò)程，表現(xiàn)在細(xì)胞和基質(zhì)成分的變化，其中基質(zhì)成分的變化是力學(xué)特征喪失的直接原因。椎間盤細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)活性降低，影響細(xì)胞的代謝和生物合成，基質(zhì)合成與降解之間的平衡被打破導(dǎo)致椎間盤退變?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的關(guān)鍵酶。目前國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果提示MMP-12在許多生物過(guò)程中發(fā)揮重要作用，參與正?；虿±?xiàng)l件下的組織重塑[22]。MMP-12與許多疾病有關(guān)，如COPD、主動(dòng)脈瘤、冠心病、重癥急性胰腺炎、肺纖維化、骨關(guān)節(jié)炎

7、與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、某些惡性腫瘤等。但與腰椎間盤退變的相互關(guān)系尚不明確，本課題實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-12在退變椎間盤組織中表達(dá)的測(cè)定來(lái)驗(yàn)證MMP-12在椎間盤退變過(guò)程中所起到的作用。 在本實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)退變椎間盤中MMP-12表達(dá)陽(yáng)性率高，且退變組間盤MMP-12基因mRNA轉(zhuǎn)錄水平比正常組間盤高，證明MMP-12參與了間盤退變。 MMP-12屬于基質(zhì)金屬蛋白酶家族中的基質(zhì)溶解酶，分布在胞漿中。其分子量為54KD，

8、其作用底物范圍廣泛，主要是蛋白多糖和糖蛋白，包括彈性蛋白，TNFα,α1蛋白酶抑制劑，纖維結(jié)合蛋白，明膠、層粘連蛋白、Ⅳ型膠原、蛋白聚糖。椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅸ、Ⅹ和Ⅺ型膠原和粘蛋白包括蛋白聚糖、二聚糖和核心蛋白多糖組成[20]。MMP-12可以完全降解膠原Ⅴ，部分降解膠原Ⅰ，可以降解粘蛋白纖維連接蛋白[21]。另外它也可能通過(guò)層聯(lián)激活其它MMP，從而與椎間盤的破壞性過(guò)程間接相關(guān)。其中巨噬細(xì)胞源性MMP-12可能在椎間