细胞骨架与机械信号传导椎间盘突出机制研究的新靶点.pdfVIP

·326· 生国痉瘟医堂基圭￡h迪§璺曼』螋婴丛垡欺垫M鱼i￡鱼￡2Q!鱼2Z【§l doi：lO．3969a．issn．1006·9852．2016．05．002 ·特约综述· 细胞骨架与机械信号传导： 椎间盘突出机制研究的新靶点 薛荣亮△ 李思远 (西安交通大学第二附属院麻醉科，西安710004) 摘 要 椎间盘突出的起始病因不清。作用于椎间盘上的非正常机械力及其导致的细胞外基质代谢变 化是椎问盘退行性病变的起始原因。细胞骨架蛋白如肌动蛋白、微管蛋白和波形蛋白是机械信号传导 通路的重要组成部分，可以将胞外机械刺激信号转换为细胞生物学反应，以帮助维持椎间盘组织胞外 基质成分的正常代谢和更新。多种因素尤其是年龄会导致椎间盘细胞中细胞骨架蛋白结构和表达的改 变，影响细胞应对不同机械力刺激时胞内信号传导能力，导致椎问盘组织胞外基质成分代谢和结构改 变，最终诱发椎间盘突出的发生。对于机械力与细胞骨架的深入研究，可以进一步了解椎间盘突出的 发病机制，为预防和治疗由椎间盘突出所引起的腰背痛和腰腿痛提供新的思路。 关键词 椎间盘突出；腰背痛；机械信号传导通路；细胞骨架蛋白；肌动蛋白；微管蛋白；波形蛋白 椎间盘退行性病变，尤其是椎间盘突出是一种 时，上半身重量所产生的压力沿脊柱椎体传递给椎 多发于中老年人的常见病，可引起慢性腰背痛和腰 间盘，导致髓核受压变形；由于软骨板和椎体近似 腿痛，严重影响人民群众健康【1】。椎间盘突出的主 于刚性结构，髓核变形所产生的机械力主要向椎间 要病理生理学特征是细胞外基质代谢的失衡，即胞 盘外周水平传递，最终由纤维环的受力变形所抵消。 外基质的分解代谢高于合成代谢，导致胞外基质成 因此，在正常情况下髓核和纤维环细胞所承受的机 分丢失，最终造成椎间盘结构的破坏。引起椎间盘 械外力不尽相同。髓核细胞主要承受由于身体重力 突出的起始病因目前并不清楚，但是普遍认为与多 所产生的压力作用【l】，而纤维环细胞则承受由于髓 种因素相关，如年龄、性别、遗传、职业以及机械 核变形所产生的拉力作用。前期的体内研究证实， 外力作用等。由于椎间盘位于人体脊柱的两个椎体 正常情况下施加于人体髓核细胞上的压应变一般不 之间，其主要功能是承受和吸收身体上半身重量所 超过10％12】，而作用于外纤维环细胞上的拉应变约 产生的压力，以及由于脊柱活动所产生的其它机械 为5％～15％t31。 力如拉力、剪切力等，因此认为机械外力作用是引 当不同的机械力刺激作用于椎间盘髓核和纤维 起椎间盘退行性病变的最重要因素之一。 环细胞上后，细胞可应对该刺激产生多种生物化学 椎间盘(intervertebmldisc)含有两类不同的信号，从而调节细胞的合成和分解代谢，最终影响 胞外基质成分的合成、沉积和降解。非正常的机械 细胞：髓核(nucleuspulposus)和纤维环(annulus 力刺激可以通过多种细胞内信号传导途径导致胞外 fibrosus)细胞。髓核位于椎间盘的中心，富含水分， 胞外基质主要成分为蛋白聚糖和II型胶原，髓核 基质成分代谢失衡，引起结构性改变【4】。以往的研 细胞稀疏地分布其中，其性状与软骨细胞类似。纤 究已经证实，改变作用于细胞上的机械刺激包括制 维环位于椎间盘的外周区域，主要由I型胶原纤维 束相互斜行交叉重叠构成。与髓核细胞不同，纤维 等均可以显著影响胞外基质的主要成分如胶原和蛋 环细胞主要表现出成纤维细胞的特性。除此之外， 白聚糖的代谢【5l。而细胞外基质构成的变化可以进 髓核和纤维环上下有软骨板，与纤维环一起将髓核