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微管和微丝与椎间盘突出之间的联系
作者 王苗森发表时间 2017-06-06浏览 评论

目前,椎间盘突出已经成为困扰中老年人的主要疾病,椎间盘是两个脊椎之间的纤维软骨环,由于其位于脊椎间,受压较多,容易脱出,但目前的研究发现,椎间盘的突出的原因并不仅仅是物理上的,微管和微丝在这之中起到了重要作用。

椎间盘突出的主要病理生理学特征是细胞外基质代谢的失衡,细胞外基质分解代谢大于合成代谢,这就使得椎间盘细胞的胞外基质逐渐减少,进而使得椎间盘结构破坏。而究竟是什么物质、什么通道能把机械信号与生物信号连接,至今都没有一个确切的定论。

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椎间盘,位于相邻两脊椎之间,由外层的纤维环和内层的髓核组成,髓核细胞主要表现出软骨细胞的特性,而纤维环细胞主要表现出成纤维细胞的特性,髓核和纤维环上下有软骨板。当脊柱受到挤压时,髓核会受到上下的挤压力,由于软骨板是刚性结构,挤压力会沿水平面传递给外层的纤维环,纤维环受到水平方向挤压力后,纤维环细胞会产生相应的生物化学信号,来调控其细胞外基质的代谢,而非正常的机械力会使细胞外基质的代谢失衡,从而使纤维环细胞外基质构成发生变化,而这种构与变化会使得非正常的机械力在纤维环细胞上分布得更广泛,纤维环细胞又会产生不正常的生物化学信号,来使细胞外基质代谢失衡,造成恶性循环,这也许是椎间盘突出发生的原因之一。

而究竟是什么物质能把外界的机械力信号和生物化学信号联系起来呢?目前普遍认为细胞骨架是连接这两种不同信号的桥梁,通过研究,细胞骨架中的微丝在其中起了很大作用,例如,不同的机械刺激可以直接导致多种细胞内微丝结构和表达的变化,并引起不同的细胞生物学反应。通过使用细胞松弛素发现胞质外的胶原和蛋白聚糖合成受到抑制,而细胞松弛素可以抑制微丝的聚合,故推测微丝可能是介导机械信号与生物化学信号的桥梁,但其具体机制还不是十分清楚。另外,微管在此桥梁中也起到了很大的作用,随着年龄的增加,微管蛋白的分布和表达有了明显的变化,这使得椎间盘细胞在受到机械力信号时所表达的生物学信号不同,从而使得细胞外基质的合成和分泌受到影响。

另一种可能与此过程有关的蛋白是波形蛋白,波形蛋白的主要功能是支撑和锚定细胞器。在软骨细胞中,用抑制剂丙烯酰胺可以使波形蛋固缩在细胞核周围,影响软骨细胞胶原的合成和分泌。另一方面,在椎间盘退行性病变的细胞中,波形蛋白高表达,这说明波形蛋白与该病变有着密不可分的关系。目前,主要通过使波形蛋白来抑制其功能,也可通过siRNA来干扰其mRNA,但仍然处于起步阶段。

总之,细胞骨架对椎间盘突出起着至关重要的作用,目前对于细胞骨架如何介导机械信号到生物化学信号仍不是很清楚,望后人继续努力。

参考文献:

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.pdf (610.78 KB)

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