研究背景腰椎间盘退行性变是指椎间盘自然退化或老化的生理或病理过程,是各种临床脊柱疾病的基础。腰椎间盘退变通常会引发慢性腰痛,为缓解疼痛而进行的一系列治疗在世界范围内都造成了巨大的社会和经济负担。髓核细胞对维持椎间盘正常功能及形态起到关键作用,因此,研究各种致病因素对椎间盘髓核细胞的影响至关重要。既往许多研究表明,遗传因素,如细胞自噬和凋亡,会使椎间盘髓核细胞功能失调,并进一步引发其细胞外基质异常,进而导致椎间盘髓核组织发生退变,最终导致腰椎间盘退变。然而,还没有证据表明线粒体呼吸相关基因的表达异常与腰椎间盘退变的关系。单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是指发生在人类的基因组中的单个核苷酸上的变异。这种遗传变异常常与多种疾病的发病率增加相关。既往研究表明,与蛋白编码基因(如胶原编码基因)和代谢相关基因(如维生素D受体编码基因、炎性因子编码基因)等相关的SNP可能与腰椎间盘退变的发生相关。然而,并无相关研究阐述与线粒体呼吸相关基因的SNP及其基因表达变化与腰椎间盘退变的关系。先前研究表明,NADH脱氢酶(泛醌)黄素蛋白2(NADH dehydrogenase(ubiquinone)flavoprotein2,NDUFV2)是线粒体呼吸链中复合物Ⅰ的核心亚单位,对线粒体呼吸起着至关重要的作用。NDUFV2可以承接及容纳电子,在维持电子传递和防止电子泄漏方面发挥重要作用,其基因表达异常将会导致线粒体呼吸功能障碍、电子泄漏,对细胞的生命活动产生负面影响。但NDUFV2对髓核细胞的影响尚无研究。因此,该研究着眼于研究线粒体呼吸相关基因NDUFV2的单核苷酸多态性及其引发的NDUFV2表达变化与腰椎间盘退行性变的关系,具有十分重要的意义。研究目的研究了与NDUFV2基因相关的单核苷酸多态性,及由单核苷酸多态性导致的NDUFV2基因表达变化与腰椎间盘退变之间的关系。研究方法共招募91位住院患者,其中46名患者腰椎MRI显示有明显的腰椎间盘退变,Pfirrmann分级皆在Ⅲ级以上,作为病例组;45名患者腰椎MRI显示腰椎间盘为Pfirrmann Ⅰ级或Ⅱ级,即椎间盘大致正常或退变很轻,作为对照组。每位受试者提供5ml外周静脉血,并从每位受试者的血液中提取DNA和RNA用于进一步检测。确定病例组和对照组中与NDUFV2相关的SNPs,统计每种SNP不同基因型的频率,并分析NDUFV2相关SNPs的遗传模型与腰椎间盘退变易感性的关系。同时收集受试者慢性腰痛程度的视觉模拟评分,并分析疼痛视觉模拟评分与SNPs之间的关系。使用生物信息学数据库对与NDUFV2相关的SNPs进行功能selleck PCI-32765注释和解析,并预测感兴趣SNP影响NDUFV2表达的具体机制。使用人椎间盘髓核细胞,并对其进行NDUFV2基因的敲低或过表达处理,通过mito-tracker 染色和线粒体膜电位检测处理后髓核细胞的线粒体功能变化,同时检测髓核细胞内活性氧水平的变化。同时通过多种实验方法检测NDUFV2表达降低或升高对人椎间盘髓核细胞增殖、迁移、凋亡、退变能力的影响。研究结果在排除性别、年龄、身高和体重等混杂因素对腰椎间盘退变的影响后,与NDUFV2相关的单核苷酸多态性rs145497186与腰椎间盘退变之间有显著相关性,并且在腰椎间盘退变人群中发现rs145497186与慢性腰痛程度相关。同时,生物信息学分析发现rs145497186通过影响NDUFV2上游的转录因子结合位点进而干扰NDUFV2的转录及表达。在人椎间盘髓核细胞中NDUFV2的表达降低导致了细胞线粒体功能明显下降、活性氧水平升高,进而导致其增殖、迁移能力下降,凋亡、退变增加,进一步导致髓核细胞及细胞外基质异常,最终引发椎间盘退变。研究结论1.NDUFV2相关的单核苷酸多态性rs14549core microbiome7186与腰椎间盘退变易感性和慢性腰痛程度显著相关;2.单核苷酸多态性rs145497186主要通CP-456773分子式过影响NDUFV2的转录因子结合位点以干扰NDUFV2的转录,进而导致椎间盘退变的发生;3.椎间盘退变患者血液中NDUFV2水平明显下降;4.NDUFV2表达降低后人椎间盘髓核细胞的线粒体功能受损,活性氧水平升高,细胞增殖、迁移能力明显下降,细胞凋亡、退变显著,反之亦然。