Fibulin-3调控组织金属蛋白酶抑制因子-3影响椎间盘髓核细胞衰老的机制研究

• Published in: 四川大学学报（医学版） Vol. 55; no. 5; pp. 1217 - 1225
• Main Authors: 王许可, 张杨, 罗刚, 孔军珂, 曹向阳, 王庆丰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院)(洛阳 471002)%陆军军医大学新桥医院骨科(重庆 400037)%河南中医药大学(郑州 450046) 20.09.2024
• Subjects: 髓核细胞; Intervertebral disc degeneration; 椎间盘退变; 组织金属蛋白酶抑制因子-3; Tissue inhibitor of metalloproteinases 3; Fibulin-3; Nucleus pulposus cells
• ISSN: 1672-173X
• DOI: 10.12182/20240760604

目的 探讨fibulin-3通过调控组织金属蛋白酶抑制因子-3(tissue inhibitor of metalloproteinase 3,TIMP-3)表达而影响椎间盘髓核细胞衰老的分子机制.方法 ①收集37例椎间盘术后患者的髓核组织及影像学资料,按照Pfirrmann分级评估椎间盘的退变程度,衰老相关β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galactosidase,SA-β-gal)染色法确定髓核细胞的衰老程度,Western blot和ELISA检测fibulin-3蛋白水平,探讨fibulin-3与椎间盘退变和髓核细胞衰老之间的关系;②体外培养人椎间盘髓核细胞(nucleus pulposus cells,NPCs),观察连续传代过程中NPCs的增殖(CCK8法)和衰老(SA-β-gal染色法)情况,检测fibulin-3的表达水平以及促炎症因子和基质蛋白酶的表达情况.通过添加外源性fibulin-3验证其对NPCs增殖和衰老的影响;③通过基因过表达技术验证fibulin-3对NPCs凋亡和增殖的作用,结合凋亡抑制剂进行双向验证;④利用生物信息学分析fibulin-3与TIMP家族的关系,通过过表达fibulin-3并沉默TIMP-3基因的实验,验证其在NPCs衰老中的作用.结果 ①在37例患者的椎间盘退变样本中,按Pfirrmann分级,退变等级越高,fibulin-3的表达越低.Spearman相关性分析显示椎间盘分级与NPCs的衰老等级负相关(r=-0.87,P＜0.001),与fibulin-3的表达量负相关(r=-0.79,P＜0.001);②随着NPCs传代次数增加,fibulin-3的表达逐渐降低,细胞增殖能力减弱,促炎症因子和基质蛋白酶的表达增高.添加外源性fibulin-3后,细胞形态和生长状态得到保持,细胞衰老显著抑制,促炎症因子和基质蛋白酶的表达明显降低;③基因过表达实验显示,fibulin-3减少了NPCs的凋亡,促进了细胞增殖,从而抑制了NPCs的衰老;④生物信息学分析显示fibulin-3与TIMP家族的TIMP-3存在显著关联.进一步实验验证发现,过表达fibulin-3能够增强TIMP-3的表达,而沉默TIMP-3基因后,fibulin-3对NPCs衰老的抑制作用显著减弱.这表明fibulin-3通过调控TIMP-3来抑制基质金属蛋白酶活性,影