机械应力在椎间盘退变中调控线粒体自噬的分子机制研究进展

Research progress on the molecular mechanisms of mechanical stress regulating mitochondrial autophagy in intervertebral disc degeneration

中文摘要:

  椎间盘退变（intervertebral disc degeneration，IDD）是一种以腰痛和神经功能障碍为主要病理特征的多因素复杂疾病，其病因涉及机械应力与线粒体自噬的复杂联系过程。异常机械应力是导致IDD的主要原因，然而长期静态负荷应力与周期性动态负荷应力对椎间盘细胞退变的不同影响机制尚未完全明确。目前的研究发现，周期性应力可以通过PTEN诱导假定蛋白激酶1（PTEN-induced putative kinase 1，PINK1）/E3泛素连接酶通路（Parkin）以及单磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路增强线粒体自噬，以维持细胞能量代谢的稳定。线粒体自噬在IDD中表现双重调控作用，在生理状态下，PINK1-Parkin通路、AMPK/mTOR通路介导的线粒体自噬过程可减轻细胞氧化损伤和凋亡；但过度激活或功能失调的线粒体自噬则会导致三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）耗竭和细胞外基质（extracellular matrix，ECM）降解。静态机械应力过载通过“线粒体损伤-自噬抑制-活性氧（reactive oxygen species，ROS）累积”触发炎症反应，加剧IDD进程。尽管已有研究关注线粒体自噬与IDD的关系，但不同机械应力模式对AMPK/mTOR和PINK1-Parkin通路的差异化调控机制尚未阐明。本研究聚焦于静态机械应力与周期性机械应力对线粒体自噬的分子调控机制，旨在解析这两种机械应力通过AMPK/mTOR、PINK1-Parkin等通路在IDD中调控线粒体自噬的分子机制，髓核（nucleus pulposus，NP）细胞及纤维环（annulus fibrosus，AF）细胞的特异性响应，为IDD的力靶向学干预提供新思路。

英文摘要: