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目的1）研究腰椎间盘退变对局部力学环境及邻近结构病理改变的影响，深入理解过度载荷在椎间盘退变过程中的作用。2）研究细胞表面力学感受元件的表达、细胞凋亡水平与椎间盘退变的相关性。3）研究整合素β1在过度载荷诱导的大鼠纤维环细胞凋亡过程中的作用及机制。4）研究ITGB1（整合素β1）基因过表达对周期性牵张载荷诱导的大鼠纤维环细胞凋亡的影响。方法1）建立腰椎间盘退变的有限元模型分析椎间盘退变后局部生物力学环境变化，观察腰椎融合手术的临床效果及手术切除黄韧带组织的病理学改变情况。2）应用SD大鼠腰椎动静力失衡椎间盘退变模型，观察椎间盘退变过程中力学信号感受元件（整合素、DDR2、TRPV4、BK通道）的表达水平及细胞凋亡情况。3）予以纤维环细胞施加过度周期性牵张载荷，观察细胞形态、细胞凋亡率、细胞骨架形态的变化，分析整合素β1的表达及下游信号分子（FAK、Src、ERK、JNK、p38等）的磷酸化水平的变化。4）体外构建慢病毒介导整合素β1（ITGB1基因）过表达载体并转染大鼠纤维环细胞，继而施加过度周期性牵张载荷，观察大鼠纤维环细胞凋亡的变化。结果1）椎间盘退变及手术导致腰椎局部承受异常的力学载荷，黄韧带组织增生纤维化。通过改变局部的生物力学环境可以成功诱导椎间盘的退变。2）整合素β1、DDR2、TRPV4及BK通道等在大鼠的椎间盘组织中均有不同表达，退变的椎间盘组织中整合素β1表达减少、细胞过度凋亡。3）过度牵张载荷刺激后纤维环细胞凋亡增多，其原因可能是应力刺激使细胞膜表面的整合素（主要是β1）功能障碍，继而引起FAK、Src的活性降低，ERK1/2的磷酸化水平降低，JNK、p38磷酸化水平增高，启动了细胞凋亡进程。4）ITGB1基因过表达使周期性牵张载荷诱导的纤维环细胞凋亡率降低。结论椎间盘退变后椎间盘及邻近组织生物力学环境改变；动静力失衡诱导的椎间盘退变与整合素β1表达减少、细胞过度凋亡有关，在过程中整合素β1-FAK/Src-MAPK信号通路发挥了重要作用。ITGB1基因过表达能够部分抑制过度载荷诱导的纤维环细胞凋亡。