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目的:通过免疫组化、PCR、Western blot等方法,检测伴Modic改变下腰痛患者腰椎间盘终板、髓核组织中AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β表达情况。探讨其在Modic改变及腰椎间盘退变发生中的作用。方法:研究川北医学院附属医院2015年10月~2016年6月因下腰痛或腰椎间盘退变性疾病行手术治疗病人MRI,将发生Modic改变的患者纳入实验组,未发生Modic改变的患者纳入对照组。收集上述病人术中切取的终板及髓核组织。采用H.E染色对椎间盘细胞进行鉴定并观察细胞密度及退变情况。分别采用免疫组化、RT-PCR、Western Blot方法检测终板、髓核组织中AIM2、NLRP3炎性体及其下游因子Caspase-1、IL-1β的表达情况。测得数据应用SPSS 19.0统计软件处理,统计作图应用Graph Pad Prism 6.0软件,计量资料用均数±标准差表示,正态性检验采用单样本Kolmogorov-Smirnov检验,组间比较采用独立样本t检验,相关性分析采用Pearson相关分析,P<0.05为差异具有统计学意义。结果:1.H.E染色结果:对照组髓核细胞主要以类软骨细胞及成纤维细胞为主,分别呈圆形或扁卵圆形,胞核较大,有“核团聚”现象;基质呈不均匀波浪形。实验组髓核细胞密度较对照组明显降低,有新生血管长入。对照组的终板细胞以软骨细胞为主,位于软骨陷窝中,软骨囊和细胞之间有较大空隙;胞核较小,呈椭圆形;基质均匀分布。实验组软骨终板出现裂隙,有新生血管长入,软骨囊和细胞之间的空隙尤为明显,细胞密度较对照组降低。2.免疫组织化学染色结果:AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β这四种蛋白均表达于髓核、终板细胞的细胞质和细胞核。AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β在发生Modic改变的髓核、终板中均呈强阳性表达。AIM2在未发生Modic改变的髓核、终板中分别呈中等阳性及阴性表达,NLRP3在未发生Modic改变的髓核、终板中分别呈中等阳性及弱阳性表达,Caspase-1在未发生Modic改变的髓核、终板中分别呈弱阳性及阴性表达,IL-1β在未发生Modic改变的髓核、终板中均呈中等阳性表达。3.RNA提取结果:通过液氮研磨、玻璃匀浆器研磨、塑料研磨棒研磨所提取的RNA浓度分别为(37.44±35.93)ng/μl、(208.0±41.24)ng/μl、(320.7±70.22)ng/μl;OD260/280值分别为(1.657±0.1272)、(1.463±0.1265)、(1.830±0.04262),OD260/230值分别为(0.1346±0.08283)、(0.4386±0.2653)、(0.6662±0.2512)。通过液氮研磨、玻璃匀浆器研磨提取的RNA在进行RNA完整性验证时,未见任何条带;而通过塑料研磨棒提取的新鲜组织的RNA,可见明亮的5S、18S、28S三个条带。4.RT-PCR及Western blot测定结果:将发生Modic改变的终板、髓核分别与未发生Modic改变的终板、髓核相比,AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β的m RNA表达水平(P<0.05)及蛋白表达水平(P<0.01)均升高,差异具有统计学意义。将发生Modic改变的终板与髓核相比或者将未发生Modic改变的终板与髓核相比,AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β在终板和髓核的m RNA表达水平及蛋白表达水未见明显升高,差异不具有统计学意义(P>0.05)。5.对NLRP3、AIM2蛋白的平均相对灰度值进行Pearson相关性分析,结果显示NLRP3、AIM2的相关系数为0.993,P=0.000,P<0.01,具有统计学意义,两者具备正相关关系。对AIM2蛋白与Caspase-1蛋白进行相关性分析,两者相关系数为0.993,P=0.000,P<0.01,具有统计学意义,两者具备正相关关系。AIM2蛋白与IL-1β蛋白的相关系数为0.988,P=0.000,P<0.01,具有统计学意义,两者具备正相关关系。结论:1.成功地提取了新鲜的椎间盘髓核及终板组织的RNA。塑料研磨棒研磨法提取的RNA,浓度高、纯度理想、结构完整,是分子生物学实验的理想材料。2.发生Modic改变的终板、髓核分别与未发生Modic改变的终板、髓核相比,AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β的表达水平均显著升高。且AIM2与NLRP3的蛋白表达水平呈正相关,表明AIM2及NLRP3信号通路共同促进了Modic改变的发生发展。3.在发生或未发生Modic改变的终板、髓核中,AIM2、NLRP3、Caspase-1、IL-1β在这两个不同部位的表达水平无明显差异。表明髓核与终板中的AIM2、NLRP3共同参与了Modic改变的发生发展。4.AIM2与NLRP3炎性体的发现或许可以为Modic改变或椎间盘退变提供新的治疗靶点。