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研究目的:腰痛是常见的疾病,常对社会经济产生较大的影响,椎间盘(IVD)退变是腰痛及腰椎间盘突出的主要原因,IVD的退变是由于合成及分解代谢的不平衡或正常椎间盘代谢稳定状态的丢失引发。但有关这种代谢平衡的维持与调节的生化机制,目前了解不多。合成代谢调节物包括多肽生长因子,如EGF和OP-1。IL-1则参与IVD细胞的降解过程。这些细胞因子在维持正常椎间盘稳态和退变椎间盘疾病的早期阶段中再生和修复反应中起到重要的作用。双糖链蛋白聚糖Biglycan是富含亮氨酸的蛋白聚糖(PGs)家族成员,它可与几种胶原相互作用,调节多种细胞因子的活性,它的表达可以被生长因子和生长激素调节。本课题的研究目的在于:1.评估Biglycan是否可以影响EGF、OP-1和IL-1信息编码和信号传递。2.如果Biglycan可以影响EGF、OP-1和IL-1信息编码和信号传递,那么,Biglycan对IVD不同区域AF和NP的影响是否不同。研究方法:从小牛尾椎获取椎间盘(IVD)组织,根据椎间盘的不同生物功能区,分别获取不同部位的组织:纤维环(AF)和髓核(NP)。然后进行组织消化,分别获取AF和NP细胞。细胞培养3-7天后,进行后续实验。1.观察Biglycan对小牛椎间盘(B-IVD)细胞信息编码和传导的影响,分别应用Biglycan及其拮抗剂处理实验细胞,然后应用western blot实验技术检测特定蛋白:1).研究Biglycan的时间效应曲线(time-curve);2).研究Biglycan的浓度效应曲线(concentration-curves);3).研究信号传递通路拮抗剂的拮抗效应。2.观察细胞因子对小牛椎间盘(B-IVD)细胞信息编码和传导的影响,分别应用EGF、OP-1和IL-1处理实验细胞,然后应用Westernblot实验技术检测特定蛋白,观测EGF、OP-1和IL一1对小牛椎问盘(IVD)细胞信息编码和传导的影响。3.观察Biglycan在小牛椎间盘(B-IVD)细胞中对生长因子/细胞因子信息编码和传导的影响,应用不同浓度的Biglycan对实验细胞进行预处理,接着于Biglycan最佳作用时间点上分别应用EGF、OP-1和IL-1再处理实验细胞,然后应用Western blot实验技术检测特定蛋白,以观测1).Biglycan对生长因子EGF信息编码和传导的影响;2).Biglycan对细胞因子OP-1信息编码和传导的影响;3).Biglycan对细胞因子IL-1信息编码和传导的影响。研究结果:1.Biglycan时间效应(ERK信息通路):在Biglycan时间效应实验中,Biglycan能促进AF细胞和NP细胞的Erk蛋白表达,且最佳作用时间点都在10 min,且这种促进作用有明显统计学差异,但AF细胞和NP细胞之间无明显统计学差异。2.Biglycan浓度效应(ERK信息通路):在Biglycan浓度效应实验中,Biglycan能促进AF细胞和NP细胞的Erk蛋白表达,且最佳作用浓度都在20uM这一浓度值,且这种促进作用有明显统计学差异,但AF细胞和NP细胞之间无明显统计学差异。3.拮抗效应(ERK信息通路):拮抗剂Erki和PI3ki都能明显抑制Erk蛋白的表达,当把拮抗剂与Biglycan联合应用在AF细胞和NP细胞中时,Erki能明显抑制Biglycan对Erk蛋白表达的促进作用,但PI3ki却不能抑制Biglycan的这种作用,AF细胞和NP细胞之间无明显统计学差异。4.细胞因子对小牛IVD细胞信息传递的影响(ERK信息通路):细胞因子EGF、OP-1和IL-l,同Biglycan一样能促进AF细胞和NP细胞的Erk蛋白表达,且这种促进作用有明显统计学差异,但AF细胞和NP细胞之间无明显统计学差异。5.Biglycan对细胞因子信息传递的影响(ERK信息通路):当应用细胞因子EGF、OP-1和IL-1于经过Biglycan预处理过的IVD细胞时,AF细胞与NP细胞都显示对信息编码的促进作用明显低于细胞因子EGF、OP-1和IL-1单独应用的促进作用,而且随着Biglycan浓度的递增,细胞因子EGF、OP-1和IL-1的促进作用呈递减趋势,AF细胞与NP细胞之间没明显差异。研究结论:1.Biglycan通过激活B-IVD的AF细胞和NP细胞ERK蛋白通路促进细胞合成代谢,直接参与抑制IVD的组织退变过程,Biglycan的这一特性在B-IVD的AF细胞和NP细胞之间无明显差异。2.Biglycan可抑制EGF和OP-1介导的合成代谢,也可抑制IL-1介导的分解代谢,我们由此推测Biglycan通过影响多种不同功能的细胞因子的信息编码和传递,从而调节正常椎间盘细胞和退变椎间盘细胞的代谢平衡,间接参与抑制组织退变,Biglycan的这一特性在B-IVD的AF细胞和NP细胞之间无明显差异。