MMP-9及TIMP-1表達(dá)與腰椎間盤退變突出程度相關(guān)性的研究.pdf

1、研究背景與目的 據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界80％-90％的人曾經(jīng)受腰腿痛折磨，腰椎間盤退變、突出是最常見的病因。但其確切的發(fā)病機(jī)制尚未明確，臨床治療效果欠佳。腰椎問盤退變是下腰痛及腰椎間盤突出的主要原因之一，退變主要表現(xiàn)在細(xì)胞和基質(zhì)成分的變化，其中基質(zhì)成分的改變是椎間盤(intervertebral disc，IVD)力學(xué)特征喪失的直接原因。目前研究認(rèn)為其退變的實(shí)質(zhì)就是椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的降解

2、及基質(zhì)與細(xì)胞粘附功能消退導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。在基質(zhì)合成與降解失衡導(dǎo)致基質(zhì)成分紊亂的過程中，基質(zhì)金屬蛋白質(zhì)酶(Matrix Metalloproteinases，MMPs)作為基質(zhì)降解酶發(fā)揮重要作用。組織特異性抑制劑(tissue inhibitors of Metalloproteinase，TIMP)是一種內(nèi)源性的基質(zhì)金屬蛋白酶組織特異性抑制劑。不同的TIMPs與不同的MMPs具有選擇性的親和力。TIMPs與相應(yīng)的MMPs以1：1克分子量

3、比例形成不可逆的非共價(jià)結(jié)合而抑制其活性。MMPs/TIMPs被發(fā)現(xiàn)與人類椎間盤退變關(guān)系密切。 一般臨床腰椎間盤突出手術(shù)病人以椎間盤突出、椎間盤脫出及椎問盤游離三種類型為常見。而這三種退變突出的分型也反映了椎間盤纖維環(huán)的不同程度破損及髓核組織突出。故本研究以正常非突出椎間盤及上述三種椎間盤突出類型為研究對象。探討MMP-9及TIMP-1與不同程度腰椎間盤退變突出發(fā)病之間的關(guān)系。 方法 收集2005年3月～2006年

4、4月間第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院骨科行腰椎間盤突出癥手術(shù)切除的髓核標(biāo)本45例。根據(jù)椎間盤退變突出的程度將標(biāo)本分組：椎間盤突出組，椎間盤脫出組，椎間盤游離組，每組各15例。以15例非突出椎間盤髓核標(biāo)本為正常對照，用RT-PCR反應(yīng)檢測各椎間盤突出組與正常組的MMP-9及TIMP-1的mRNA表達(dá)；用Western blot檢測上述各MMP-9及TIMP-1蛋白的表達(dá)；采用明膠酶譜法定量檢測與分析MMP-9及TIMP-1的活性。最后用計(jì)算機(jī)圖像處

5、理，測定各個條帶的灰度值，以目的基因與內(nèi)參照的灰度面積比值為半定量資料，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 結(jié)果 1．RT-PCR結(jié)果顯示，正常和不同程度退變突出椎間盤髓核MMP-9及TIMP-1均有一定程度的mRNA表達(dá)，其與β-actin比較的相對含量均值見表1。MMP-9及TIMP-1均隨著椎間盤突出程度加重而升高，MMP-9 mRNA在突出、脫出及游離組的表達(dá)分別較正常組升高156％、188％及230％，各組間相比較有顯著差異(P<

6、0.01)。TIMP-1隨椎間盤退變突出程度升高較MMP-9稍低，分別為正常組的137％、163％和192％，各組間相比較有顯著差異(P<0.01)。RT-PCR mRNA的表達(dá)MMP-9/TIMP-1隨著椎間盤突出程度加重而分別升高117％、121％和123％，各組間相比較無明顯差異(P≥0.05)。 2．Western blot印跡圖像分析結(jié)果顯示，正常和不同程度退變突出椎間盤髓核MMP-9及TIMP-1均有一定程度的表達(dá)，

7、MMP-9蛋白吸光度值在突出、脫出及游離組的表達(dá)分別較正常組升高134％、145％及158％，各組間相比較有顯著差異(P<0.01)。TIMP-1隨椎間盤退變突出程度升高較MMP-9稍低，分別為正常組的123％、141％和152％，各組間相比較有顯著差異(P<0.01)。RT-PCR mRNA的表達(dá)MMP-9/TIMP-1隨著椎間盤突出程度加重而分別升高108％、109％和120％，各組間相比較無明顯差異(P≥0.05)。 3．

8、明膠酶譜圖像分析結(jié)果顯示，正常及不同程度退變突出腰椎間髓核組織中MMP-9及TIMP-1均有一定程度表達(dá)，MMIP-9為92KD酶原和82KD兩種形式表達(dá)，TIMP-1為28KD分子量蛋白。MMP-9蛋白吸光度值在突出、脫出及游離組的表達(dá)分別較正常組升高183％、292％及379％，各組間相比較有顯著差異(P<0.01)。TIMP-1在各椎間盤退變突出組中較正常組升高，分別為正常組的164％、178％和217％，各組間相比較有顯著差異(

9、P<0.01)。RT-PCR mRNA的表達(dá)MMP-9/TIMP-1隨著椎間盤突出程度加重而分別升高131％、171％和218％，各組問相比較具有顯著性差異(P<0.01)。 結(jié)論 1．MMP-9在正常及退變突出腰椎間盤髓核組織中的基因、蛋白均有一定表達(dá)，其表達(dá)程度及酶活性隨腰椎間盤退變突出程度加重而升高。MMP-9與腰椎間盤退變突出關(guān)系密切。 2．TIMP-1在正常及退變突出腰椎間盤髓核組織中的基因、蛋白均有一

10、定表達(dá)，且表達(dá)程度隨腰椎間盤退變突出程度加重而升高，其在退變突出腰椎間盤中的酶活性較正常升高，但在不同程度退變突出組間無差異。 3．在不同程度退變突腰椎間盤髓核組織的基因、蛋白檢測中，MMP-9與TIMP-1的比值均在各腰椎問盤退變突出組中較正常組升高，但各退變突出組間無顯著差異。酶活性檢測中MMP-9/TIMP-1比值變化隨腰椎間盤退變突出程度加重而升高，提示TIMP-1與MMP-9間形成不可逆共價(jià)結(jié)合而喪失活性，但MMP-9

11、隨椎間盤退變突出程度加重較TIMP-1高表達(dá)，導(dǎo)致MMP-9/TIMP-1比值升高。提示二者比值失調(diào)與椎間盤退變突出程度關(guān)系密切。 綜上所述，我們從基因、蛋白表達(dá)及酶活性三個水平檢測了MMP-9及TIMP-1，并分析MMP-9/TIMP-1比值與不同程度腰椎間盤退變突出間的關(guān)系。證實(shí)MMP-9隨腰椎間盤退變突出程度加重表達(dá)增高，且MMP-9與TIMP-1比值亦隨腰椎間盤退變突出程度加重升高。提示MMP-9可能通過降解椎間盤基質(zhì)導(dǎo)