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【關鍵詞】椎間盤退變性疾病
椎間盤退變性疾病(discdegenerationdisease,DDD)是一種發病率及致殘率極高的疾病，常引起以頸肩腰腿疼痛為主要表現的臨床癥候群，據資料表明，DDD患者占美國骨科住院人數的1/3以上，目前對DDD的常規治療方法包括藥物治療、理療、臥床休息、類固醇注射封閉以及手術治療等。但是，這些措施僅能夠改善疾病的臨床癥狀，并不能從根本上減緩或終止退變的進程。因此，進一步研究椎間盤退變的發生機制，試圖從分子水平上對椎間盤退變進行調控，從而對椎間盤退變進行治療是非常有價值的。以往對DDD發生機制的研究主要集中在椎間盤的生物力學改變、椎間盤的自身免疫因素、炎癥反應、細胞凋亡失衡及椎間盤的營養障礙等幾方面。近期的研究顯示，Sox家族的Sox9基因很可能與椎間盤退變有著密切的關系，現將其相關研究情況作一綜述。
1椎間盤退變與膠原改變
椎間盤內含有大量的膠原，其中Ⅰ、Ⅱ型膠原是最主要的膠原，約占總量的80%，其次是Ⅵ型膠原，占10%~20%。在正常情況下，Ⅰ型膠原主要存在于外層纖維環，Ⅱ型膠原則主要分布在髓核和軟骨終板。Ⅱ型膠原，在椎間盤中央含量最高，到邊緣則逐漸減少，而Ⅰ型膠原則剛好相反。而且膠原在椎間盤內的分布情況并不隨年齡的增長而改變。但是，隨著椎間盤的退變，膠原的構成情況卻發生了變化。在退變的早期，正常類型的膠原在它們的分布范圍有增加的趨勢，提示在退變早期椎間盤存在一過性修復反應，這一點已經在核中軟骨細胞的Ⅱ型膠原mRNA增強表達得到證實［1］。髓核中，Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅵ型膠原含量也有增加，Ⅰ型膠原在纖維環中也呈增加趨勢。隨退變程度的加重，膠原的性質發生了改變，Ⅰ型膠原開始出現在髓核中，軟骨終板喪失了Ⅱ型膠原的表達。Ⅳ型和Ⅹ型膠原也在髓核中出現，膠原成分的改變說明髓核內軟骨樣細胞表型發生變化，可能失去了軟骨特征而出現骨化現象。最后，膠原的翻譯后修飾出現非酶糖化或脂質過氧化作用，交聯增加。以上種種變化最終導致椎間盤細胞外環境的破壞，椎間盤的彈性和膨脹時的抵抗力減弱，這種改變極難自行修復。
2Sox家族及Sox9基因
1990年，Berta等［2］在人類和小鼠中克隆了睪丸決定因子SRY基因，人們發現SRY基因產物含有的一個保守區與一種染色體蛋白HMG-1和HMG-2中的DNA結合基序非常相似。HMG框是一個長約79個氨基酸的DNA結合基序，根據該HMG框的保守性，由此命名了編碼一類新的轉錄因子的基因家族，稱為Sox家族，該家族特點為其所編碼的蛋白質與HMG框有60%同源性。2000年，Girard等［3］人利用已經克隆的Sox基因全長序列和大量的完整的HMG基序對Sox基因家族的分類進行了詳細的研究，他們提出Sox基因家族可以分為A~J十個亞族。同一亞族內不同基因間在HMG基序內的相似性在80%以上；不同亞族間的相似性就低于這個數字。另外，同一亞族中同一Sox基因在脊椎動物中不僅在HMG基序區存在同源性而且在其他區也存在較大的相似民生。在哺乳動物發育過程中，Sox基因在廣泛范圍內表達。Sox1，Sox2，Sox3，Sox9和Sox11在神經組織中主同水平表達；Sox9在軟骨組織中和性腺中表達；Sox2亦在雞胚胎的晶狀體和腸的表皮細胞中表達。
Sox9基因是Sox基因家族成員之一，1994年，Zanaria等［4］克隆了Sox9基因，發現它與SRY的HMG框區域的同源性大于60%，基因定位于染色體17q24Ⅱ~25Ⅰ區段內，在男性睪丸的發育中與SRY基因相同，作為轉錄因子而調控其下游基因的表達。SRY基因并不是直接調節睪丸的發育而是通過Sox9共同作用才發生作用。Foster等［5］將從三個獨立文庫中分離得到的cDNA克隆序列組裝出Sox9的復合轉錄單位，其長度為3934bp，Sox9基因具有一個開放閱讀框架（ORF），該框架能夠編碼509個氨基酸，其中104~182位的79個氨基酸殘基編碼HMG盒，與SRY基因的HMG盒編碼序列同源性高達71%；除此之外，在其所編碼的Sox9蛋白C端約1/3處有一富含脯氨酸、谷氨酰胺和絲氨酸的區域，該區域類似于某些轉達錄因子的反式激活域（transactivation/transcriptionactivationdomain,TA域），這一非酸性區域在進化上相當保守，很可能Sox9蛋白因含有HMG盒樣DNA結合基序及該TA域而具有轉錄因子活性。
3Sox9基因與椎間盤退變
椎間盤的退變與其內部的細胞外基質的改變有密切的聯系。椎間盤的細胞外基質主要由抵抗張力的膠原和抵抗壓力的蛋白多糖共同組成，而細胞外基質的穩定是椎間盤結構和功能的基礎。因此椎間盤內膠原變化，包括膠原的成分和構象改變必將影響椎間盤的生物學性質，并且更易造成椎間盤退變［6、7］。Nerlich［8］和Ahsan等［9］的研究發現，隨著年齡的增加，椎間盤髓核中膠原的類型發生變化，最初為Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ型膠原的增加，隨后為Ⅱ型膠原的喪失；椎間盤內蛋白聚糖含量逐漸下降，呈聚集狀態的蛋白聚糖下降尤為明顯，非聚集蛋白聚糖比例相對增加，這種變化在髓核更為顯著。同時，伴隨蛋白聚糖的下降，含水量明顯降低。Oegema等［10］發現，間盤退變后，椎間盤細胞產生的基質金屬蛋白酶（matrixmetallporoteinases,MMPs）增多，抑制了基質合成。其它的研究結果還顯示［11］，椎間盤的退變過程是由于細胞因子的減少和致炎因子的增多，導致MMPs活性增加，椎間盤軟骨樣細胞分泌蛋白聚糖和Ⅰ、Ⅱ型膠原能力下降、降解加速。進而使椎間盤軟骨樣細胞賴以生存的細胞外環境被破壞，髓核內水分喪失，不能維持椎間盤內應有的張力，加劇細胞退變，并且這種改變很難自行修復。有資料顯示Sox9、Ⅱ型膠原、aggrecan是最主要的三種軟骨細胞因子［12~14］，并且Sox9被當作Ⅱ型膠原mRNA轉錄中的正向操縱了［15~17］；Sive等［18］用原位雜交方法分析了正常與退變椎間盤內Sox9、Ⅱ型膠原和蛋白多糖三種軟骨因子的表達狀況，發現在退變的椎間盤的髓核與纖維環中Sox9與Ⅱ型膠原mRNA的表達明顯降低。通過免疫定位分析方法發現椎間盤纖維環組織中Sox9的表達水平與年齡呈反比［19］。Paul等［20］在體外實驗中發現Sox9腺病毒載體能夠增加細胞內Sox9與Ⅱ型膠原的表達。同時在纖維環穿刺法制備的兔椎間盤退變的病理模型中注射重組腺病毒載體，發現注射S
ox9腺病毒的椎間盤與注射病毒對照組相比仍能維持更好的軟骨細胞表型。有學者更進一步的對不同時期椎間盤（包括新生兒椎間盤，正常椎間盤，退變各個時期椎間盤）應用RT-PCR、Westernblot和免疫組化方法檢測髓核中Sox9、Ⅱ型膠原基因的表達，并分析兩者的相關性，發現Sox9mRNA在椎間盤髓核細胞中的表達從新生兒到嚴重的椎間盤退變的病人逐漸降低，且它在人的椎間盤退變過程中也有表達，從新生兒到嚴重退變的椎間盤細胞中，Ⅱ型膠原下降的幅度與Sox9降低的幅度基本一致，這表明椎間盤退變的發生一定與Sox9的表達降低有關系，Sox9在正向調控Ⅱ型膠原的合成方面發揮了重要的作用。另外，1993年，Tommerup等［21］通過對染色體易位斷裂點定位作圖，提出17號染色體短民Sox9如果發生突變，就可以導致軀干發育異常（campomelicdysplasia,CD）。CD是一種罕見的可致死先天性軟骨骼發育異常綜合征（國外報道發病率為05~1/10萬），其典型病狀是先天弓形和長骨扭曲，常合并四肢骨骼異常如先天性脊柱裂、多趾畸形和軟骨形成障礙，患者常因呼吸衰竭而死于出生后的第一個月內，因為疾病的嚴重程度不一，極少數病人能活到成年。Lefebrve等［22］亦推測在CD患者中Sox9基因活性的降低將抑制Ⅱ型膠原的產生而導致嚴重的骨骼發育障礙。昆士蘭大學的Wright等認為小鼠中的一種“短尾突變”實際上代表一種潛在的CD模式，Sox9是“短尾”鼠中有缺陷的基因，雖然不表現性反轉，但這些小鼠應當也還有一系列其它骨骼發育上的異常。目前可引起椎間盤退變的各種因素恰恰也是可以誘發Sox9基因突變的因素，因此我們有理由懷疑，在椎間盤退變過程中，很可能也象“短尾突變”或“CD”一樣，存在Sox9基因的突變?；蛘呒词箾]有Sox9基因編碼序列上的突變，也可能存在調控方面的缺陷。這些都十分值得我們進行更深入的研究探索。
4Sox9對Ⅱ型膠原的調控機制
雖然，當前已經確認Sox9是Ⅱ型膠原合成過程中的一個重要的轉錄因子，且其在軟骨的發育、成熟過程中對Ⅱ型膠原的正向調控作用已十分明確，但其中確切的調控機制是什么呢？亦即Sox9是通過什么機制正向調控二型膠原蛋白表達呢？LefebvreV等［22］在研究中發現，Ⅱ型膠原基因（Co12al）的內含子Ⅰ中一個最小的DNA元件引起了轉基因小鼠中軟骨特異性細胞的表達，并發現該元件在瞬時細胞轉染實驗中也是一個軟骨細胞特異性的強增強子。Co12al的表達與軟骨細胞中所表達的高水平Sox9RNA和Sox9蛋白密切相關，實驗證實這個最小的Co12al增強子是Sox9作用的靶序列，Sox9直接結合到這個最小的Co12al增強子的一段序列上并將該軟骨細胞增強子激活，共轉染實驗中發現，在非軟骨細胞中，Sox9也是作為一個有效地增強子激活劑而發揮作用。LefebvreV設計出該增強子的突變體，使其不能與Sox9相結合，結果發現軟骨細胞中增強子的活性消失，共轉染的非軟骨細胞中由Sox9引起的增強子的激活亦受到抑制。LefebvreV將Sox9蛋白截短，去除其反式激活域（transactivationdomain,TA域）部分但保留其與DNA結合能力，發現與全長的Sox9蛋白相比，增強子的活性受到了明顯的抑制。以上試驗結果強烈的表明Sox9參與了軟骨細胞中Co12al的細胞特異性激活作用以及Ⅱ型膠原合成的調控，且其調控機制是通過Sox9蛋白的DNA結合域與Co12al增強子直接結合而發揮作用，而Sox家族的其他成員對該增強子并無激活作用。除了與DNA直接結合，Sox9是否還通過其他的方式（如信號通路等）調控Ⅱ型膠原的表達呢？目前并無相關報道。
總之，椎間盤退變的基因治療正處于早期的實驗階段，對Sox9基因在椎間盤退變中作用和機制的研究亦剛剛展開。隨著分子生物學技術的發展和對椎間盤退變的生物學機理研究的不斷深入，相信Sox9基因終將廣泛應用到椎間盤退變的臨床治療中。
【參考文獻】
〔1〕TakaishiH,NemotoO,ShioftaM,etalType-Ⅱcollagengeneexpressionistransientlyup-regulatedinexperimentallyinduceddegenerationofrabbitintervertebraldisc［J］OrthopRes,1997,15:528-538
〔2〕BertaP,HawkinsJR,SinclairAH,etalGeneticevidenceequatingSRYandthetestis-determiningfactor［J］Nature,1990,29;348(6300):448-450
〔3〕GirardF,GremazyF,BertaP,etalExpressionpatternoftheSox31geneduringzebrafishembryonicdevelopment［J］MechDev,2001,100:71-73
〔4〕ZanariaE,MuscatelliF,BardoniB,etalAnovelandunusualmemberofthenuclearhormonereceptorsuperfamilyisresponsibleforX-1inkedadrenalbypoplasiacongenita［J］Nature,1994,372:635-741
〔5〕FosterJWDominguez-SteglichMaGuioliS,etalCampomelicdysplasiaandautosomalsexreversalcausedbymutationsinanSRY-relatedgene［J］Nature,1994,372:525-530
〔6〕AntoniouJ,GoudsouzianT,HeathfieldN,etalThehumanlumbarendplate:evidenceforchangesinthebiosynthesisanddenaturationoftheextracellularmatrixwithgrowth,maturation,ageingamddenaturation［J］Spine,1996,21:1153-1161
〔7〕Buckwalter,JA1995Spineupdate:aginganddegenerationo
fthehumanintervertebraldisc［J］Spine,20:1307-1314
〔8〕NerlichAG,SchleicherED,BoosNImmunohistologicmarkersforage-relatedchangesofhumanlumbarintervertebraldisc［J］Spine,1997,22:2781-2787
〔9〕AhsanR,TajimaN,ChosaE,etalBiochemicalandmorphologicalchangesinherniatedhumanintervertebraldisc［J］OrthopSci,2001,6:510-518
〔10〕OegemaTR,JohnsonSL,AguiarDJ,etalFibronectinanditsfragmentsincreasewithdegenerationinthehumanintervertebraldisc［J］Spine,2000,25:2742-2747
〔11〕彭寶淦，賈連順椎間盤退變機理的研究［J］中國矯形外科雜志，2000，7：390-392
〔12〕ZhaoQ,EberspaecherH,LefebvreV,etalParallelexpressionofSox9andco12alincellsundergoingchondrogenesis［J］DevDyn,1997,209:377-386
〔13〕LefebvreV,CrombruggheBTowardsunderstandingSox9functioninchondrocytedifferentiation［J］MatrixBiol,1998,16:529-540
〔14〕HeringTMRegulationofchondrocytegeneexpression［J］FrontBiosci,1999,4:743-761新晨