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iPTH调控终板内Slit3在椎间盘源性下腰痛中的作用及机制研究

批准号:
82102520
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
凌泽民
依托单位:
学科分类:
运动系统结构、功能和发育异常
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
凌泽民

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
下腰痛作为常见病、多发病,是成人劳动力丧失的第三大原因。研究显示,在椎间盘退变过程中,终板骨硬化和感觉神经异常长入早于髓核退变;而终板骨硬化过程,破骨细胞分泌轴突募集因子Netrin-1介导的感觉神经长入是其病理基础之一。因此,重塑发生骨硬化的软骨终板,抑制感觉神经的长入,是治疗椎间盘源性下腰痛的关键。申请人前期研究发现,使用间歇性甲状旁腺激素(iPTH)对椎间盘退变动物模型进行治疗,可重塑骨硬化终板,同时提升终板内轴突排斥因子Slit3的表达,显著减少终板内神经轴突数量,有效缓解下腰痛行为学异常。本项目拟进一步通过转基因小鼠及恒河猴大动物标本,阐明成骨细胞分泌Slit3参与iPTH治疗后平衡Netrin-1,抑制骨硬化终板内神经长入的药理作用;同时通过体外实验明确iPTH促进成骨细胞分泌Slit3的信号通路,揭示iPTH治疗椎间盘源性下腰痛的分子机制,为其应用于临床治疗奠定基础。
英文摘要
Low back pain (LBP), as a common disease, is the third leading cause of work loss. We previously found that during intervertebral disc degeneration, endplate sclerosis and abnormal sensory nerves innervation occur earlier than nucleus pulposus degeneration. And that osteoclasts derived axon attraction factor Netrin-1 mediates sensory nerve growth during endplate sclerosis, which may be the the basic pathogenesis of LBP. Thus, in the process of intervertebral disc degeneration, how to prevent or remodel the bone sclerosis of the cartilage endplate, balance the attraction/rejection factors of axon ingrowth, and inhibit the sensory innervation are the key issues in the treatment of intervertebral disc associated non-specific LBP. In addition, the applicant found that iPTH can effectively remodel the sclerotic endplate and meanwhile, significantly increase the expression of local axon rejection factor Slit-3, reduce the number of nerve axons in the endplate, and effectively alleviate the mouse behavioral abnormalities related to LBP. This project intends to use transgenic mice and rhesus monkey animal specimens to clarify that osteoblasts derived Slit3 participates in the balance with Netrin-1 after iPTH treatment, to achieve the inhibition on the sensory axons in the osteosclerotic cartilage endplate. Furthermore, we will apply transcriptome sequencing and biochemical experiments to investigate the signal pathway and molecular mechanism that iPTH promotes osteoblast to secrete Slit3, which provide the fundamental knowledge for the clinical application of iPTH in the treatment of discogenic low back pain.
下腰痛作为常见病、多发病,是成人劳动力丧失的第三大原因。研究显示,在椎间盘退变过程中,软骨终板骨硬化与血管床退化引发的营养交换障碍可能是导致椎间盘退变的关键启动因素,同时项目研究团队前期研究显示椎间盘退变过程中,终板骨硬化和感觉神经异常长入早于髓核退变;而终板骨硬化过程,破骨细胞分泌轴突募集因子Netrin-1介导的感觉神经长入是其病理基础之一。因此,重塑发生骨硬化的软骨终板,抑制感觉神经的长入,是治疗椎间盘源性下腰痛的关键。.项目组团队在项目的支持下,创新性应用临床抗骨质疏松药物甲状旁腺激素(PTH1-34)治疗脊柱退变模型,发现PTH可有效重塑因增龄或力学不稳导致的终板退变,抑制终板内感觉神经的数量和局部炎性因子的分泌,缓解下腰痛相关行为学,同时PTH重塑骨硬化终板后可有效恢复了髓核的信号。进一步结合髓核细胞特异性敲除PTH受体小鼠(NotoCre- Pth1r),发现PTH同样可重塑NotoCre- Pth1r小鼠因增龄导致的终板退变,并且显著减少终板孔隙内感觉神经数量,缓解了下腰痛,而髓核的信号并未获得有效恢复。以上结果提示髓核代谢恢复后,髓核细胞的细胞外基质(ECM)分泌依赖PTH受体调控,而PTH缓解下腰痛主要作用为针对退变终板中Slit3的分泌促进血管生成,以及降低局部高炎性微环境促进骨重塑。进一步我们结合成骨细胞(Osx-Cre)中特异性敲除Slit2/3的转基因小鼠发现,成骨细胞中Slit2/3的分泌参与了骨髓间充质干细胞的骨分化成熟过程,可能是PTH有效促进局部骨重塑的重要机制之一;同时研究发现高炎性因子微环境中SLAMF8通过激活Wnt/b-catenin信号通路,增加胞内b-catenin的累积及核转位,参与调控BMSCs成骨-成脂平衡,进一步为PTH治疗后局部炎性因子低表达以及成骨细胞活跃提供了支持证据,以上结果丰富了PTH通过骨重塑机制应用于椎间盘退变及下腰痛的治疗理论。在本项目的支持下已发表的Science Translational Medicine、Stem Cell Research & Therapy.、J Magn Reson Imaging等SCI论文3篇,在投3篇,其中包括PTH治疗下腰痛的前瞻性临床研究论文1篇;并发表科技报告1项,申请发明专利2项等成果。
GDF-15参与椎间盘髓核能量及基质代谢 平衡的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    凌泽民
  • 依托单位:
国内基金
海外基金