椎间盘老化和退变过程中基因表达的力学调节

2011-01-13 文章来源:骨科在线 点击量:1966   我要说

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戴力扬(上海交通大学医学院附属新华医院骨科教授)

    椎间盘是人体脊柱承载系统中最为关键的部分。身体负重, 肌肉收缩活动和脊柱的运动均可能在椎间盘组织内产生压缩、牵张、剪切和扭转载荷,是人体中较早发生退行性变的部位。在力学刺激作用下, 椎间盘发生相对应的力学性能改变, 进而进行重要的生物学重建, 这在椎间盘对外界的力学环境的适应过程中显得尤其重要。
    我们对椎间盘对压缩载荷的生物学响应进行相应的研究,发现静态和动态压缩载荷可引起椎间盘的不同生物学响应,静态压缩载荷对椎间盘产生分解作用, 而适宜的动态压缩可导致椎间盘的合成作用。椎间盘一般不承受纯粹的牵张载荷,屈曲、伸展和侧屈时,脊柱凸侧承受牵张应力而凹侧受压应力,椎间盘承受扭转载荷时将会在水平面和轴面上产生剪切应力,椎间盘无论在静息还是承载状态均承受较高的流体静压,椎间盘细胞在渗透压430mOsm左右时发挥出最强的蛋白多糖合成功能,低于或者高于这个数值其合成功能将明显降低;暴露在振动环境中椎间盘退变相关腰痛发生率较高,过度的振动载荷(特别是在4~6Hz范围内)能刺激引起椎间盘退变,高频振动可以诱导纤维环细胞增加ATP释放, 调节基质代谢相关基因表达,超生理范围的应力可导致椎间盘退变的发生, 但这个范围尚难以确定(研究方法差异),同时力学刺激信号是怎样转化为化学信号进而调节细胞功能和表型的有待进一步研究。
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