Signal Transduction and Targeted Therapy

Signal Transduction and Targeted Therapy

爱尔兰国立大学Abhay Pandit 教授在 STTT上发表文章发现老化会影响硫酸软骨素及其在椎间盘中的合成酶

爱尔兰国立大学Abhay Pandit教授在自然出版社与川大华西医院生物治疗国家重点实验室联合主办的《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT)上发表研究性论文,发现老化会影响硫酸软骨素及其在椎间盘中的合成酶。该文的通讯作者为Abhay Pandit教授,第一作者为Estelle C Collin博士。




颈部和腰部疼痛是常见的职业病,具有相当的社会和经济成本。经统计,在英国,由此带来的医疗保健支持在2000年达到110亿英镑。而美国每年为此支出的医疗保健成本约为500至900亿美元。 颈部和腰部疼痛与椎间盘(IVD)退变强烈相关,这些疼痛在流行病学上被定义为“与正常老化相关的过程以及与身体负荷有关的变化”。但事实上,椎间盘退变与椎间盘的正常老化过程之间的区别尚不清楚。 然而已经有研究表明,椎间盘可能由于外部因素(例如环境和遗传因素)而退变,而这个退变与老化过程无关。


椎间盘的退变和衰老的特征都是椎间盘细胞外基质(ECM)的分解代谢,这会导致椎间盘功能的丧失。ECM的降解由许多促炎因子如白细胞介素-1β (IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)诱导发生。已有研究发现这两种细胞因子能激活基质降解酶【如基质金属蛋白酶-7(MMP-7),MMP-13和(ADAMTS)-4】的生成,诱导胶原蛋白和蛋白多糖(PG)的降解。 PG是连接有糖胺聚糖(GAG)链的糖蛋白。 GAG家族包括硫酸乙酰肝素(HS),硫酸软骨素(CS),硫酸皮肤素(DS)和硫酸角质素(KS)。聚集蛋白聚糖(Aggrecan)是椎间盘组织中的ECM中的主要蛋白多糖。而聚集蛋白聚糖功能特性与其中的硫酸软骨素和透明质酸(HA)的含量有关。在椎间盘退化和老化过程中,GAG链结构发生变化,如CS链越来越短。 CS链的消耗导致组织水合的减少,从而导致流体运动的损失,进而细胞凋亡、神经生长抑制的丧失,以及最终导致椎间盘功能丧失。已经表明,许多组织中的细胞行为不仅受CS的结构的影响,而且还受其硫酸化模式的变化的影响。如图1。



<图1  Schematic of CS synthesis [adapted from Laboratories K. KEGG Pathway Maps.>


爱尔兰国立大学的Abhay Pandit教授课题组通过分离牛相邻脊椎的椎间盘获得牛软骨样品。他们观察了6个月大,2岁和8岁的牛的组织,以确定硫酸软骨素(CS)的水平变化,这是软骨的关键组成部分。(图2 )随着骨骼的成熟,研究人员观察到CS的质量和数量在椎间盘的坚韧圆形外表面及其软内核中逐渐减少。



<图2  Gross morphologies of 6-month-old (1), 2-year-old (2), and 8-year-old (3) bovine caudal intervertebral discs. A decrease of the NP/AF ratio is observed upon ageing.>


这些变化与CS合成中涉及的两个关键酶的表达降低相关,即木糖基转移酶I(XT-I)和β-1,3-葡萄糖醛酸转移酶I(GT-1)。如图3。



<图3  Representative images of nucleus pulposus tissue

stained with (a–c) Safranin O/ fast green (FCF), 

(d–f) for XT-I, and (g–i) for GT-I in 6-month-old ,

2-year-old and 8-year-old bovine IVD tissues.> 


本研究突出了椎间盘衰老期间GAG组成的显着变化。 在老化过程中,CSs,IVD中存在的主要GAG以及合成CSs的关键酶的含量和组成都受到影响,保护CS的治疗策略可以帮助对抗退行性椎间盘疾病等脊髓问题。对此的研究可以更好地了解椎间盘生物学,在开发不同的椎间盘再生和修复治疗方法中起着至关重要的作用。


参考文献:

(1)A Srivastava, ILM Isa, P Rooney, A Pandit. Bioengineered three-dimensional diseased intervertebral disc model revealed inflammatory crosstalk. Biomaterials. 123, 127-141.

(2)Urban JP, Roberts S. Degeneration of the intervertebral disc. Arthritis Res Ther 2003; 5: 120–130.

(3)Williams FMK, Sambrook PN. Neck and back pain and intervertebral disc degeneration: role of occupational factors. Best Pract Res Clin Rheumatol 2011; 25: 69–79.



Abhay Pandit 教授简介


Abhay Pandit教授是爱尔兰国立大学医学设备研究中心(CÚRAM)爱尔兰科威特基金会的主任。Pandit教授的研究生工作侧重于修饰纤维蛋白支架以提供治疗性生物分子,并在伯明翰阿拉巴马大学烧伤中心进行临床试验。翰阿拉被列入“国际专业人士”,并被评为“美国大学人才”。Pandit教授在肯德尔公司的伤口护理研发团队进行研究,获得了专利和FDA批准的商业伤口敷料。Pandit教授领导了外科密封剂公司的生物材料研究小组,其基于胶原蛋白的血管密封剂获得了IDE认证。Pandit教授发表了多篇优秀的SCI 论文。

个人主页:https://www.nuigalway.ie/our-research/people/ engineering-and-informatics/abhaypandit/


Signal Transduction and Targeted Therapy简介

《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT)是自然出版集团和四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室合作出版的全英文生物医学专业期刊(网站:http://www.nature. com/sigtrans,点击本网站最下方"阅读原文”)。主编由美国俄亥俄州立大学Carlo M. Croce教授(美国三院院士,Cancer Research前主编),UCSD的张康教授、川大华西医院魏于全教授/院士担任。有来自全球等多个国家及地区的多位相关领域的近百位著名学者组成编委会。本杂志每周五发表文章,欢迎各位投稿,包括论著或综述。对于原创性成果采取“快速通道”模式,帮助作者以最快的速度发表文章,最快一周可接收。该杂志发表论文可免收发表费。该杂志投稿格式不限,正式发表之前再按杂志格式修改。感谢将此信息转发给您们的同事、朋友以及学生等。

实验室网站:http://labs.wpi.edu/dempskilab/


Cite this article

Adi Y Berman, Subrata Manna, Naomi S Schwartz, Yardena E Katz, Yang Sun, Catherine A Behrmann, Jane J Yu, David R Plas, Anya Alayev & Marina K Holz. ERRα regulates the growth of triple-negative breast cancer cells via S6K1-dependent mechanism. Signal Transduction and Targeted Therapy (2017) 2, e17035;  doi:10.1038/sigtrans.2017. 35


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