压应力激活SOST/Wnt/β-catenin通路诱导软骨终板细胞退变

doi:10.12307/2025.277

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (5): 951-957.doi: 10.12307/2025.277

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压应力激活SOST/Wnt/β-catenin通路诱导软骨终板细胞退变

项攀1，车艳军2，罗宗平1

1苏州大学附属第一医院骨科研究所，江苏省苏州市 215006；2南京医科大学附属苏州医院，骨科与运动医学中心，江苏省苏州市 215000

收稿日期:2024-01-02 接受日期:2024-02-21 出版日期:2025-02-18 发布日期:2024-06-03
通讯作者: 罗宗平，博士，教授，苏州大学附属第一医院骨科研究所，江苏省苏州市 215006 并列通讯作者：车艳军，博士，副主任医师，硕士生导师，南京医科大学附属苏州医院，骨科与运动医学中心，江苏省苏州市 215000
作者简介:项攀，男，1998年生，安徽省宿松县人，汉族，苏州大学附属第一医院在读硕士，主要从事椎间盘退变与生物力学研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(32071307)，项目负责人：罗宗平；江苏省高等学校重点学科建设项目(PAPD)，项目负责人：罗宗平；苏州市科技局项目(SKY2022185)，项目负责人：车艳军；姑苏卫生人才计划人才科研项目(GSWS2021035)，项目负责人：车艳军；苏州市中西医结合科研基金(SKYD:2023254)，项目负责人：车艳军

Compressive stress induces degeneration of cartilaginous endplate cells through the SOST/Wnt/beta-catenin pathway

Xiang Pan1, Che Yanjun2, Luo Zongping1

1Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China; 2Orthopedics and Sports Medicine Center, The Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University, Suzhou 215000, Jiangsu Province, China

Received:2024-01-02 Accepted:2024-02-21 Online:2025-02-18 Published:2024-06-03
Contact: Luo Zongping, MD, Professor, Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China Co-corresponding author: Che Yanjun, MD, Associate chief physician, Master’s supervisor, Orthopedics and Sports Medicine Center, The Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University, Suzhou 215000, Jiangsu Province, China
About author:Xiang Pan, Master candidate, Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China
Supported by:
National Natural Science Foundation of China, No. 32071307 (to LZP); Jiangsu Provincial Higher Education Key Discipline Construction Project (PAPD) (to LZP); Suzhou Science and Technology Bureau Project, No. SKY2022185 (to CYJ); Gusu Health Talent Program Talent Research Project, No. GSWS2021035 (to CYJ); Scientific Research Fund for Integrative Medicine of Suzhou City, No. SKYD:2023254 (to CYJ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
软骨终板：位于纤维环和髓核的头尾端，上下椎体和椎间盘的相交界面上，分为透明软骨层和钙化软骨层。它是椎间盘的构成部分，主要为椎间盘提供营养，同时也是椎间盘的应力缓冲保护带。
力学微环境：体内细胞力学微环境通常由细胞外基质力学特性(被动刺激)和应力/应变载荷(主动刺激)两部分组成，体内细胞除感受细胞外基质的力学特性，其微环境中还充斥着复杂的应力刺激。其中拉压应力是一类应力刺激，存在于许多组织中，例如，几乎所有体内结缔组织均会承受一定程度的拉应力，骨组织中主要是压应力。

背景：在许多可以导致椎间盘退变的因素中(衰老、营养匮乏、机械因素等)，力学负荷被认为是极其重要的因素，但其机制尚不清楚。
目的：探讨硬骨素和Wnt/β-catenin信号通路在压应力诱导终板软骨退变中的作用。
方法：提取4周龄雄性SD大鼠软骨终板细胞，体外利用力学加载仪器对终板软骨细胞施加压应力，于压缩细胞1，3，5，7 d，采用CCK-8法测定细胞活力；Western blot、RT-qPCR及细胞免疫荧光等检查终板软骨细胞内软骨标记物(聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原)、钙化相关因子(Runx2、骨钙素)、细胞外基质降解酶及信号通路基因(硬骨素、β-catenin)等表达。
结果与结论：①压应力作用下，终板软骨细胞活力会随着压应力时间、强度增加而降低；②终板软骨细胞的软骨标记物(聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原)表达下降，而钙化相关因子(Runx2、骨钙素)表达上升；③压应力能促进终板软骨细胞的细胞外基质降解，基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13表达量增加；④细胞内Wnt/β-catenin信号通路表达出现异常，其特异性抑制因子硬骨素伴随着β-catenin的异常积累而表达下降。结果说明：在压应力作用下，终板软骨细胞内硬骨素的表达下降，导致Wnt/β-catenin信号通路激活，促进软骨终板的钙化、退变与细胞外基质的降解，进而促进椎间盘退变。
https://orcid.org/0000-0001-7246-7003(罗宗平)；https://orcid.org/0000-0003-3843-6689(车艳军)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 软骨终板, 软骨细胞, SOST, Wnt/β-catenin, 压应力, 椎间盘退变

Abstract: BACKGROUND: Many factors can cause disc degeneration, including aging, nutritional deficiency, and mechanical factors. The mechanical load is considered to be a very important factor, but its mechanism is still unclear.OBJECTIVE: To investigate the role of sclerostin (SOST) and Wnt/β-catenin signaling pathways in inducing degeneration of endplate cartilage.
METHODS: Cartilage endplate cells were extracted from 4-week-old male Sprague-Dawley rats. Compressive stress was applied to endplate chondrocytes in vitro using a mechanical loading apparatus, and the cell viability was determined by the cell counting kit-8 assay at 1, 3, 5, and 7 days after compression. Western blot, reverse transcription quantitative PCR, and cellular immunofluorescence techniques were employed to examine intracellular cartilage markers (Aggrecan and type II collagen) as well as calcification-related factors (Runx2 and osteocalcin). The expression of extracellular matrix degradation enzyme and genes related to the signaling pathway (SOST and β-catenin) was also analyzed.
RESULTS AND CONCLUSION: Under compressive stress, the cell activity of endplate chondrocytes increased with both the duration and intensity of stress. Furthermore, the expression levels of Aggrecan and type II collagen decreased in endplate cells under compressive stress, while those of calcification-related factors (Runx2 and osteocalcin) increased. Additionally, compressive stress promoted extracellular matrix degradation in endplate chondrocytes, leading to an increase in matrix metalloproteinase 3 and matrix metalloproteinase 13 expression. Abnormalities were observed in the Wnt/β-catenin signaling pathway within these cells under compressive stress, characterized by a decrease in specific inhibitory factor SOST expression accompanied by abnormal accumulation of β-catenin. To conclude, decreased SOST expression in endplate chondrocytes under compressive stress activates the Wnt/β-catenin signaling pathway, thereby promoting calcification, degeneration and extracellular matrix degradation in the cartilage endplate.

Key words: cartilage endplate, chondrocyte, SOST, Wnt/β-catenin, compressive stress, intervertebral disc degeneration

中图分类号:

项攀, 车艳军, 罗宗平. 压应力激活SOST/Wnt/β-catenin通路诱导软骨终板细胞退变[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(5): 951-957.

Xiang Pan, Che Yanjun, Luo Zongping. Compressive stress induces degeneration of cartilaginous endplate cells through the SOST/Wnt/beta-catenin pathway[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(5): 951-957.

图/表（结果） 6

2.1 压应力诱导软骨终板细胞活力降低 CCK-8结果显示，在受到10%形变压应力的作用下，软骨终板细胞在前几天的细胞活力与对照组相比没有明显差异。然而，在第5天时，压应力组的细胞活力开始出现轻微下降，并且在第7天时，与对照组相比，细胞活力的差异进一步增大(P < 0.01，图1A)。测试了在不同强度(0%，5%，10%，15%)下压应力对软骨终板细胞的影响，结果显示，随着压应力强度的增加，压应力组的细胞活性逐渐降低(P < 0.05或< 0.01，图1B)。这表明压应力程度对软骨终板细胞的生理功能产生了显著的影响。结果说明，压应力对软骨终板细胞的影响是与其形变程度和作用时间密切相关的，在较低程度的压应力下，细胞活力可能没有明显的改变，但随着压应力的增加，细胞活性逐渐下降。
2.2 压应力诱导软骨终板细胞退变 Western blot分析观察到在压应力组中，软骨终板细胞中聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的蛋白水平较对照组明显降低(P < 0.01)；RT-qPCR结果也显示，在压应力组中，软骨终板细胞中聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的基因表达水平显著下调(P < 0.05或< 0.01)。结果表明，压应力的作用对软骨终板细胞的软骨标记物的表达产生了抑制作用，见图2。
2.3 压应力诱导软骨终板细胞钙化利用Western blot和RT-qPCR技术检测了在压应力作用下软骨终板细胞中钙化相关因子(Runx2、骨钙素)的变化情况。Western blot分析发现在压应力组中，软骨终板细胞中Runx2和骨钙素的蛋白水平较对照组明显升高(P < 0.05或< 0.01)；RT-qPCR结果也显示，在压应力组中，软骨终板细胞中Runx2和骨钙素的基因表达水平显著上调(P < 0.01，图3)。结果提示，压应力的作用可以刺激软骨终板细胞中钙化相关因子的表达增加。
2.4 压应力促进软骨终板细胞外基质降解增加 Western blot分析发现在压应力组中，软骨终板细胞中基质金属蛋白酶3和基质金属蛋白酶13的蛋白水平较对照组明显升高(P < 0.01)；RT-qPCR结果也显示，在压应力组中，软骨终板细胞中两种基质金属蛋白酶的基因表达水平显著上调

(P < 0.01)。结果提示，压应力的作用可以促使软骨终板细胞中细胞外基质降解酶的表达增加，见图4。
2.5 压应力导致终板细胞内SOST表达下降和Wnt/β-catenin信号通路过度激活通过RT-qPCR分析，观察到在经历压应力作用后，退变软骨终板细胞内β-catenin mRNA的表达水平异常增高(P < 0.01)；Western blot分析发现随着压应力作用时间的增加，β-catenin的蛋白水平不断积累；Wnt/β-catenin信号通路的特异性抑制基因

SOST的表达明显下降。因此，推测压应力诱导的Wnt/β-catenin信号通路过度激活可能与压应力导致的SOST表达下降有关。结果表明，在压应力的刺激下，软骨终板细胞内的Wnt/β-catenin信号通路发生异常变化，见图5。

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引言

许多因素可以导致椎间盘退变[1-3]，包括衰老、营养匮乏、机械因素等，其中力学负荷被认为是极其重要的因素[4]。研究表明，不恰当的力学负荷会导致椎间盘退变的发生或加剧，异常应力(超负荷、外固定等)可以加速椎间盘的退变[5-7]。这些退行性改变与炎症反应和/或生物力学异常分布相结合，从而导致下腰痛。
椎间盘由3个相互关联的结构组成：中央胶状的髓核，外部纤维环，以及上、下表面的软骨终板。由于椎间盘独特的非血管生物学特性，椎间盘只能通过上下终板软骨获得必需的营养[8-9]。终板软骨发生钙化或病损时，其弥散功能严重失调，促进椎间盘退变[10-11]。终板软骨正常生物学功能的维持与力学刺激密切相关[12-14]。事实上，大多数椎间盘退变患者都存在不同程度异常应力负荷[15]。
终板包括软骨和骨性终板，不仅是椎体和椎间盘之间的营养通道，而且是物理和机械屏障。它主要承受来自椎间盘内压力和纤维环的拉伸和剪切力，促进压缩载荷在椎体上的均匀分布。初步研究证实终板力学微环境的重塑可以在一定程度上恢复退变椎间盘[16]，但具体机制尚不明确。机械刺激与维持软骨终板内正常生物功能之间的密切联系是显而易见的。因此，机械载荷在软骨终板退变中的作用不容忽视，然而，机械刺激影响软骨终板退变的分子信号机制仍不清楚。既往研究表明，在间歇性循环机械张力诱导的退变软骨终板细胞中，Wnt/β-catenin被异常激活。且诸多研究也证实了在退变的椎间盘中Wnt 信号通路过表达，导致椎间盘细胞数量减少[17-18]。过表达的Wnt信号通路不仅对细胞本身产生影响，也会对细胞生存的微环境产生影响，比如Wnt/β-catenin 信号通路可以激活髓核细胞中的基质金属蛋白酶，促进基质金属蛋白酶mRNA 和蛋白的表达，从而增加细胞外基质的降解[19]。同样用 LiCl 处理体外培养的终板软骨细胞后，检测出Wnt/β-catenin 信号通路表达明显增加，同时细胞外基质降解增加，通过RT-qPCR分析检测发现分解代谢酶基质金属蛋白酶13表达增加，而下调Wnt信号通路在一定程度上可以延缓椎间盘退变进程[17-18]，并且Wnt/β-catenin信号通路可以感受细胞外的力学刺激，参与软骨终板稳态维持和退化[19]，比如间歇循环张力加载后终板软骨中Wnt/β-catenin通路被激活，导致终板软骨中COL-2A、ACAN和Sox9的表达降低，并促进其钙化[20]。
在临床研究中，Wnt 信号激活剂被广泛应用于骨质疏松症治疗中，策略主要旨在增加骨的矿物质密度，但被认为能够引起椎间盘软骨终板退变及钙化。这种改变可能会阻碍营养物质和氧气输送到椎间盘的中心部分，从而导致椎间盘退变。最近流行的Romosozumab[靶向硬骨素(sclerostin，SOST)的单抗]可能也存在类似问题。SOST是Wnt/β-catenin信号通路的特异性抑制剂，其表达会受到力学负荷的抑制[21]，但能被促炎细胞因子诱导[22]，表明SOST可以调节机械和炎症导致的骨重塑。在骨关节炎中，SOST过表达可缓解创伤带来的软骨矿化，也能降低基质金属蛋白酶的表达[23]，阻止细胞外基质的降解，从而达到保护软骨的作用[24]。此项研究旨在探讨SOST和Wnt/β-catenin信号通路在压应力诱导终板软骨退变中的作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计细胞学实验，进行单因素方差分析(ANOVA)及Dunnett事后检验。
1.2 时间及地点实验于2022年6月至2023年12月在苏州大学骨科研究所完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物用于软骨终板细胞提取的8只4周龄雄性SD大鼠由苏州大学提供，使用许可证号：SYXK(苏)
2021-0073。实验方案经过苏州大学伦理委员会审核同意，批准号：SUDA2023091A1。
1.3.2 主要试剂及仪器 CCK-8试剂盒(Beyotime)；酶标仪(Molecular Devices，USA)；TRIzol试剂(美国Invitrogen公司)；All-In-One RT MasterMix (abm，Canada)；SYBR Green (Bio-Rad，USA)；蛋白酶抑制剂(Solarbio)；BCA蛋白检测试剂盒(Biyuntian，中国)；硝化纤维素膜(Beyotime，中国)；脱脂奶粉悬浮液(BD USA)；骨钙素抗体 (Affinity，中国)；Runx2抗体、β-catenin抗体、Ⅱ型胶原抗体、聚集蛋白聚糖抗体、基质金属蛋白酶3抗体、基质金属蛋白酶13抗体、SOST抗体 (Proteintech，中国)；Tublin抗体 (Beyotime，中国)；SuperSignal West Pico Substrate(Thermo Fisher
Scientific)；Alexa Fluor®647偶联二抗(ab150075，Abcam)；4′，6-二氨基-2-苯基尼罗醇(DAPI，Beyotime)；Zeiss Axiovert 40CFL显微镜(Zeiss，Oberkochen，Germany)；CELLOAD-00力学加载细胞培养机器(苏州皓冕精密科技有限公司，中国)。
1.4 实验方法
1.4.1 软骨终板细胞提取、培养大鼠麻醉后在超净工作台上分离尾椎(Co6-Co10)，收集各椎间盘软骨终板组织。软骨终板是根据先前报道的方法获得的[25]。细胞在含有体积分数10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素的DMEM/F12培养基中培养，在体积分数95%空气和5% CO2的环境中保持37 ℃。培养基每隔1 d完全更换1次。细胞培养达到90%汇合后，传代，取第2代细胞进行体外实验。
1.4.2 力学加载实验前，将拉伸皿放置于力学加载仪器，使其处于不同幅度(0%，5%，10%，15%)的拉伸状态，然后将软骨终板以3 000个/cm2密度接种于处于预拉伸状态的拉伸皿上，每皿加入8 mL培养基，待细胞达到80%-90%融合度后，撤离施加在拉伸皿上的力，使其恢复原状，从而达到给细胞施加压应力效果。
1.4.3 细胞活力测试细胞计数试剂盒CCK-8用于测定细胞活力。①首先将拉伸皿处于10%的预拉伸幅度，将软骨终板以3 000个细胞/cm2密度接种于处于预拉伸状态的拉伸皿上，每皿加入8 mL培养基。待细胞达到80%-90%融合度后，撤离施加在拉伸皿上的力，使其恢复原状，从而达到细胞压缩效果，分别在第1，3，5，7天，每个拉伸皿加入定量的10%的CCK-8溶液，在37 ℃下孵育2 h，然后将液体吸至96孔板里。最后，使用酶标仪测量450 nm处的吸光度值。②将拉伸皿放置于力学加载仪器上，使其处于不同程度(0%，5%，10%，15%)的拉伸状态，将软骨终板以3 000个细胞/cm2密度接种于处于预拉伸状态的拉伸皿上，每皿加入8 mL培养基。待细胞达到80%-90%融合度后，撤离施加在拉伸皿上的力，从而达到细胞压缩效果；对照组细胞压缩程度为0，5 d后测定细胞活力。

1.4.4 RT-qPCR 使用TRIzol试剂按照制造商的方案，从软骨终板中分离总RNA，测定RNA浓度。然后，一个5× All-In-One RT MasterMix将1 μg RNA反转录为cDNA。使用SYBR Green染料利用CFX96实时系统对cDNA样品进行qPCR。将各基因的mRNA水平归一化为Gapdh的水平，用2-ΔΔCt方法计算相对表达量。引物序列见表1。

1.4.5 免疫蛋白印迹 (Western blot) 实验在指定的时间点，使用含有1%蛋白酶抑制剂的裂解缓冲液提取软骨终板细胞的总蛋白。加入适量的裂解液后，冰浴30 min，离心后收集蛋白。采用BCA蛋白检测试剂盒测定蛋白浓度。将总蛋白样品(30 μg)装于10%十二烷基钠/硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶上进行电泳，将分离的蛋白转移到硝化纤维素膜上，用5%脱脂奶粉悬浮液在室温下封闭2 h，并在4 ℃下与针对以下蛋白的一抗孵育过夜：Runx2、骨钙素、β-catenin、Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖、基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13、SOST和Tublin，稀释比例均为1∶
1 000。将膜与二抗(1∶1 000)在室温下孵育1 h。这些膜在化学发光溶液中孵育，以增强蛋白质的可视化。采用美国Bio-Rad自放射成像技术检测蛋白质，使用Image J软件(National Institutes of Health，Bethesda，MD，USA)根据印迹带的强度对蛋白质进行定量。
1.4.6 细胞免疫荧光软骨细胞在拉伸皿中用40 g/L多聚甲醛固定15 min，然后用相应模具将拉伸皿皿底切割成适宜大小，分装在24孔板中。用通透液处理细胞10 min。细胞在专门封闭液中封闭30 min，然后在适当稀释的抗β-catenin SOST抗体(1∶200) 一抗中孵育一晚。PBS洗涤3次后，用Alexa Fluor®647偶联二抗孵育1 h。细胞核用4′，6-二氨基-2-苯基尼罗醇染色。使用Zeiss Axiovert 40CFL显微镜捕获细胞图像。
1.5 主要观察指标 ①压应力诱导软骨终板细胞活力；②压应力诱导软骨终板细胞软骨标记物、钙化相关因子、细胞外基质降解酶的表达；③软骨终板细胞内的Wnt/β-catenin信号通路表达。
1.6 统计学分析采用SPSS (version 22.0，SPSS Inc.，USA)进行统计分析。数据以x±s表示。采用单因素方差分析(ANOVA)进行两组以上的比较，然后采用Dunnett事后检验来计算组间的纵向差异，双侧P < 0.05则认为差异有显著性意义。该文章的统计学已经由苏州大学附属第一医院专家审核。

讨论

椎间盘在脊柱运动过程中承受并分配机械负荷。软骨终板位于椎间盘的两端，负责锚定椎体。最近，终板软骨细胞退变和钙化通过减少髓核和纤维环的营养和氧气供应，被证明是椎间盘退变的重要前驱因素[26]。然而，以往的研究主要集中在髓核和纤维环的变性上，其背后的软骨终板变性机制尚未完全阐明。目前存在一些生物治疗策略来治疗椎间盘退变，比如植入活性细胞(椎间盘或间充质干细胞)或通过添加适当的因子或基因治疗改变天然细胞活性，但这些策略有一个严重的设计缺陷——终板的营养供应功能未恢复。由于软骨终板变性而导致椎间盘缺乏营养供应，最终导致微环境恶化，细胞活力丧失，所以恢复健康的软骨终板结构和维持稳定的终板微环境至关重要。因此，靶向软骨终板退变以改善椎间盘的营养和氧气供应越来越受到关注。
生物力学刺激是椎间盘退变的主要因素。过度的机械负荷可以差异调节纤维环细胞中的合成代谢和分解代谢基因表达[27-28]。人类和动物脊柱的复杂超载对椎间盘组织具有直接有害影响，导致终板软骨损伤和椎间盘退变[29]。
在体细胞除感受细胞外基质的力学特性，其微环境中还充斥着复杂的应力刺激。其中拉压应力是一类应力刺激，存在于许多组织中，例如，几乎所有体内结缔组织均会承受一定程度的拉应力，骨组织中主要是压应力。拉应力存在于多种生理活动中，它对调控细胞行为和细胞外基质重塑均具有重要意义。在体外对终板细胞施加间歇循环机械张力，观察拉应力对终板细胞生理活动的影响，从细胞形态上，间歇循环张力会使终板细胞F-肌动蛋白细胞骨架发生明显变化，由多边形态变成梭形[30]。但在细胞活力方面，短期适当的张力刺激有助于维持终板细胞表型和特征的稳定；长期刺激诱导终板软骨的变性和钙化，但不影响终板软骨细胞的活力。因此，拉伸应力刺激不会直接导致终板软骨细胞死亡，而是通过其他信号诱导终板软骨细胞变性变化。然而，此次研究数据表明，体内过度持续性的压应力负荷会损伤椎间盘组织，并对终板软骨基质的代谢产生负面影响[31]。结果表明在压应力作用下，软骨终板细胞活性会随着压缩幅度和时间的增加而下降；与拉伸应力相比，压应力致软骨终板退变的影响更加明显，说明在异常应力诱导椎间盘退变中，压应力可能占据着更重要的部分。
既往研究证明机械应力是通过改变细胞外基质的刚度和机构、作用于细胞膜上的受体分子和影响细胞骨架的组织和动力等方式激活Wnt/β-catenin 信号通路[32-35]，但很少考虑过Wnt/β-catenin信号通路相关抑制基因和促进基因的表达情况。此次研究发现，使用细胞机械加载系统对软骨终板细胞进行机械加载，不仅会导致Wnt/β-catenin信号通路过度激活，还会导致特异性抑制基因SOST的表达显著降低，与以往的研究结果一致[36-37]，压缩应力促进了β-catenin基因的表达，随着压缩应力持续时间的延长，β-catenin蛋白含量也随之增加；同时，参与软骨终板细胞降解代谢的基质金属蛋白酶3和基质金属蛋白酶13的表达显著上调。这些结果表明，压缩应力抑制终板细胞中SOST的表达，从而促进β-catenin基因和蛋白的表达，反过来又通过β-catenin途径激活下游降解代谢基因(基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13)。这一作用同时增强了软骨终板细胞中Runx2和骨钙素在基因和蛋白水平上的上调。通过SOST过表达进一步证明了Wnt/β-catenin通路过度激活的抑制作用。说明Wnt/β-catenin通路的过度激活是导致软骨终板变性的关键因素，而SOST在调节Wnt/β-catenin信号通路的激活过程中起着关键作用。作者认为压应力导致了Wnt/β-catenin 信号通路特异性抑制基因SOST表达下降，导致Wnt/β-catenin 信号通路过度激活，从而加剧椎间盘的退变。而SOST过表达可以缓解创伤带来的软骨矿化[23，38]，也可以降低基质金属蛋白酶的表达，阻止细胞外基质的降解，从而达到保护软骨的作用[24，39]。证明SOST是治疗椎间盘退变的一个潜在靶点。
此项研究首次揭露SOST基因在压应力诱导的终板软骨退化过程中的调节作用，为后续椎间盘退变治疗提供新的基因靶点和治疗方式。当然，这项研究也有其局限性：该研究是体外实验，尚不能完全模拟人类脊柱软骨终板的退变变化，但通过该研究可以更清晰的呈现大鼠尾椎间盘软骨终板细胞的退变过程，为进一步揭示人类椎间盘退变的病理机制提供了借鉴参考。
结论：研究构建了体外力学诱导软骨终板退变模型，通过检测软骨终板细胞内相关因子的表达，证实伴随着软骨终板退变，SOST、Wnt/β-catenin等表达出现了异常，压应力干预显著下调了软骨终板细胞内SOST表达，激活Wnt/β-catenin信号通路，上调基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13表达，进而促进软骨终板退变。该研究为理解退行性椎间盘疾病机制奠定了基础，为临床干预椎间盘退变提供了潜在的靶点。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

压应力激活SOST/Wnt/β-catenin通路诱导软骨终板细胞退变

Compressive stress induces degeneration of cartilaginous endplate cells through the SOST/Wnt/beta-catenin pathway

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