ZNF667通过抑制NF-κB信号通路改善椎间盘退变炎症损伤

摘要

目的：随着老年化现象的加剧，椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)的发病率逐年增加。IDD的发病机制复杂，目前尚无有效的治疗手段。本研究旨在深入探究在IDD特别是髓核细胞炎症损伤过程中锌指蛋白667(zinc finger protein 667,ZNF667)的具体功能及其作用机制。方法：基于基因表达综合(gene expression omnibus,GEO)数据库中与IDD相关的数据集(GSE124272和GSE150408)筛选差异表达基因(differential expression genes,DEG)，并将其中与基因转录调控密切相关的ZNF667作为目标基因。分析ZNF667基因在IDD相关数据集(GSE124272、GSE150408、GSE56081、GSE147383、GSE23130)中的表达情况。收集3例IDD患者和3例外伤致椎体骨折患者(作为对照)的髓核组织，采用苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色对髓核组织进行病理学检测，并通过免疫组织化学技术(immunohistochemistry technique,IHC)检测ZNF667在髓核组织中的表达水平。进一步通过基因富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)揭示ZNF667潜在的作用机制。为进行体外验证，采用10 ng/mL白细胞介素(interleukin-1β,IL-1β)处理人原代髓核细胞以构建IDD细胞模型，并进一步转染ZNF667过表达质粒至细胞；采用流式细胞术检测细胞凋亡情况，酶联免疫吸附分析(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞培养上清液中炎症因子环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的水平，实时聚合酶链反应检测细胞中ZNF667的mRNA表达水平，蛋白质印迹法检测细胞中ZNF667、髓分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)、P65和磷酸化P65(phosphorylation-P65,p-P65)的蛋白质表达水平。结果：基于GEO数据库和临床组织样本检测的结果均表明ZNF667在IDD中低表达；IDD患者髓核组织细胞外基质和髓核细胞明显减少，纤维软骨细胞排列紊乱。GSEA结果显示ZNF667可能参与血管新生、上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)、氧化磷酸化、过氧化物酶体、类固醇生物合成、核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)介导的TNF-α信号通路等生物学过程。体外实验的结果进一步证实ZNF667在IL-1β诱导的IDD细胞模型细胞中低表达，且过表达ZNF667可逆转IL-1β导致的细胞凋亡率增加，炎症因子COX-2、IL-6、TNF-α水平上调和NF-κB信号通路相关的MyD88、p-P65/P65表达水平上调的趋势(均P<0.05)。结论：ZNF667可通过抑制NF-κB信号通路，减轻髓核细胞凋亡和炎症反应，发挥对椎间盘的保护作用。这一发现不仅为IDD的发病机制提供了新的视角，也为IDD的治疗提供了新的潜在靶点。

关键词

椎间盘退变 / 髓核细胞 / 锌指蛋白667 / 核因子κB信号通路