综合分子生物学、microRNA（微小RNA）及生化分析方法揭示了腰椎管狭窄症中黄韧带（ligamentum flavum）因氧化应激而发生的退化过程

《Scientific Reports》：Integrated molecular, microRNA, and biochemical profiling reveals oxidative stress–driven degeneration of the ligamentum flavum in lumbar spinal stenosis

　　

摘要

腰椎管狭窄症（LSS）的发病机制与黄韧带（LF）的纤维化和增生密切相关。氧化应激（即活性氧（ROS）过量超过抗氧化防御能力）可能是导致黄韧带重塑的原因，但相关组织层面的证据仍较为有限。本研究对180名LSS患者和102名对照组的黄韧带进行了转录组微阵列分析、microRNA（miRNA）检测、逆转录定量PCR（RT-qPCR）实验、酶联免疫吸附测定（ELISA）以及硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）、总谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性的生化检测。同时还进行了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析和功能富集分析。在14,130个与氧化应激相关的转录本中，有8,197个表现出差异表达（p < 0.05）。研究发现，多种氧化应激相关的炎症介质（如肿瘤坏死因子TNF、白细胞介素-1β（IL-1B）、白细胞介素-6（IL-6）和C-X-C基序趋化因子配体8（CXCL8））以及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK8/JNK1、MAPK14/p38α、MAPK1/ERK2）和超氧化物歧化酶2（SOD2）及过氧化物还原酶1（PRDX1）的表达水平升高；而抗氧化防御因子（如过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD1/SOD3、谷胱甘肽过氧化物酶-1（GPX1）和sirtuin-3（SIRT3）的表达水平则下降。RT-qPCR结果进一步证实了这些趋势。ELISA检测显示，增生性黄韧带中的MAPK8和IL-6水平升高，而SIRT3和GPX1水平降低（所有p < 0.05）。生化指标表明，LSS患者的黄韧带组织中TBARS和GPx活性升高，GSH水平降低；且疼痛程度越重、体重指数越高，氧化失衡越明显。部分miRNA（如hsa-miR-3163→MAPK8、hsa-miR-4291→SIRT3）的表达水平也显著降低。蛋白质-蛋白质相互作用网络分析显示这些变化具有高度显著性（p < 1 × 10?1?）。值得注意的是，MAPK8、SIRT3、GPX1和IL-6的异常表达与患者的疼痛程度无关。LSS患者的黄韧带表现出由ROS驱动的炎症反应，该反应通过MAPK信号通路放大，同时伴有线粒体功能受损（SIRT3表达减少）和过氧化物清除能力下降（GPX1活性降低）。这种氧化特征可能持续促进黄韧带的纤维化和增厚，因此MAPK8–SIRT3–GPX1–IL-6可作为潜在的生物标志物和治疗靶点。