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研究背景:下腰痛为临床常见疾病。其发病率高,导致患者慢性疼痛的同时,还有较高致残率,产生巨大的家庭、社会负担,逐渐引起人们的高度关注。下腰痛的产生原因较多,目前公认的主要原因为椎间盘退变。椎间盘是人体最大的无血管组织,生理状态下仅于软骨终板及外层的纤维环有少量血管分布。椎间盘内氧分压由外至内落差较大,正常外层纤维环氧分压约为7.5kPa,髓核组织内氧分压约为0.5kPa。生理状态下,髓核组织处于低氧状态。在退变椎间盘组织中,低氧环境因新生血管的长入受到破坏,髓核中心氧分压可升高至1.04-12.67kPa。已有研究证实,低氧状态下髓核中Ⅱ型胶原、蛋白聚糖含量升高,Ⅰ型胶原含量下降,常氧环境下相反。低氧诱导因子（Hypoxia Inducible Factor,以下简称为HIF）广泛存在于慢性缺氧细胞中,是细胞在低氧状态下进行各种代谢、调节活动的关键转录因子,分为3种亚型,其中,HIF-1在低氧组织中起主要作用,在低氧状态下表达上调,其生物活性主要由HIF-1α决定。解聚蛋白样金属蛋白酶（ADAMTS）家族对椎间盘退变过程有显著影响,ADAMTS-4和ADAMTS-5是ADAMTS家族中的两种关键降解酶,作用方式为彻底水解聚蛋白聚糖,破坏细胞外基质成分的完整性,在椎间盘退变过程中起关键作用,是目前公认的最为重要聚蛋白聚糖（Aggrecan）降解酶。已有研究证实,低氧和ADAMTS-4,ADAMTS-5分别对髓核细胞外基质的成分、代谢及稳定具有重要调节作用,但是对于二者间的关系及具体作用机制未阐明。研究目的:通过观察低氧环境以及其所诱导的关键转录因子HIF-1α对ADAMTS-4和ADAMTS-5在髓核细胞内表达的调控作用,研究分析HIF-1α在髓核细胞中对ADAMTS-4和ADAMTS-5表达的调控机制及其在椎间盘退变中的作用靶点等具体机制,为椎间盘退变生物疗法的开展提供思路借鉴。研究方法:体外培养大鼠髓核细胞,分别使用常氧和低氧培养箱（1%O2,5%CO2,94%N2）进行干预,用实时荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）检测不同干预条件下,大鼠髓核细胞中ADAMTS-4和ADAMTS-5在mRNA水平的差异,用蛋白质印迹法检测不同干预条件下,大鼠髓核细胞中ADAMTS-4和ADAMTS-5在蛋白水平的差异。构建人PGL3-ADAMTS-4和PGL3-ADAMTS-5质粒,使用上述质粒分别与不同表达程度HIF-1α质粒共转染髓核细胞,使用双荧光素酶报告系统检测HIF-1α对ADAMTS-4和ADAMTS-5启动子活性的影响。使用JASPAR数据库分析ADAMTS-4,ADAMTS-5启动子片段中可能的HIF-1α结合位点。结果:qPCR和Western blot结果显示,低氧可在mRNA和蛋白水平抑制髓核细胞中ADAMTS-4,ADAMTS-5的表达。使用JASPAR软件分析发现ADAMTS-4启动子中可能包含1个HIF-1α的结合位点,而ADAMTS-5启动子中可能包含2个HIF-1α的结合位点。双荧光素酶报告基因检测系统结果显示,HIF-1α对ADAMTS-4,ADAMTS-5启动子活性有明显抑制作用,且该抑制作用与HIF-1α过表达质粒的剂量呈正相关性。DN-HIF-1α（Dominant Negative,显性负突变）能够拮抗低氧对ADAMTS-4,ADAMTS-5启动子活性的抑制作用。结论:低氧可通过HIF-1α抑制ADAMTS-4,ADAMTS-5的表达,对髓核中聚蛋白聚糖的含量进行调控,从而保持椎间盘内的环境稳态。因此,推断HIF-1α可能可以作为椎间盘退变生物治疗的靶点,为下一步临床干预的开展拓宽思路。