中国修复重建外科杂志2015年10月第29卷第10期• 1307 •
李新华，崔健，孙贵新，谭军，李立钧
同济大学附属东方医院脊柱外科（上海，200092）
【摘要】 目的 总结微小RNA （microRNA ）在椎间盘退变中的研究进展，分析其在椎间盘退变中的研究方向和临床应用潜能。方法 广泛查阅国内外有关microRNA 在椎间盘退变中作用的相关文献并进行综述。结果 microRNA 是通过对基因表达进行调控，从而影响椎间盘细胞的增殖与凋亡、增加退变椎间盘组织的炎性介质和蛋白酶等方式在椎间盘退变中发挥重要作用。结论 microRNA 是椎间盘退变领域的研究新热点，对microRNA 的研究将有助于明确椎间盘退变的发病机制，同时为椎间盘突出的诊断与治疗提供了新思路。 【关键词】 microRNA ；椎间盘退变；基因诊断；基因治疗
R E S E A RC H P RO G R E S S O F m i c r o R NA I N I N T E B R A L D I S C DEGENERATION
LI Xinhua, CUI Jian, Sun Guixin, TAN Jun, LI Lijun.
Corresponding author: LI Lijun, E-mail: [email protected]
【Abstract 】 Objective disc degeneration at home and abroad. Methods Conclusion 【Key words】 Foundation items: 病理过程，可引起椎管狭窄、导致腰腿痛、颈椎病、迫。对椎间盘退变引起的脊柱疾患可采用保守或手术治疗。脊柱融合术是目前治疗椎间盘退变的“金标准”，但会改变脊柱生物力学结构，加速邻近节段退变，甚至有再次手术的风险。因此，明确椎间盘退变发病机制，对相关疾病的诊断和治疗具有重要意 义。
上世纪60年代起，国内外学者开始研究椎间盘
退变的病因，但至今确切机制仍不清楚。有研究表椎间盘退变过程中出现许多细胞事件的异常，明[1-2]，
如椎间盘髓核细胞凋亡数量增加、各种炎性因子和基质金属蛋白酶类表达量增多等。这一系列变化提示椎间盘内特定分子基因表达失调，进而导致各层具有调节次调节因素发生变化[3]。在这些因素中，基因表达功能的微小RNA （microRNA ）在退变椎间盘组织的异常表达越来越受到关注。人们发现许多
microRNA 在人正常椎间盘和退变椎间盘组织中存在差异性表达，这些差异性表达的microRNA 在细胞凋亡、蛋白水解酶和细胞外基质的降解等生物过程中发挥重要作用。利用转基因技术对这些差异性表达的microRNA 进行干预，调节椎间盘退变的病
理生理过程，为椎间盘退变疾患的治疗提供了新思DOI ：
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81171700）；上海市浦东新
路。本文围绕microRNA 与椎间盘退变的关系，对
区学科带头人计划资助项目（PWRd-2011-02）通信作者：李立钧，副主任医师，硕士生导师，研究方向：脊柱外科，近年来microRNA 在椎间盘退变领域的研究进展作E-mail ：[email protected]
一综述。网络出版时间：2015-09-28 09:05:44
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1372.R.20150928.0905.048.html
• 1308 • Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, October 2015, Vol. 29, No.10
1 microRNA简介
microRNA 是一类长21～25个核苷酸的内源性非编码单链RNA 分子。它广泛存在于机体的细胞和组织中，并通过对mRNA 剪切、抑制或增强其翻译过程调控基因的表达，从而参与个体发育、机体代谢及疾病的发生、发展和转归等过程。
目前已知的microRNA 主要依赖以下两种序列互补原则，对靶基因起负性调控作用：一种是micro-RNA 与靶基因mRNA 不完全互补。其通过影响靶基因mRNA 的稳定性，在蛋白质翻译水平上抑制靶基因mRNA 的表达，这种microRNA 的结合位点通常在靶基因mRNA 的3’端非翻译区，绝大多数哺乳动物中的microRNA 通过这一途径发挥调控作用。另一种是microRNA 与靶基因mRNA 完全互补（或几乎完全互补），这种microRNA 的结合位点通常在靶基因mRNA 的编码区域或开放阅读框中。
microRNA 在维系组织或器官系统的正常发育和生理功能等方面起着重要作用。在microRNA 熟过程或其靶基因mRNA 变时，均可导致机能异常而产生疾病。
控机体免疫系统、炎症、凋亡等方面发挥重要作用。
miR-155在椎间盘退变的作用也有大量相关研究。Wang 等[9]应用基因芯片技术分别检测了人正常与退变髓核中678个microRNA ，发现29个microRNA 分子具有显著差异性表达，miR-155则是显著表达下调的microRNA 之一。他们发现，在髓核细胞内过表达miR-155可通过抑制介导细胞凋亡通路中的蛋白分子Fas 相关死亡域蛋白（Fas-associated with death domain protein，FADD ）与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3），促进髓核细胞凋亡。他们进一步通过原位杂交和免疫组织化学技术证实，在髓核细胞中与FADD 、Caspase-3的表达成负介导的髓核细胞凋亡从microRNA microRNA ，其在等[2]利用实时定量PCR 检miR-27a 的表达PI3K 荧光素酶报告基因标记法证实，PI3K 的mRNA 的3’-UTR结合miR-27a 是通过途径促进人椎间盘髓核细胞的凋亡。
王涛等[11]发现在退变椎间盘髓核组织中，有20个microRNA 的表达明显升高，其中包括miR-513a-5p 和miR-494。miR-513a-5p 的靶基因MKK4与miR-494的靶基因JunD 均参与了JNK 信号通路，并且分别位于JNK 信号通路的上、下游，而JNK 信号通路的激活与细胞凋亡密切相关。因此，他们提出miR-513a-5p 和miR-494是通过调节JNK 信号通路，而在促进髓核细胞凋亡方面发挥重要作用。上述研究分别从FasL/Fas-FADD和FasL/Fas-Caspase-3通路、PI3K/Akt通路、MKK4-JNK 与JunD-JNK 信号通路角度阐述了microRNA 引起髓核细胞凋亡的基因、信号转导通路和分子生物学机制，对椎间盘退变发病机制的凋亡学说进行了补充，同时为椎间盘退变的治疗提供了新的方向。
2.1.2 microRNA对退变椎间盘髓核细胞异常增髓核细胞簇的形成殖的调节 越来越多研究表明，
和纤维软骨组织的增生在椎间盘退变中起到重要作用，但这些细胞增殖的机制仍不清楚[12]。有文献报道，miR-10在调节细胞增殖方面发挥重要作用，特别是在乳腺癌、肝癌、胃癌、胰腺癌中，与肿瘤细胞表达的高低、肿瘤的演进及病理分级密切相关[13]。
2 microRNA与椎间盘退变
髓核组织、纤维环组织、介质表达增多、达增多、脂肪化等
Modic 改变[4]2.1 microRNA
2.1.1 microRNA对退变椎间盘髓核细胞凋亡的调特别是节 退变椎间盘内细胞死亡数量明显增加，
髓核细胞，死亡髓核细胞占髓核细胞总数的比例达50%～73%[5-6]。在椎间盘退变过程中，髓核细胞凋亡引起的细胞数量进行性减少，再加上髓核细胞在炎性介质和蛋白水解酶等因素的共同作用下使细胞外基质（蛋白多糖、Ⅱ型胶原等）合成减少、破坏增加，导致椎间盘退变的重要原因之一。因此对椎间盘细胞凋亡的研究有重要意义。
miR-155的异常表达与人霍奇有研究表明[7-8]，
金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌及非小细胞肺癌等疾病的发生密切相关，其在调
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miR-10在椎间盘组织中也表现出调节细胞增殖的作用。Yu 等[14]发现miR-10b 在退变椎间盘组织中表达明显增高，并且预测出HOXD10为miR-10b 的靶基因。进一步验证发现，在髓核细胞内下调靶基因HOXD10可促使RhoC 表达增高及Akt 磷酸化；同时，降低RhoC 及Akt 表达可以废除miR-10b 对髓核细胞的促增殖作用。因此，他们提出在退变椎间盘组织中表达显著升高的miR-10b 可通过对RhoC-Akt 通路的调节来介导髓核细胞异常增殖，从而在椎间盘退变的病理过程中发挥一定作用。
miR-21在许多癌症组织中表达异常，被认为与癌症细胞的迁移、分化、增殖、凋亡等生物学过程密切相关。Liu 等[15]研究发现，在退变椎间盘髓核组织中miR-21表达量明显升高，进一步研究发现miR-21是通过作用其靶基因PTEN ，使PTEN 表达下调、Akt 磷酸化增加，进而影响PTEN-Akt 介导的信号转导途径，从而促进髓核细胞异常增殖。同时，他们也发现miR-21也能使细胞周期蛋白D1的表达增加。
以上两个研究从miR-10b 、miR-21与细殖相关的信号通路分子相互作用的角度，mi c roRNA 机制，增生的病理变化，重要意义。
2.1.3 microRNA合素金属肽酶5（a disintegrin-like and metallopepti-dase 5，ADAMTS-5）含量比基因敲除小鼠明显升高，提示miR-146能减少椎间盘退变过程中炎性介质和蛋白水解酶的产生。
miR-39在细胞增殖、凋亡、以往研究表明[18-19]，
侵袭和细胞外基质降解等生物学过程中发挥了重要在退变椎间盘髓核组织中，作用。Jing 等[20]发现，miR-39呈明显低表达，并且miR-39表达量与椎间盘退变程度成负相关。进一步研究发现，在髓核细胞内过表达miR-39可通过与MMP-3 mRNA的3’-UTR结合，抑制靶基因MMP-3的表达，从而使髓核细胞蛋白、ADAMTS-4、MMP-3、MMP-13 发现miR-129-5p 在退变椎间并且通过生物信息学方法ɑ1基因同时为miR-miR-129-5p 是通过与ɑ1基因和Ⅰ型胶原基因mRNA 的直接作用，来促进靶蛋白Ⅰ型胶原和整合素ɑ1的表达，从而引起细胞功能学的改变。同时，小鼠体内实验表明，上调miR-129-5p 表达可从病理学及影像学两个方面减轻小鼠椎间盘退变程度，而下调miR-129-5p 水平使其椎间盘退变程度更严重。此研究提示，miR-129-5p 可在体内外通过作用于靶基因整合素ɑ1基因和Ⅰ型胶原基因，从而促进椎间盘中蛋白Ⅰ型胶原和整合素ɑ1的合成，对椎间盘退变起调控作用。
影响椎间盘退变的因素很多，其细胞外基质的改变，尤其是Ⅱ型胶原的减少和Ⅰ型胶原的增加被认为是椎间盘退变的显著特点之一。椎间盘退变时髓核组织中Ⅰ型胶原增多，但其表达增加的分子机制尚不明确，而整合素α1又是Ⅰ型胶原在髓核细胞上的受体；miR-129-5p 作为同时调控配体（Ⅰ型胶原）和受体（整合素α1）的关键分子，在椎间盘退变进程中发挥着重要作用。
2.1.5 退变椎间盘组织中microRNA 与信号通路的发现在关系 Zhao 等[22]利用microRNA 芯片技术，
退变椎间盘髓核组织有25个microRNA 表达明显上调，26个microRNA 表达下调。他们通过靶基因与信号通路分析发现，microRNA 主要通过影响PI3K-
解酶的调节 酶A2、TNF 、的降解作用，度下降、[16]。退变下降、组织韧性降低，从而引起腰背痛。因此，研究microRNA 与椎间盘退变的关系，找到能抑制椎间盘退变过程中产生的蛋白水解酶和炎性介质的micro-RNA ，可为椎间盘突出的治疗提供新思路。
胡凯[16]对12例正常和12例椎间盘突出患者的髓核组织研究发现，退变椎间盘髓核组织中miR-663b 表达水平明显降低。他们提出由于miR-663b 的表达下降使其抑制靶基因金属基质蛋白酶2（ma-trix metallopeptidase 2，MMP-2）的能力降低，从而引起MMP-2基因表达量上调，最终导致MMP-2在退变椎间盘组织中明显增多。Gu 等[17]利用IL-1分别致炎miR-146基因敲除和野生型小鼠，结果显示野生型小鼠椎间盘内MMP-13和血小板反应蛋白解整
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Akt 通路、MAPK 通路、EGF 受体通路和Wnt 通路在椎间盘退变过程中发挥作用。Ohrt-Nissen 等[23]使用基因芯片技术分别检测了退变椎间盘髓核和纤维环组织中 microRNA的表达含量，结果显示在退变髓核中，10种microRNA 表达量明显高于退变纤维环；而退变纤维环中则有27种microRNA 表达含量明显高于退变髓核。他们对上调的microRNA 进行了生物信息学分析，发现microRNA 主要通过影响TGF-β通路、PDGF 通路、IGF 通路、EGF 通路以及激动蛋白细胞骨架通路，在椎间盘退变机制中发挥重要作用。
以上研究分别用芯片技术对正常和退变椎间盘髓核组织中的microRNA 表达和对同一退变椎间盘的髓核组织和纤维环组织中microRNA 的表达进行筛选，同时对microRNA 调控的信号通路进行了分析与预测，从信号通路角度为microRNA 在椎间盘退变的研究提供了方向。
2.2 microRNA在退变椎间盘软骨终板中的作用
脊柱软骨终板为透明软骨，[24]同时，性因子及免疫分子等）产物进出的髓核通道，变过程中起重要作用的发病机制，点问题。
miR-140达的microRNA 。Miyaki 等miR-140在人关节软骨中高表达，并在人软骨形成和发育过程中起miR-140调控作用；他的另外一项研究中还发现[26]，与骨关节炎的发生密切相关。近来，学者们对miR-140在椎间盘软骨终板退变中的作用也进行了研究。程细高等[27]首次通过基因芯片技术对退变的椎间盘软骨终板microRNA 差异表达谱进行筛选，结果发现在退变的椎间盘软骨终板中有22个microRNA 显著上调和19 个microRNA 显著下调，并且在退变椎间盘软骨终板中miR-140表达量比正常终板低300%。他们进一步研究发现，ADAMS-5和DNPEP 同时为miR-140的靶基因。靶基因ADAMS-5的编码产物为基质降解蛋白酶，其高表达可破坏软骨，导致软骨基质降解；靶基因DNPEP 编码产物是介导
软骨发育的信号通路关键分子。他们提出，miR-140可能通过调节这两种蛋白的表达，在椎间盘的软骨终板退变中发挥重要作用。
有文献报道，miR-34a [27]、miR-21[28]和miR-675[29]
等也与软骨细胞的凋亡、增殖或软骨基质的产生密切相关，上述microRNA 分子在软骨终板退变进程中可能也发挥了一定作用。因此，在以后关于mi-croRNA 分子在软骨终板退变的研究中，上述分子需得到更多关注。
3 展望
3.1 microRNA前景
随着究的不断深入，发现mi c 即在不microRNA ，或上调或下调，我们可利用寻找一种在退变椎间microRNA 分子，并将其作为在椎间盘退变性疾病中的治疗
前 人们从鉴定、筛选出可能与疾病相关microRNA 分子，转向深入研究microRNA 与疾病发生发展的关系和潜在的microRNA 治疗应用。目前，基于microRNA 的治疗策略分为两类：竞争性治疗和模拟性治疗。microRNA 的竞争性治疗是指通过外源导入microRNA 的方法，竞争性抑制组织特异高表达的疾病相关microRNA ，从而达到治疗目的。而microRNA 的模拟治疗是通过外源导入能抑制致病基因的microRNA ，从而通过增效或补偿作用以达到治疗疾病的目的。我们可通过microRNA 的模拟治疗方法，在髓核组织内过表达miR-155来减少髓核细胞的凋亡，过表达miR-663b 来减少基质蛋白酶2的产生；或通过microRNA 的竞争性治疗方法抑制miR-27a 、miR-513a-5p 和miR-494的表达来减少髓核细胞凋亡等方法，最终达到减缓椎间盘退变进程或逆转椎间盘退变的目的。因此，microRNA 作为椎间盘退变新的治疗靶点，给椎间盘突出等相关疾病的治疗带来了新希望。
但值得注意的是，microRNA 分子与其靶基因的结合并不是完全互补配对，所以一个microRNA 可调控多个靶基因，而同时多个靶基因又可受到同一个microRNA 的调控[30]。这种多对多的作用方式降
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16 胡凯. MicroRNA及蛋白水解酶在人退变髓核组织中的表达及作
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收稿：2015-07-01 修回：2015-08-18
本文编辑：王雁
低了microRNA 与具体疾病相互作用的特异性，是将microRNA 应用于临床有待克服的难点之一。因此，microRNA 作为基因治疗方法，既为椎间盘退变的治疗带来了希望，又是一项挑战。
4 参考文献
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同济大学附属东方医院脊柱外科（上海，200092）
【摘要】 目的 总结微小RNA （microRNA ）在椎间盘退变中的研究进展，分析其在椎间盘退变中的研究方向和临床应用潜能。方法 广泛查阅国内外有关microRNA 在椎间盘退变中作用的相关文献并进行综述。结果 microRNA 是通过对基因表达进行调控，从而影响椎间盘细胞的增殖与凋亡、增加退变椎间盘组织的炎性介质和蛋白酶等方式在椎间盘退变中发挥重要作用。结论 microRNA 是椎间盘退变领域的研究新热点，对microRNA 的研究将有助于明确椎间盘退变的发病机制，同时为椎间盘突出的诊断与治疗提供了新思路。 【关键词】 microRNA ；椎间盘退变；基因诊断；基因治疗
R E S E A RC H P RO G R E S S O F m i c r o R NA I N I N T E B R A L D I S C DEGENERATION
LI Xinhua, CUI Jian, Sun Guixin, TAN Jun, LI Lijun.
Corresponding author: LI Lijun, E-mail: [email protected]
【Abstract 】 Objective disc degeneration at home and abroad. Methods Conclusion 【Key words】 Foundation items: 病理过程，可引起椎管狭窄、导致腰腿痛、颈椎病、迫。对椎间盘退变引起的脊柱疾患可采用保守或手术治疗。脊柱融合术是目前治疗椎间盘退变的“金标准”，但会改变脊柱生物力学结构，加速邻近节段退变，甚至有再次手术的风险。因此，明确椎间盘退变发病机制，对相关疾病的诊断和治疗具有重要意 义。
上世纪60年代起，国内外学者开始研究椎间盘
退变的病因，但至今确切机制仍不清楚。有研究表椎间盘退变过程中出现许多细胞事件的异常，明[1-2]，
如椎间盘髓核细胞凋亡数量增加、各种炎性因子和基质金属蛋白酶类表达量增多等。这一系列变化提示椎间盘内特定分子基因表达失调，进而导致各层具有调节次调节因素发生变化[3]。在这些因素中，基因表达功能的微小RNA （microRNA ）在退变椎间盘组织的异常表达越来越受到关注。人们发现许多
microRNA 在人正常椎间盘和退变椎间盘组织中存在差异性表达，这些差异性表达的microRNA 在细胞凋亡、蛋白水解酶和细胞外基质的降解等生物过程中发挥重要作用。利用转基因技术对这些差异性表达的microRNA 进行干预，调节椎间盘退变的病
理生理过程，为椎间盘退变疾患的治疗提供了新思DOI ：
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81171700）；上海市浦东新
路。本文围绕microRNA 与椎间盘退变的关系，对
区学科带头人计划资助项目（PWRd-2011-02）通信作者：李立钧，副主任医师，硕士生导师，研究方向：脊柱外科，近年来microRNA 在椎间盘退变领域的研究进展作E-mail ：[email protected]
一综述。网络出版时间：2015-09-28 09:05:44
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1372.R.20150928.0905.048.html
• 1308 • Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, October 2015, Vol. 29, No.10
1 microRNA简介
microRNA 是一类长21～25个核苷酸的内源性非编码单链RNA 分子。它广泛存在于机体的细胞和组织中，并通过对mRNA 剪切、抑制或增强其翻译过程调控基因的表达，从而参与个体发育、机体代谢及疾病的发生、发展和转归等过程。
目前已知的microRNA 主要依赖以下两种序列互补原则，对靶基因起负性调控作用：一种是micro-RNA 与靶基因mRNA 不完全互补。其通过影响靶基因mRNA 的稳定性，在蛋白质翻译水平上抑制靶基因mRNA 的表达，这种microRNA 的结合位点通常在靶基因mRNA 的3’端非翻译区，绝大多数哺乳动物中的microRNA 通过这一途径发挥调控作用。另一种是microRNA 与靶基因mRNA 完全互补（或几乎完全互补），这种microRNA 的结合位点通常在靶基因mRNA 的编码区域或开放阅读框中。
microRNA 在维系组织或器官系统的正常发育和生理功能等方面起着重要作用。在microRNA 熟过程或其靶基因mRNA 变时，均可导致机能异常而产生疾病。
控机体免疫系统、炎症、凋亡等方面发挥重要作用。
miR-155在椎间盘退变的作用也有大量相关研究。Wang 等[9]应用基因芯片技术分别检测了人正常与退变髓核中678个microRNA ，发现29个microRNA 分子具有显著差异性表达，miR-155则是显著表达下调的microRNA 之一。他们发现，在髓核细胞内过表达miR-155可通过抑制介导细胞凋亡通路中的蛋白分子Fas 相关死亡域蛋白（Fas-associated with death domain protein，FADD ）与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3），促进髓核细胞凋亡。他们进一步通过原位杂交和免疫组织化学技术证实，在髓核细胞中与FADD 、Caspase-3的表达成负介导的髓核细胞凋亡从microRNA microRNA ，其在等[2]利用实时定量PCR 检miR-27a 的表达PI3K 荧光素酶报告基因标记法证实，PI3K 的mRNA 的3’-UTR结合miR-27a 是通过途径促进人椎间盘髓核细胞的凋亡。
王涛等[11]发现在退变椎间盘髓核组织中，有20个microRNA 的表达明显升高，其中包括miR-513a-5p 和miR-494。miR-513a-5p 的靶基因MKK4与miR-494的靶基因JunD 均参与了JNK 信号通路，并且分别位于JNK 信号通路的上、下游，而JNK 信号通路的激活与细胞凋亡密切相关。因此，他们提出miR-513a-5p 和miR-494是通过调节JNK 信号通路，而在促进髓核细胞凋亡方面发挥重要作用。上述研究分别从FasL/Fas-FADD和FasL/Fas-Caspase-3通路、PI3K/Akt通路、MKK4-JNK 与JunD-JNK 信号通路角度阐述了microRNA 引起髓核细胞凋亡的基因、信号转导通路和分子生物学机制，对椎间盘退变发病机制的凋亡学说进行了补充，同时为椎间盘退变的治疗提供了新的方向。
2.1.2 microRNA对退变椎间盘髓核细胞异常增髓核细胞簇的形成殖的调节 越来越多研究表明，
和纤维软骨组织的增生在椎间盘退变中起到重要作用，但这些细胞增殖的机制仍不清楚[12]。有文献报道，miR-10在调节细胞增殖方面发挥重要作用，特别是在乳腺癌、肝癌、胃癌、胰腺癌中，与肿瘤细胞表达的高低、肿瘤的演进及病理分级密切相关[13]。
2 microRNA与椎间盘退变
髓核组织、纤维环组织、介质表达增多、达增多、脂肪化等
Modic 改变[4]2.1 microRNA
2.1.1 microRNA对退变椎间盘髓核细胞凋亡的调特别是节 退变椎间盘内细胞死亡数量明显增加，
髓核细胞，死亡髓核细胞占髓核细胞总数的比例达50%～73%[5-6]。在椎间盘退变过程中，髓核细胞凋亡引起的细胞数量进行性减少，再加上髓核细胞在炎性介质和蛋白水解酶等因素的共同作用下使细胞外基质（蛋白多糖、Ⅱ型胶原等）合成减少、破坏增加，导致椎间盘退变的重要原因之一。因此对椎间盘细胞凋亡的研究有重要意义。
miR-155的异常表达与人霍奇有研究表明[7-8]，
金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌及非小细胞肺癌等疾病的发生密切相关，其在调
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miR-10在椎间盘组织中也表现出调节细胞增殖的作用。Yu 等[14]发现miR-10b 在退变椎间盘组织中表达明显增高，并且预测出HOXD10为miR-10b 的靶基因。进一步验证发现，在髓核细胞内下调靶基因HOXD10可促使RhoC 表达增高及Akt 磷酸化；同时，降低RhoC 及Akt 表达可以废除miR-10b 对髓核细胞的促增殖作用。因此，他们提出在退变椎间盘组织中表达显著升高的miR-10b 可通过对RhoC-Akt 通路的调节来介导髓核细胞异常增殖，从而在椎间盘退变的病理过程中发挥一定作用。
miR-21在许多癌症组织中表达异常，被认为与癌症细胞的迁移、分化、增殖、凋亡等生物学过程密切相关。Liu 等[15]研究发现，在退变椎间盘髓核组织中miR-21表达量明显升高，进一步研究发现miR-21是通过作用其靶基因PTEN ，使PTEN 表达下调、Akt 磷酸化增加，进而影响PTEN-Akt 介导的信号转导途径，从而促进髓核细胞异常增殖。同时，他们也发现miR-21也能使细胞周期蛋白D1的表达增加。
以上两个研究从miR-10b 、miR-21与细殖相关的信号通路分子相互作用的角度，mi c roRNA 机制，增生的病理变化，重要意义。
2.1.3 microRNA合素金属肽酶5（a disintegrin-like and metallopepti-dase 5，ADAMTS-5）含量比基因敲除小鼠明显升高，提示miR-146能减少椎间盘退变过程中炎性介质和蛋白水解酶的产生。
miR-39在细胞增殖、凋亡、以往研究表明[18-19]，
侵袭和细胞外基质降解等生物学过程中发挥了重要在退变椎间盘髓核组织中，作用。Jing 等[20]发现，miR-39呈明显低表达，并且miR-39表达量与椎间盘退变程度成负相关。进一步研究发现，在髓核细胞内过表达miR-39可通过与MMP-3 mRNA的3’-UTR结合，抑制靶基因MMP-3的表达，从而使髓核细胞蛋白、ADAMTS-4、MMP-3、MMP-13 发现miR-129-5p 在退变椎间并且通过生物信息学方法ɑ1基因同时为miR-miR-129-5p 是通过与ɑ1基因和Ⅰ型胶原基因mRNA 的直接作用，来促进靶蛋白Ⅰ型胶原和整合素ɑ1的表达，从而引起细胞功能学的改变。同时，小鼠体内实验表明，上调miR-129-5p 表达可从病理学及影像学两个方面减轻小鼠椎间盘退变程度，而下调miR-129-5p 水平使其椎间盘退变程度更严重。此研究提示，miR-129-5p 可在体内外通过作用于靶基因整合素ɑ1基因和Ⅰ型胶原基因，从而促进椎间盘中蛋白Ⅰ型胶原和整合素ɑ1的合成，对椎间盘退变起调控作用。
影响椎间盘退变的因素很多，其细胞外基质的改变，尤其是Ⅱ型胶原的减少和Ⅰ型胶原的增加被认为是椎间盘退变的显著特点之一。椎间盘退变时髓核组织中Ⅰ型胶原增多，但其表达增加的分子机制尚不明确，而整合素α1又是Ⅰ型胶原在髓核细胞上的受体；miR-129-5p 作为同时调控配体（Ⅰ型胶原）和受体（整合素α1）的关键分子，在椎间盘退变进程中发挥着重要作用。
2.1.5 退变椎间盘组织中microRNA 与信号通路的发现在关系 Zhao 等[22]利用microRNA 芯片技术，
退变椎间盘髓核组织有25个microRNA 表达明显上调，26个microRNA 表达下调。他们通过靶基因与信号通路分析发现，microRNA 主要通过影响PI3K-
解酶的调节 酶A2、TNF 、的降解作用，度下降、[16]。退变下降、组织韧性降低，从而引起腰背痛。因此，研究microRNA 与椎间盘退变的关系，找到能抑制椎间盘退变过程中产生的蛋白水解酶和炎性介质的micro-RNA ，可为椎间盘突出的治疗提供新思路。
胡凯[16]对12例正常和12例椎间盘突出患者的髓核组织研究发现，退变椎间盘髓核组织中miR-663b 表达水平明显降低。他们提出由于miR-663b 的表达下降使其抑制靶基因金属基质蛋白酶2（ma-trix metallopeptidase 2，MMP-2）的能力降低，从而引起MMP-2基因表达量上调，最终导致MMP-2在退变椎间盘组织中明显增多。Gu 等[17]利用IL-1分别致炎miR-146基因敲除和野生型小鼠，结果显示野生型小鼠椎间盘内MMP-13和血小板反应蛋白解整
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Akt 通路、MAPK 通路、EGF 受体通路和Wnt 通路在椎间盘退变过程中发挥作用。Ohrt-Nissen 等[23]使用基因芯片技术分别检测了退变椎间盘髓核和纤维环组织中 microRNA的表达含量，结果显示在退变髓核中，10种microRNA 表达量明显高于退变纤维环；而退变纤维环中则有27种microRNA 表达含量明显高于退变髓核。他们对上调的microRNA 进行了生物信息学分析，发现microRNA 主要通过影响TGF-β通路、PDGF 通路、IGF 通路、EGF 通路以及激动蛋白细胞骨架通路，在椎间盘退变机制中发挥重要作用。
以上研究分别用芯片技术对正常和退变椎间盘髓核组织中的microRNA 表达和对同一退变椎间盘的髓核组织和纤维环组织中microRNA 的表达进行筛选，同时对microRNA 调控的信号通路进行了分析与预测，从信号通路角度为microRNA 在椎间盘退变的研究提供了方向。
2.2 microRNA在退变椎间盘软骨终板中的作用
脊柱软骨终板为透明软骨，[24]同时，性因子及免疫分子等）产物进出的髓核通道，变过程中起重要作用的发病机制，点问题。
miR-140达的microRNA 。Miyaki 等miR-140在人关节软骨中高表达，并在人软骨形成和发育过程中起miR-140调控作用；他的另外一项研究中还发现[26]，与骨关节炎的发生密切相关。近来，学者们对miR-140在椎间盘软骨终板退变中的作用也进行了研究。程细高等[27]首次通过基因芯片技术对退变的椎间盘软骨终板microRNA 差异表达谱进行筛选，结果发现在退变的椎间盘软骨终板中有22个microRNA 显著上调和19 个microRNA 显著下调，并且在退变椎间盘软骨终板中miR-140表达量比正常终板低300%。他们进一步研究发现，ADAMS-5和DNPEP 同时为miR-140的靶基因。靶基因ADAMS-5的编码产物为基质降解蛋白酶，其高表达可破坏软骨，导致软骨基质降解；靶基因DNPEP 编码产物是介导
软骨发育的信号通路关键分子。他们提出，miR-140可能通过调节这两种蛋白的表达，在椎间盘的软骨终板退变中发挥重要作用。
有文献报道，miR-34a [27]、miR-21[28]和miR-675[29]
等也与软骨细胞的凋亡、增殖或软骨基质的产生密切相关，上述microRNA 分子在软骨终板退变进程中可能也发挥了一定作用。因此，在以后关于mi-croRNA 分子在软骨终板退变的研究中，上述分子需得到更多关注。
3 展望
3.1 microRNA前景
随着究的不断深入，发现mi c 即在不microRNA ，或上调或下调，我们可利用寻找一种在退变椎间microRNA 分子，并将其作为在椎间盘退变性疾病中的治疗
前 人们从鉴定、筛选出可能与疾病相关microRNA 分子，转向深入研究microRNA 与疾病发生发展的关系和潜在的microRNA 治疗应用。目前，基于microRNA 的治疗策略分为两类：竞争性治疗和模拟性治疗。microRNA 的竞争性治疗是指通过外源导入microRNA 的方法，竞争性抑制组织特异高表达的疾病相关microRNA ，从而达到治疗目的。而microRNA 的模拟治疗是通过外源导入能抑制致病基因的microRNA ，从而通过增效或补偿作用以达到治疗疾病的目的。我们可通过microRNA 的模拟治疗方法，在髓核组织内过表达miR-155来减少髓核细胞的凋亡，过表达miR-663b 来减少基质蛋白酶2的产生；或通过microRNA 的竞争性治疗方法抑制miR-27a 、miR-513a-5p 和miR-494的表达来减少髓核细胞凋亡等方法，最终达到减缓椎间盘退变进程或逆转椎间盘退变的目的。因此，microRNA 作为椎间盘退变新的治疗靶点，给椎间盘突出等相关疾病的治疗带来了新希望。
但值得注意的是，microRNA 分子与其靶基因的结合并不是完全互补配对，所以一个microRNA 可调控多个靶基因，而同时多个靶基因又可受到同一个microRNA 的调控[30]。这种多对多的作用方式降
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收稿：2015-07-01 修回：2015-08-18
本文编辑：王雁
低了microRNA 与具体疾病相互作用的特异性，是将microRNA 应用于临床有待克服的难点之一。因此，microRNA 作为基因治疗方法，既为椎间盘退变的治疗带来了希望，又是一项挑战。
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