《Scientific Reports》：GOLGB1 deficiency accelerates intervertebral disc degeneration by activating the MAPK pathway
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本研究针对椎间盘退变(IDD)这一全球性健康问题，深入探讨了高尔基体蛋白GOLGB1在IDD发生发展中的关键作用。研究人员通过体内外实验证实，GOLGB1缺失会破坏细胞外基质(ECM)代谢平衡，抑制髓核(NP)细胞增殖并促进其凋亡，其机制与MAPK信号通路激活密切相关。该研究首次揭示GOLGB1-MAPK轴在IDD中的调控作用，为临床治疗提供了新的潜在靶点。
腰痛困扰着全球数亿人群，其中椎间盘退变是导致慢性腰痛的主要原因。据统计，30岁以下人群中有40%存在椎间盘退变，而50岁以上人群这一比例高达90%以上。随着退变进程的推进，最终会引发椎体滑脱、椎管狭窄和椎间盘突出等脊柱疾病。尽管炎症因子、细胞衰老、氧化应激等因素都被证实参与IDD的发病过程，但其具体分子机制尚未完全阐明，亟需深入探索。
在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，田静远等人聚焦于高尔基体相关跨膜蛋白GOLGB1。既往研究表明，GOLGB1与多种疾病相关，在蛋白糖基化和细胞外基质合成中发挥重要作用，但其在IDD中的具体功能尚不明确。研究团队通过系统的实验设计，首次揭示了GOLGB1通过调控MAPK信号通路影响椎间盘退变进程的新机制。
研究人员首先收集了临床IDD患者椎间盘组织样本，根据Pfirrmann分级系统将患者分为轻度退变组（Ⅲ级）和重度退变组（Ⅴ级）。通过免疫组化、蛋白质印迹(Western blot)等技术分析发现，GOLGB1在重度退变组织中的表达显著降低。同时，在针刺诱导的小鼠IDD模型以及自然衰老小鼠模型中，也观察到GOLGB1表达随退变程度加重而下降的趋势。
为模拟IDD的炎症环境，研究团队用白细胞介素-1β(IL-1β)处理小鼠原代髓核细胞，发现GOLGB1表达呈浓度依赖性下降。通过构建GOLGB1小干扰RNA(siRNA)，研究人员在细胞水平验证了GOLGB1 knockdown对髓核细胞功能的影响。实验结果表明，GOLGB1缺失会导致细胞外基质代谢失衡：合成代谢标志物Col2a1和Aggrecan表达下调，而分解代谢标志物MMP-3和MMP-13表达上调。
在机制探索方面，研究团队发现GOLGB1 knockdown会显著提高p-ERK和p-P38蛋白水平，表明MAPK信号通路被激活。而使用MAPK通路抑制剂SCH772984处理后，能够有效逆转GOLGB1缺失引起的细胞外基质代谢异常。这一发现明确了GOLGB1通过MAPK通路参与IDD调控的分子机制。
关键技术方法包括：临床组织样本采集与病理学分析（HE染色、Safranin O-Fast Green染色、阿尔新蓝染色）、免疫组织化学/免疫荧光染色、原代髓核细胞分离培养与鉴定、siRNA转染技术、蛋白质印迹法(Western blot)、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、EdU染色增殖检测、TUNEL染色凋亡检测、流式细胞术等。
研究结果方面，通过"GOLGB1在不同退变程度的人NP组织中的表达"实验发现，重度IDD患者NP组织中GOLGB1蛋白表达显著降低，与轻度IDD组相比具有统计学差异。"小鼠针刺诱导的椎间盘退变和三个成年年龄段NP组织中GOLGB1的表达"结果显示，GOLGB1在退变组织中的表达水平随退变程度加重而下降。"IL-1β处理的NP细胞中GOLGB1低表达"实验证实炎症因子IL-1β以浓度依赖方式抑制GOLGB1表达。"GOLGB1 knockdown加速NP细胞退变"表明敲低GOLGB1破坏ECM代谢平衡，促进退变进程。"GOLGB1 knockdown抑制NP细胞增殖并增加NP细胞凋亡"实验显示GOLGB1缺失影响细胞增殖和凋亡。"GOLGB1 knockdown通过激活MAPK通路加速IDD"阐明了GOLGB1通过MAPK信号通路参与IDD的分子机制。
研究结论表明，GOLGB1作为椎间盘退变的保护性因子，其表达下调会通过激活MAPK信号通路加速IDD进程。具体表现为促进P38和ERK磷酸化，导致ECM代谢失衡、髓核细胞增殖抑制和凋亡增加。该研究首次系统阐述了GOLGB1在IDD中的生物学功能，不仅深化了对IDD发病机制的认识，更重要的是为临床治疗提供了新的潜在靶点。针对GOLGB1-MAPK轴的干预策略可能为IDD的防治开辟新的途径，具有重要的理论意义和临床转化价值。
