《Matrix Biology》：Tenascin?C promotes epidural fibrosis via regulating caveolin-1-mediated TGFβRI internalization
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Zeyuan Song|Yue Huang|Youpeng Zhao|Tao Zhu|Mohan Shi|Jinpeng Sun|Mingshun Zhang|Jun Liu南京医科大学第二附属医院骨科，中国江苏省南京市210011摘要椎板切除术后细胞外基质（ECM）的过度沉积会
Zeyuan Song|Yue Huang|Youpeng Zhao|Tao Zhu|Mohan Shi|Jinpeng Sun|Mingshun Zhang|Jun Liu
南京医科大学第二附属医院骨科，中国江苏省南京市210011
摘要
椎板切除术后细胞外基质（ECM）的过度沉积会促进硬膜外瘢痕形成，这与术后腰背部疼痛有关。本研究利用小鼠椎板切除模型探讨了ECM糖蛋白tenascin-C（TNC）在硬膜外瘢痕形成中的作用和机制。在脊柱手术恢复的患者中，硬膜外瘢痕组织中TNC的含量显著增加；同样，在椎板切除的小鼠模型中，硬膜外瘢痕中也富含TNC。TNC能够激活成纤维细胞。除了通过膜受体Toll样受体4（TLR4）外，TNC还通过其EGFL结构域直接与Caveolin-1结合。机制上，TNC/Caveolin-1抑制了转化生长因子-β受体I（TβRI）的活性，从而增强了成纤维细胞中的纤维连接蛋白合成。在硬膜外纤维化的小鼠模型中，TNC敲除（TNC-KO）显著减少了硬膜外瘢痕的形成，并降低了瘢痕组织中的胶原蛋白和纤维连接蛋白（Fn）含量。总之，我们的研究结果表明TNC是硬膜外纤维化的关键介质，抗TNC治疗可能是一种有前景的策略，用于减轻术后硬膜外瘢痕。
引言
随着现代生活方式的演化和老龄化社会的推进，椎间盘疝等脊柱退行性疾病的发病率显著增加。全球约有6.19亿人患有腰痛，这是导致残疾的主要原因之一[1]。事实上，腰痛给社会带来了严重的经济负担[2]。大多数腰痛患者在保守治疗无效后选择进行椎板切除术[3]。然而，8-48%的腰椎间盘手术患者可能会发展成失败性背手术综合征（FBSS）[4]，这主要是由于硬膜外纤维化所致。过多的瘢痕组织会机械压迫和刺激硬脑膜和神经根，导致术后腰背部疼痛、神经根症状以及手术效果下降[5]。
尽管硬膜外纤维化的潜在机制复杂，但成纤维细胞的过度增殖和细胞外基质（ECM）的过度沉积在硬膜外纤维化中起着关键作用[6]。椎板切除部位会产生多种炎症细胞因子和生长因子，包括白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和转化生长因子-β1（TGF-β1），这些因子会刺激成纤维细胞增殖和ECM沉积[7]。因此，大量研究致力于通过抗炎干预来减轻瘢痕形成。一些药物如二甲双胍[8]、罗苏伐他汀[9]和 salvianolic acid B[10]通过抑制TGF-β1来抑制硬膜外纤维化，而依那西普[11]和姜黄素[12]则通过靶向TNF-α来减轻纤维化。然而，关于硬膜外纤维化过程中ECM成分之间潜在相互作用和调节机制的研究仍然非常有限。
Tenascin-C（TNC）是一种六聚体多功能ECM糖蛋白，包含四个结构域：N端组装域、表皮生长因子样（EGFL）重复序列、纤维连接蛋白III型（FNIII）样重复序列和纤维蛋白原样球状（FBG）域。这些结构域赋予了TNC多种功能，包括调节细胞迁移、粘附、扩散、局部粘附动态、细胞存活、基质组织以及促炎细胞因子的合成[[13]，[14]，[15]]。TNC通常在胚胎发育期间以及某些病理状态下短暂表达，在大多数健康成人组织中几乎检测不到[16]。值得注意的是，新兴证据表明TNC在纤维化组织中的表达显著上调，并与器官纤维化的进展相关[[17]，[18]，[19]]。然而，TNC在椎板切除术后硬膜外纤维化中的作用和机制尚未得到充分研究。
在这项研究中，我们探讨了TNC在硬膜外纤维化发病机制中的作用和机制。我们的数据显示，在临床患者和小鼠模型中，椎板切除术后硬膜外瘢痕组织中TNC的含量显著增加。TNC通过TLR4/Caveolin-1/TGF-β受体I（TβRI）信号通路激活成纤维细胞。此外，小鼠中TNC的基因敲除显著减轻了硬膜外纤维化瘢痕的形成。这些发现表明TNC是硬膜外组织纤维化的关键介质，靶向TNC依赖的成纤维细胞激活可能是一种新的治疗策略，用于减轻硬膜外纤维化。
章节摘录
椎板切除术后硬膜外瘢痕组织中TNC的表达升高
为了检测TNC的存在，我们从因硬膜外纤维化和椎板切除术后相关腰痛而接受修复手术的患者中收集了硬膜外瘢痕组织样本。相邻的正常肌肉组织作为对照。苏木精和伊红（H&E）染色及Masson三色染色显示，与正常肌肉组织相比，硬膜外瘢痕组织中的炎症浸润和胶原纤维积聚增加（图1A、B）。正如预期的那样，
讨论
本研究阐明了TNC在硬膜外纤维化发病机制中的关键作用和分子机制。实验证据表明，在活化的成纤维细胞中TNC表达上调，这与临床标本和小鼠模型中的纤维化严重程度呈正相关。机制上，TGF-β1直接诱导TNC的分泌，而TNC通过TLR4或其EGFL结构域抑制Caveolin-1介导的TβRI降解，从而稳定TβRI并产生积极
患者和临床样本
本研究共纳入了2024年2月至2024年12月在南京医科大学第二附属医院接受腰椎修复手术的10名患者。研究方案获得了南京医科大学第二附属医院的伦理委员会批准（批准编号2023-KY-087-01），所有参与者均签署了书面知情同意书。手术过程中收集了硬膜外瘢痕组织和相邻的肌肉组织
作者贡献
Z.S和Y.H在Y.Z和T.Z的帮助下进行了所有实验的分析工作。M.S和J.S编辑了手稿。M.Z和J.L设计了研究、提供了资金并编辑了手稿。所有作者均对手稿进行了审核。
数据可用性
如需获取支持本研究结果的数据，可向刘军医生咨询。
图S1 椎板切除术后硬膜外瘢痕中TNC的表达动态及Caveolin-1对TβRI的调节。 (A)
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号82172486、82171738）、江苏省卫生和计划生育委员会、“江苏省六个一”项目（LGY2016018）以及江苏省人事部门“六个人才高峰项目（WSW-040）的支持。
