内质网靶向递送钙网蛋白(CRT)通过双通路机制缓解氧化应激诱导的髓核细胞衰老及椎间盘退变的研究

针对椎间盘退变(IDD)缺乏有效治疗手段的难题，重庆医科大学附属第三医院团队开展钙网蛋白(CRT)调控髓核细胞(NP)衰老的机制研究。发现CRT通过减轻内质网应激(ERS)和激活FPR1/PI3K/AKT通路双途径延缓细胞衰老，并成功开发ER靶向脂质纳米颗粒递送系统。该研究为IDD治疗提供新策略，发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

椎间盘退变(IDD)是导致腰背痛、椎间盘突出等脊柱疾病的核心病理过程，全球约40%的脊柱手术与之相关。随着人口老龄化加剧，这个原本属于中老年群体的疾病正逐渐年轻化。椎间盘中央的髓核组织像"果冻垫"般缓冲脊柱压力，其功能维持依赖髓核细胞(NP)分泌的II型胶原(COL II)和聚集蛋白聚糖(ACAN)。但NP细胞身处缺氧、高渗透压的"恶劣环境"，更易受氧化应激攻击——活性氧(ROS)暴增会导致内质网中蛋白质折叠出错，引发持续的内质网应激(ERS)，最终使细胞提前进入衰老状态。这些"老弱病残"的NP细胞不仅停止分泌基质，还会释放基质金属蛋白酶(MMP)破坏周围组织，形成恶性循环。目前临床尚无有效手段阻断这一过程，使得IDD成为脊柱外科领域的"不治之症"。

重庆医科大学附属第三医院骨科团队将目光投向钙网蛋白(CRT)——这个内质网"看门人"能调节钙平衡和蛋白质折叠，近年还被发现能促进皮肤修复。研究人员首先证实：在人类和大鼠退变椎间盘样本中，CRT表达量与退变程度呈负相关。通过建立H₂O₂诱导的NP细胞氧化应激模型，他们发现即使撤除应激源，ERS仍持续存在，而外源CRT能打破这个僵局。深入机制研究表明，CRT像"双面特工"般通过两条独立通路发挥作用：一方面作为"ERS灭火器"降低未折叠蛋白反应(UPR)相关分子GRP78和CHOP的表达；另一方面化身"细胞激活剂"，通过结合甲酰肽受体1(FPR1)触发PI3K/AKT信号轴，促进细胞增殖。更有突破性的是，团队设计出内质网靶向脂质纳米颗粒，将CRT精准递送至故障内质网，在大鼠IDD模型中显著恢复椎间盘高度和基质分泌。

关键技术包括：从手术患者获取人NP组织样本(经伦理审批)、大鼠尾椎穿刺造模、免疫组化检测CRT空间分布、流式细胞术分析ROS水平、Western blot验证信号通路、透射电镜观察ERS超微结构变化等。

【NP组织收集】
收集37-52岁腰椎手术患者的退变NP组织，与正常组织对比显示CRT表达随退变加重而递减。

【CRT与椎间盘退变相关性】
免疫组化证实退变椎间盘CRT表达显著降低，大鼠模型中发现持续ERS是导致NP细胞衰老的关键因素。

【双通路机制解析】

1. CRT处理使ERS标志物GRP78降低63%，ROS减少45%；2) 基因敲除实验证实FPR1是CRT激活PI3K/AKT通路的必要受体。

【ER靶向材料应用】
设计的DSPE-PEG₂₀₀₀-ER靶向肽脂质体包封率达82%，大鼠实验显示其较普通脂质体多递送3.7倍CRT至NP细胞ER。

这项研究首次系统阐明CRT在IDD中的双通路保护机制：既是ERS调节者，又是细胞增殖启动者。创新性地将ER靶向技术应用于椎间盘修复，使CRT能精准"空降"至故障内质网。临床转化方面，该策略为开发椎间盘退变的靶向疗法提供新思路——不同于传统抗炎或基因治疗，这种基于天然蛋白的修复方式更具安全性优势。未来研究可进一步优化递送系统穿透纤维环的能力，并探索CRT与其他再生因子的协同效应。正如讨论部分指出，这项成果不仅为IDD治疗开辟新途径，其ER靶向设计思路也可拓展至其他蛋白质错误折叠相关疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病。