SOX4 加速椎间盘退变机制新探：EZH2/NRF2 通路与 NLRP3 炎性小体激活的关键作用

　　为解决椎间盘退变（IDD）治疗难题，研究人员开展了关于 SOX4 在 IDD 中作用及机制的研究。结果发现 SOX4 通过 EZH2/NRF2 通路促进 NLRP3 炎性小体激活，加速 IDD 进展。该研究为 IDD 治疗提供了潜在新策略。

　　椎间盘退变（Intervertebral disc degeneration，IDD）是一种常见的肌肉骨骼系统退行性疾病，严重影响人们的生活质量，常导致慢性腰痛。目前，针对 IDD 的治疗手段主要是缓解症状和保守治疗，无法有效阻止或逆转退变进程，手术治疗也难以带来长期疗效。因此，探索新的治疗方法迫在眉睫。

大连医科大学附属第二医院和大连市中心医院的研究人员针对这一问题展开研究。他们发现转录因子 SRY 相关 HMG 盒 4（SOX4）在 IDD 中扮演重要角色，其可通过调节 EZH2/NRF2 通路，促进线粒体 ROS 依赖的 NLRP3 炎性小体激活，进而加速 IDD 进展。这一发现为 IDD 的治疗提供了潜在的新靶点和治疗策略，相关研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，构建了 IDD 大鼠模型，通过手术对大鼠椎间盘进行穿刺处理，并在术后向髓核（NP）组织注射相关干预物质。利用磁共振成像（MRI）评估椎间盘信号和结构变化，采用组织学染色（如 HE 染色、Safranin O 染色）观察组织形态学改变，运用免疫组化检测蛋白表达。在细胞实验中，分离培养 NP 细胞，构建体外 IDD 细胞模型，通过转染技术实现 SOX4 基因的敲低或过表达，借助多种检测方法（如 CCK - 8 法检测细胞活力、流式细胞术分析细胞凋亡、免疫荧光检测蛋白表达、透射电镜观察线粒体形态等）对细胞相关指标进行测定，还使用了 ELISA、qRT - PCR、Western blot 等技术检测相关蛋白和基因的表达水平。

研究结果如下：

1. SOX4 在 IDD 大鼠中表达上调：建立 IDD 大鼠模型后，MRI 分析显示，与对照组相比，IDD 组术后 8 周 T2 加权信号强度降低，Pfirrmann 分级评分升高；HE 染色和 Safranin O 染色表明，IDD 组 NP 组织细胞数量减少、排列紊乱、形态异常，蛋白聚糖含量显著降低；同时，IDD 组中 SOX4 的 mRNA 和蛋白表达明显上调。
2. SOX4 敲低抑制 IDD 大鼠的病情进展：构建 SOX4 敲低的 IDD 大鼠模型，qRT - PCR 和 Western blot 分析表明，sh - SOX4 组中 SOX4 表达显著下调。与 sh - NC 组相比，sh - SOX4 组术后 8 周 T2 加权信号增强，Pfirrmann 分级评分降低；HE 和 Safranin O 染色显示，sh - SOX4 组 NP 组织的退变和结构紊乱明显改善。
3. SOX4 敲低抑制 ECM 降解和 NLRP3 介导的细胞焦亡：免疫组化染色显示，IDD 组中细胞外基质（ECM）降解标记物（ADAMTS - 5 和 MMP - 13）和凋亡标记物 caspase - 3 的表达水平显著高于对照组，而 SOX4 敲低可降低这些标记物的表达。ELISA 检测发现，IDD 模型中 MMP - 1 和 MMP - 2 表达上调，TIMP - 1 和 TIMP - 2 表达下调，SOX4 敲低则逆转了这种表达模式。此外，SOX4 敲低还显著减弱了 IDD 大鼠中细胞焦亡标记物 NLRP3、caspase - 1 和 IL - 1β 的上调。
4. SOX4 加剧 NP 细胞中线粒体 ROS 依赖的 NLRP3 炎性小体激活：构建体外 IDD 细胞模型，刺激 NP 细胞。结果显示，sh - SOX4 转染显著降低 SOX4 的 mRNA 和蛋白表达，oe - SOX4 转染则使其升高。CCK - 8 实验表明，SOX4 敲低可增加 IL - 1β 刺激的 NP 细胞活力，过表达则降低细胞活力；流式细胞术显示，SOX4 过表达促进 NP 细胞凋亡，敲低则抑制凋亡。免疫荧光分析、TEM 观察以及 qRT - PCR 和 Western blot 检测结果表明，SOX4 敲低可下调相关蛋白表达，抑制 NLRP3 炎性小体激活，过表达则产生相反效果。进一步研究发现，线粒体 ROS 抑制剂 Mito - tempo 可抑制线粒体肿胀、降低 ROS 水平，而 SOX4 过表达可逆转这些作用，表明 SOX4 增强了线粒体 ROS 依赖的 NLRP3 炎性小体激活。
5. SOX4 通过上调 EZH2 表达促进 NP 细胞中 NLRP3 炎性小体激活：ChIP 实验表明，SOX4 与 EZH2 存在相互作用，SOX4 敲低可减少其与 EZH2 片段的结合。免疫荧光分析显示，SOX4 和 EZH2 在 NP 细胞核中共定位。对 IL - 1β 诱导的 NP 细胞进行处理，结果表明 EZH2 是 SOX4 的调节因子，SOX4 敲低可逆转 EZH2 过表达诱导的线粒体 ROS 增加、NLRP3 炎性小体激活相关蛋白上调等变化。
6. SOX4 通过调节 EZH2/NRF2 通路促进 NP 细胞中 NLRP3 炎性小体激活：用 Nrf2 抑制剂 ML385 预处理 NP 细胞后发现，ML385 抑制 Nrf2 表达，对 SOX4 和 EZH2 表达无影响，SOX4 敲低可减弱 ML385 诱导的 Nrf2 下调，并逆转 ML385 诱导的细胞活力下降、ROS 水平升高、线粒体膜电位降低以及 NLRP3 炎性小体激活相关蛋白的变化。用 Nrf2 激动剂 sulforaphane 预处理 NP 细胞，可逆转 EZH2 过表达对细胞活力、NLRP3 炎性小体激活、ECM 降解等的影响。

研究结论表明，SOX4 通过调节 EZH2/Nrf2 通路，抑制线粒体 ROS 依赖的 NLRP3 炎性小体激活和 ECM 降解，从而改善 NP 细胞和组织的稳态，抑制 IDD 进展。该研究为深入理解 IDD 的发病机制提供了新的视角，为开发针对 IDD 的靶向治疗策略奠定了基础。然而，研究也存在一定局限性，如大部分实验在体外或动物模型中进行，未来需要在人体研究中进一步验证；研究主要聚焦于 EZH2/Nrf2 通路，其他相关分子通路还有待探索。尽管如此，该研究成果依然为 IDD 的治疗提供了重要的理论依据和潜在的治疗方向 。