根据一项新研究，基因活动的变化可能通过损伤作为脊柱天然减震器的椎间盘来加剧颈部和背部疼痛。使用斑马鱼的研究发现，改变的基因活动可以导致矿物质在脊柱内积累。这个过程类似于骨头在不应形成的地方形成，最终使脊柱组织异常坚硬。研究人员表示，这些结果揭示了几个生物过程，这些过程可能成为未来背痛治疗的目标。这项研究还表明，斑马鱼可能为测试潜在疗法提供有用的模型。\n\n脊柱椎间盘崩溃的原因\n大多数人在某个时候会经历背痛。一个主要原因是脊柱骨骼缓冲垫的逐渐恶化，称为椎间盘退变（IVDD）。尽管IVDD十分普遍，并给患者和医疗系统带来了相当大的负担，但目前没有任何药物能够阻止或逆转其进展。手术仍然是唯一可用的长期治疗。已知遗传因素会影响一个人发展IVDD的风险。先前的研究多次将早期椎间盘问题与与胶原蛋白IX相关的基因联系在一起，这种蛋白质有助于将脊椎椎间盘内部的结构纤维结合在一起。为了调查这个基因的缺陷如何导致椎间盘疾病，来自爱丁堡大学和布里斯托大学的研究人员研究了那些没有功能性拷贝的斑马鱼。\n\n斑马鱼发展出类人脊柱损伤\n随着斑马鱼的成熟，它们发展出与人类椎间盘疾病十分相似的脊柱异常。它们的椎骨融合，而矿物质沉积使骨头间的组织变得异常坚硬。研究人员发现，这种矿化并不是立即开始的。首先，正在发育的脊柱中的支撑框架层开始恶化。只有在这种早期结构损伤发生后，矿物质沉积才会出现。随后，团队检查了鱼类的基因活动模式，以确定哪些基因变得更加或不那么活跃。他们的分析揭示了与脂肪处理和mTOR（一种调节生长的通路）的问题。他们还发现了涉及磷酸盐控制和维生素A信号传递的变化。这些过程都与异常矿物质的积累有关。\n\n现有的骨质疏松药物减少了矿物质积累\n研究人员还确定了几种减少脊柱损伤的方法。一种双膦酸盐，这是一种已用于治疗骨质疏松症的骨保护药物，阻止了矿物质的积累。当鱼类摄入的食物减少或接受抑制脂肪代谢的药物治疗时，脊柱融合也得到了减少。研究人员表示，结果突出了磷酸盐调节和脂肪代谢作为未来药物开发的特别有希望的领域。这项研究得到关节炎英国和BBSRC的资助，并发表在《生物通讯》期刊上。\n\n超越手术的新可能性\n研究负责人爱丁堡大学遗传学与癌症研究所的埃里卡·凯格博士说：“几十年来，手术一直是椎间盘疾病的唯一解决方案。通过了解脊柱硬化的生物学，我们的斑马鱼研究指明了几种减缓这种情况的方法，包括一种已经安全用于患者的药物。还有很多工作要做，但对于一个几代人以来都没有治疗方案的疾病来说，这令人非常兴奋。”\n\n关节炎英国研究交付负责人卡罗琳·艾洛特博士表示：“对于英国958万人正在经历背痛的人来说，这项研究带来了新的希望，可能有新的治疗方法即将出现。我们自豪地资助这项研究，这项研究正在揭示导致椎间盘退变过程背后的科学。背痛是英国最常见的疾病之一，几代人都困扰着数百万。埃里卡·凯格博士及其团队在爱丁堡大学揭示了重要的遗传证据，可能为新治疗打开道路，使我们更接近未来，减少人们不得不忍受背痛带来的日常痛苦和挑战。”\n\nBBSRC生物科学知识推动主任杰夫·格兰杰博士表示：“这项研究展示了公共资助的发现生物科学如何产生解决重大健康挑战所需的知识。通过揭示健康生物过程如何在与衰老相关的椎间盘退变中崩溃的新知识，这项研究为未来治疗的发展开辟了有希望的途径。这是BBSRC支持的研究如何将科学发现转化为知识和创新的一个极好例子，这些创新有潜力改善人们的生活。