后纵韧带骨化症(Ossification of Posterior Longitudinal Ligament, OPLL)是一种由于后纵韧带组织中异位骨组织的形成，导致椎管及椎间孔狭窄，进而压迫脊髓及脊神经根，出现脊髓损伤及神经根刺激症状的疾病，最早由Key与Oppenheimer分别于1838年和1942年以“后纵韧带钙化”为题进行报道，并于1967年由Onji等将其正式命名为后纵韧带骨化。该疾病在东亚地区更为常见，其发病率高达2%~4%，而非亚洲人群仅为0.01%~2%。由于该疾病起病隐匿，早期后纵韧带骨化患者可能不出现较为明显的临床症状。而当出现症状后则由于脊髓长期的慢性压迫，导致手术治疗后仍存在疗效不确切、致残率高等一系列问题。因此明确该疾病的发病机制，并以此为基础探寻疾病的靶向治疗方法意义重大。
近日，海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）骨科刘洋、袁文教授团队在Nature communications在线发表题为“Small extracellular vesicle-mediated miR-320e transmission promotes osteogenesis in OPLL by targeting TAK1”的文章 (2022 May 5;13(1):2467)，揭示了OPLL疾病微环境来源外泌体促进颈椎后纵韧带骨化症进展的重要机制研究成果。
然而OPLL的病因复杂，且发病机制尚不明确，通常认为是在多种因素共同作用下产生的，其主要包括年龄、饮食、糖钙代谢异常、激素功能障碍、基因变异、颈部异常活动以及椎体不稳等因素，但是上述原因导致骨化物形成的具体分子机制至今尚未明确。近年来大量研究证实细胞分泌的细胞外微囊泡（Small Extracellular Vesicles, sEV）具有广泛的微环境调节功能，在许多病理及生理过程中扮演了重要角色，其亦可能在OPLL疾病的发病过程中扮演重要角色。
颈椎后纵韧带骨化症患者X线（左）、MRI T2加权（中）以及CT三维重建（右）检查结果显示颈椎C2-C4水平椎管内骨化物占位引起脊髓严重受压变性
文中利用OPLL模型小鼠（ttw小鼠）进行sEV机制验证
目前研究表明颈椎后纵韧带骨化组织的韧带骨化物与正常骨组织在组织层面存在相似性，均与局部成骨细胞的功能活跃密切相关。而该团队前期在针对疾病病理机制的研究过程中，发现病变韧带组织细胞能够在特定条件下转化为成骨前体细胞进而促进骨化物形成。此外，局部韧带组织中的间充质干细胞亦能够分化为成骨细胞进一步促进局部骨化物的形成，但上述病理过程的始动因素尚未明确。在这项研究中，研究者提出了病变韧带组织能够分泌含有疾病特异性microRNA分子的细胞外微囊泡（sEV），影响微环境中韧带细胞以及间充质细胞的成骨转化，促进骨化物在病变韧带组织中形成，成为OPLL疾病发生的重要始动因素这一科学假说。进一步研究证实OPLL患者后纵韧带细胞能够分泌疾病特异性sEV，并通过其中高表达的miR-320e来影响韧带细胞以及间充质干细胞中TAK1的表达，进而影响了其成骨分化进程，加速局部组织骨形成。与此同时，该sEV来源miR-320e还能够通过影响单个核细胞中TAK1的表达抑制其向破骨细胞转化，进一步影响局部钙盐的过度沉积，有助于骨化物形成。通过利用OPLL疾病模型小鼠（TWY小鼠），研究者还验证了OPLL韧带来源sEV的功能以及miR-320e调控骨化形成的机制，揭示了OPLL患者后纵韧带细胞来源sEV能够通过miR-320e/TAK1通路影响局部骨化的重要机制。
OPLL患者韧带细胞来源细胞外微囊泡通过调控组织微环境影响后纵韧带骨化的示意图
OPLL患者韧带细胞来源细胞外微囊泡通过miR-320e/TAK1调控细胞成骨分化的分子机制示意图
该研究提出一种病变韧带细胞通过分泌具有疾病特异性microRNA影响组织微环境中不同细胞组分，实现由正常组织向病变组织转化的新模式和机制，并进一步揭示了OPLL疾病的始动因素，为明确疾病的发病机理并开发靶向治疗手段提供重要理论依据。
该工作主要由海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）颈椎外科病区刘洋、袁文教授团队完成。该团队长期长期致力于脊柱退行性变疾病，特别使颈椎病发病机制的研究，在椎间盘退变、后纵韧带骨化症等颈椎退行性变疾病的机制研究中取得一系列重要研究成果。团队针对OPLL的相关临床及基础研究成果获得2019年教育部科技进步二等奖，相关成果先后发表于《Nature Communications》、《Theranostics》、《Osteoarthritis and cartilage》、《FASEB journal》、《Arthritis & Rheumatology》，《American Journal of Pathology》等国际知名期刊杂志。
参考文献：
Small extracellular vesicle-mediated miR-320e transmission promotes osteogenesis in OPLL by targeting TAK1. Nature communications. 2022 May 5;13(1):2467. doi: 10.1038/s41467-022-29029-6.
外泌体资讯网 NAT COMMUN |上海长征医院骨科刘洋/袁文团队：揭示后纵韧带细胞来源外泌体介导后纵韧带骨化物形成导致疾病进展的重要机制
