TonEBP regulates the hyperosmotic expression of aquaporin 1 and 5 in the intervertebral disc

doi:10.1038/s41598-021-81838-9

.2021年2月4日；11(1):3164.

doi:10.1038/s41598-021-81838-9。

TonEBP调节椎间盘水通道蛋白1和5的高渗表达

J W挂钩¹, S Tessier公司², R A B邦宁¹, 我是夏皮罗^2 三, M V Risbud公司^2 三, C L勒梅特⁴

附属公司

¹谢菲尔德哈勒姆大学生物分子科学研究中心，城市校区，霍华德街，谢菲尔德，S1 1WB，英国。
²美国宾夕法尼亚州费城托马斯杰斐逊大学西德尼·金梅尔医学院骨科。
^三美国宾夕法尼亚州费城托马斯杰斐逊大学细胞生物学和再生医学研究生课程。
⁴谢菲尔德哈勒姆大学生物分子科学研究中心，英国谢菲尔德霍华德街城市校区，S1 1WB。C.Lemaitre@shu.ac.uk。

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TonEBP调节椎间盘水通道蛋白1和5的高渗表达

J W挂钩等。科学代表. 2021.

.2021年2月4日；11(1):3164.

doi:10.1038/s41598-021-81838-9。

作者

J W Snuggs公司¹, S Tessier公司², R A B邦宁¹, I M夏皮罗^2 三, M V Risbud公司^2 三, C L勒梅特⁴

附属公司

¹谢菲尔德哈勒姆大学生物分子科学研究中心，城市校区，霍华德街，谢菲尔德，S1 1WB，英国。
²美国宾夕法尼亚州费城托马斯杰斐逊大学西德尼·金梅尔医学院骨科。
^三美国宾夕法尼亚州费城托马斯杰斐逊大学细胞生物学和再生医学研究生课程。
⁴谢菲尔德哈勒姆大学生物分子科学研究中心，城市校区，霍华德街，谢菲尔德，S1 1WB，英国。C.Lemaitre@shu.ac.uk。

采购管理信息： 33542263
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摘要

椎间盘中央区域（IVD）富含蛋白多糖，导致高渗环境，并随每日负荷波动。髓核细胞（NP细胞）通过张力增强剂结合蛋白（TonEBP）的功能适应了这种环境，NP细胞已被证明表达几种水通道，称为水通道蛋白（AQP）。我们之前已经证明，AQP1和5在IVD变性期间降低。在这里，我们研究了高渗条件对AQP1和5的调节以及TonEBP在这一调节中的作用。AQP1和5基因表达在模拟健康IVD的渗透压的高渗条件下上调，而TonEBP基因敲除则使其消失。此外，TonEBP中AQP1和5免疫阳性率显著降低^Δ/Δ与野生型对照组相比，E17.5小鼠表明AQP1和5的体内表达至少部分由TonEBP控制。AQP1和5的这种高渗调节可能有助于解释当NP的渗透压降低时，AQP1和5在退行性变过程中的表达降低。总之，这些数据表明，当两个AQP的表达降低时，在IVD退行性变期间，TonEBP调节的渗透压适应可能被破坏。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
人NP细胞中AQP1和5基因表达的高渗调节。的规定(一)AQP1和(b条)用425 mOsm/kg培养基处理8-72小时后，在处理前单层培养至第2代的人NP细胞中AQP5基因的表达。的规定(**c（c）**)AQP1和(d日)用425或525 mOsm/kg培养基处理48小时后，AQP5基因在处理前封装在藻酸盐珠中培养2周的人NP细胞中的表达。未经处理的对照组在标准培养基中的渗透压为325 mOsm/kg。使用氯化钠改变处理介质的渗透压，并使用冰点降低渗透压计（3320型渗透压计，先进仪器）进行测量。将来自3名患者的人NP细胞以技术三等分进行基因表达实验。使用Kruskal–Wallis检验确定的统计显著性* = 第页 ≤ 0.05.

图2
高渗定位(一)AQP1和(b条)单层培养大鼠NP细胞中的AQP5。基因调控(**c（c）**)AQP1和(d日)AQP5在高渗条件下。(**e（电子）**)兔IgG同型对照。比例尺20µM。使用来自3只大鼠的混合NP细胞进行三次重复的基因表达实验。使用Kruskal–Wallis检验确定的统计显著性* = 第页 ≤ 0.05.

图3
TonEBP敲除对大鼠NP细胞AQP1和5高渗调节的影响。在TonEBP敲除（shTonEBP）或无敲除对照（shCTR）4d后，将大鼠NP细胞暴露于对照（325 mOsm/kg）或高渗（525 mOmm/kg）处理24小时。敲除和治疗后，TonEBP的基因表达(一)，AQP1(b条)和AQP5(**c（c）**)分别测定。结果归一化为325 mOsm/kg shCTR对照。使用来自3只大鼠的混合NP细胞进行三次重复的基因表达实验。使用Kruskal–Wallis检验确定的统计显著性* = 第页 ≤ 0.05.

图4
AQP1&5在野生型和TonEBP基因敲除小鼠胚胎中的体内表达。显示AQP1的荧光IHC图像(一)和AQP5(**（f）**)野生型（WT）17.E小鼠脊髓染色（红色）。放大倍数增加突出了AQP1的定位(b条)和AQP5(克)位于髓核（NP）区域。显示AQP1的荧光IHC图像(**c（c）**)和AQP5(小时)TonEBP敲除（Δ/Δ）17.E小鼠棘中的染色（红色）。放大倍数增加突出了AQP1的定位(d日)和AQP5(我)在Δ/Δ小鼠的髓核（NP）区域。含AQP1的NP面积百分比的量化(**e（电子）**)和AQP5(j个)WT和Δ/Δ小鼠的染色。每个队列的中值由每列中的水平线表示。描述了纤维环（AF）和椎体（VB）区域（白色虚线；一,**c（c）**,**（f）**,小时). 细胞核用DAPI（蓝色）复染。比例尺(一,**c（c）**,**（f）**,小时) = 100微米。比例尺(b条,d日,克,我) = 50微米。使用五个WT和五个Δ/Δ小鼠胚胎进行IHC染色，每个胚胎至少有三个代表性圆盘。使用Kruskal–Wallis检验确定的统计显著性* = 第页 ≤ 0.05.

图5
实验设计旨在研究NP细胞中AQP1和5的体外渗透调节，以及TonEBP对IVD组织中AQP和5的体内调节。

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[5] McMillan DW，Garbutt G，Adams MA。持续负荷对椎间盘水分含量的影响：椎间盘代谢的影响。大黄年鉴。数字化信息系统。1996;55:880–887. doi:10.1136/ard.55.12.880。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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