Исследование интраоперационных биоптатов Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала методом полимеразной цепной реакции

Ligamentum flavum участвует в развитии стенозирующего процесса позвоночного канала и дурального мешка, но механизмы, лежащие в основе дегенеративно-дистрофических изменений, изучены ещё недостаточно.

Цель работы. Исследовать экспрессию генов-кандидатов, принимающих участие в  метаболизме соединительной ткани в интраоперационных образцах Ligamentum flavum  пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка поясничного отдела позвоночника.

Материалы и методы. Из интраоперационных биоптатов Ligamentum flavum 33 человек (16 мужчин и 17 женщин) со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка поясничного отдела позвоночника выделяли РНК, проводили  обратную транскрипцию и ставили real-time ПЦР (CFX96, Biorad) со специфичными праймерами.

Результаты. Приведены характеристики экспрессии генов-кандидатов, активных в Ligamentum flavum обследованного контингента пациентов: генов ацетилтрансфераз NAT1 и NAT2; генов, определяющих интенсивность локального метаболизма (Dio1, Dio2 и Dio3); генов-рецепторов к эстрадиолу ESR1 и ESR2; генов, кодирующих рецепторы к факторам роста и паратиреоидному гормону. Во всех образцах Ligamentum flavum обнаружена активность генов AANAT, ESR2, FGFR1, FGFR3, NAA20, PTH1R и PTH2R. В подавляющем большинстве образцов (93,9–97,0%) были активны гены PDGFA, ESR1, CALCR, PDGFB. В 21,2–39,4 % образцов было выявлено «молчание» генов Dio1, Dio2, Dio3, NAT2 и GDF5, и только в 39,4 % образцов выявлены транскрипты гена NAT1. Наибольшая гетерогенность содержания транскриптов наблюдалась для генов Dio1, NAT2 и Dio2. Наиболее стабильной экспрессией в ткани Ligamentum flavum и узким диапазоном колебаний отличались гены с высоким уровнем активности AANAT, ESR2, NAA20 и гены со средним уровнем активности FGFR1, FGFR3, PTH1R и PTH2R.

Заключение. Ligamentum flavum является перспективным малоизученным субстратом  для молекулярно-генетических исследований. Выявленные особенности локальной  экспрессии генов в очаге патологии дают новую информацию о патогенезе стенозирующих процессов позвоночного канала и дурального мешка поясничного отдела позвоночника.

1. Животенко А.П., Кошкарева З.В., Сороковиков В.А. Профилактика послеоперационного рубцово-спаечного эпидурита: современное состояние вопроса. Хирургия позвоночника. 2019; 16(3): 74-81. doi: 10.14531/ss2019.3.74-81

2. Кириенко А.Н., Сороковиков В.А., Поздеева Н.А. Дегенеративно-дистрофические поражения шейного отдела позвоночника. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2015; 7: 21-25.

3. Lan X, Gao J, Xu JZ, Liu XM. Treatment of ossification of ligamentum flavum complicated with lumbar spinal stenosis. Zhongguo Gu Shang. 2017; 30(2): 175-178. doi: 10.3969/j.issn.1003-0034.2017.02.016

4. Haig AJ, Adewole A, Yamakawa KSJ, Kelemen B, Aagesen AL. The Ligamentum flavum at L4-5: Relationship with anthropomorphic factors and clinical findings in older persons with and without spinal disorders. PMR. 2012; 4(1): 23-29.

5. Rahimizadeh A, Soufiani H, Amirzadeh M, Rahimizadeh Sh. Ossification of the Ligamentum Flavum of the Lumbar Spine in Caucasians: Case Series. J Spine Neurosurg. 2017. 6(5). doi: 10.4172/2325-9701.1000283

6. Zhong ZM, Zha DS, Xiao WD, Wu SH, Wu Q, Zhang Y, et al. Hypertrophy of Ligamentum flavum in lumbar spine stenosis associated with the increased expression of connective tissue growth factor. J Orthop Res. 2011; 29(10): 1592-1597. doi: 10.1002/jor.21431

7. Zhang Y, Xu XM, Wu SP, Xia XZ, Li CT, Dedg CL, et al. Overexpression of platelet-derived growth factor-BB in degenerative hypertrophied Ligamentum flavum. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2011; 31(7): 1268-1272.

8. Zhong ZM, Chen JT, Zhang Y, Zha DS, Lin ZS, Zhao CY, et al. Growth/differentiation factor-5 induces osteogenic differentiation of human Ligamentum flavum cells through activation of ERK1/2 and p38 MAPK. Cell Physiol Biochem. 2010; 26(2): 179-186. doi: 10.1159/000320526

9. Matsushita T, Wilcox WR, Chan YY, Kawanami A, Bükülmez H, Balmes G, et al. FGFR3 promotes synchondrosis closure and fusion of ossification centers through the MAPK pathway. Hum Mol Genet. 2009; 18(2): 227-240.

10. Chen MH, Hu CK, Chen PR, Chen YS, Sun JS, Chen MH. Dose-dependent regulation of cell proliferation and collagen degradation by estradiol on ligamentum flavum. BMC Musculoskelet Disord. 2014; 15: 238. doi: 10.1186/1471-2474-15-238

11. Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Шурыгина И.А., Скляренко О.В., Животенко А.П., Кошкарева З.В., и др. Особенности реакций ацетилирования у больных со стенозирующим процессом позвоночного канала и дурального мешка поясничного отдела позвоночника в зависимости от выраженности оссификации Ligamentum flavum. Патогенез. 2020; 13(3): 45-52. doi: 10.25557/2310-0435.2020.03.45-52

12. Родионова Л.В., Сороковиков В.А., Самойлова Л.Г., Негреева М.Б., Скляренко О.В., Кошкарева З.В. Исследование факторов, определяющих половозрастные различия в течении дегенеративно-дистрофической патологии позвоночника, осложненной стенозом позвоночного канала. Современные проблемы науки и образования. 2016; 6: 200. URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25829.

13. Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Невежина А.В., Шурыгина И.А. Экспрессия генов дейодиназ в интраоперационных образцах Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном отделе позвоночника. Acta biomedica scientifica. 2019; 4(6): 20-25. doi: 10.29413/ABS.2019-4.6.3