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Contexte:

La discopathie dégénérative (DDD) est une cause majeure de lombalgie. Le microenvironnement physiologique à faible teneur en glucose du plateau cartilagineux (CEP) est perturbé dans le DDD. Le glucose influence la O-GlcNAcylation de la protéine via la voie de biosynthèse de l'hexosamine (HBP), qui est la clé du destin des cellules souches. Le thiamet-G est un inhibiteur de l'O-GlcNAcase pour l'accumulation de protéines O-GlcNAcylées tandis que la 6-diazo-5-oxo-L-norleucine (DON) inhibe l'HBP. Les mécanismes de DDD ne sont pas complètement compris mais incluent la dégénérescence et la calcification du CEP. Nous avons cherché à identifier les mécanismes moléculaires du glucose dans la calcification du CEP dans la DDD.

Méthodes:

Nous avons évalué les tissus CEP normaux et dégénérés de patients, et les effets de la chondrogenèse et de l'ostéogenèse du CEP ont été déterminés par Western blot et coloration immunohistochimique. Les cellules souches de la plaque terminale du cartilage (CESC) ont été induites avec un milieu à faible, normal et élevé de glucose pendant 21 jours, et les différenciations chondrogéniques et ostéogéniques ont été mesurées par Q-PCR, Western blot et coloration immunohistochimique. Les CESC ont été induits avec un milieu à faible teneur en glucose et à haute teneur en glucose avec ou sans Thiamet-G ou DON pendant 21 jours, et les différenciations chondrogéniques et ostéogéniques ont été mesurées par Q-PCR, Western blot et coloration immunohistochimique. Sox9 et Runx2 O-GlcNAcylation ont été mesurées par immunofluorescence. Les effets de la O-GlcNAcylation sur les gènes en aval de Sox9 et Runx2 ont été déterminés par Q-PCR et Western blot.

Résultats:

Les CEP dégénérés de patients DDD ont perdu la chondrogenèse, ont acquis une ostéogenèse et avaient un niveau de protéine O-GlcNAcylation plus élevé que les CEP normaux de patients LVF. La différenciation chondrogénique CESC a progressivement diminué tandis que la différenciation ostéogénique a progressivement augmenté d'un milieu de différenciation à faible à élevé en glucose. En outre, Thiamet-G a favorisé la différenciation ostéogénique CESC et inhibé la différenciation chondrogénique dans un milieu de différenciation à faible teneur en glucose; cependant, le DON a joué un rôle opposé dans un milieu de différenciation riche en glucose. Fait intéressant, nous avons constaté que Sox9 et Runx2 étaient O-GlcNAcylés dans les CESC différenciés. Enfin, la O-GlcNAcylation de Sox9 et Runx2 a diminué la chondrogenèse et augmenté l'ostéogenèse dans les CESC.

Conclusions:

Nos résultats démontrent l'effet de la concentration de glucose sur la régulation du potentiel de différenciation chondrogénique et ostéogénique des CESC et fournissent un aperçu du mécanisme de la façon dont la concentration de glucose régule la Sox9 et Runx2 O-GlcNAcylation pour affecter la différenciation des CESC, qui peuvent représenter une cible pour la dégénérescence des CEP thérapie.

Mots clés:

Cellules souches de la plaque d'extrémité du cartilage; Différenciation chondrogénique; Glucose; O-GlcNAcylation; Différenciation ostéogénique.

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