背
景
临床工作中，我们常可观察脊髓空洞症合并Chiari畸形、脊柱侧弯、脑积水、脊髓脊膜膨出等畸形。然而，这些疾病的关联性和机制尚不非常明确，这常局限了我们临床医生的工作思维。在此，我们介绍一项国外学者ZeinabAnvarian等发表在《Science》杂志上的基础研究，该研究在机制上解释脑脊液流动异常和脊柱侧弯存在相关性。
简介
先天性脊柱侧弯是由脊柱畸形发展而来，神经肌肉型脊柱侧凸则是由肌肉或神经系统潜在疾病发展而来。然而，特发性脊柱侧弯(IS)机制尚不明确，没有可观察到患者存在生理或解剖学缺陷，是一种复杂的遗传性疾病，具有脊柱三维弯曲的特征。
尽管GWAS研究已经在不同的人类群体中发现了IS相关的多态性，但表型和遗传的多样性导致我们常难以准确发现致病突变。有文献报道IS患者出现脑脊液流动缺陷，而对中枢神经系统稳态至关重要的脑脊液流动是由脑室内极化的EC纤毛搏动维持。纤毛是以微管为基础的细胞器，投射到细胞外空间，在感知和整合环境信号方面发挥关键作用，并在特定的情况下产生定向的细胞外液流动，Ptk7基因是重要的纤毛相关基因，是典型的Wnt/β-catenin和非典型的Wnt/PCP信号通路的重要调节因子。因此，作者提出纤毛相关基因的缺陷或许为IS的重要病因，并以Ptk7基因为中心进行验证这一假说。
研究方法
1、构建Ptk7基因敲除和挽救Ptk7基因敲除的斑马鱼模型；电镜下观察Ptk7基因敲除斑马鱼模型的脑积水情况与纤毛的变化。
2、利用荧光微球示踪技术观察Ptk7基因对脑脊液循环的影响。
3、敲除其他纤毛相关基因。
4.利用温度敏感的纤毛相关基因c21orf59TS探讨IS发生时期及治疗方法。
研究结果
1、Ptk7基因敲除斑马鱼出现脑积水、脑室腹侧纤毛异常及IS表型。2、Ptk7等纤毛相关基因敲除斑马鱼出现脑脊液循环紊乱。
3、除了Ptk7基因，其他纤毛基因敲除也会导致IS的发生。
4、敲除其他纤毛相关基因的敲除斑马鱼模型也会出现IS。
5、纤毛相关基因在发育特定阶段发挥作用导致IS的发生；任何时间挽救纤毛相关基因功能或许均可阻止IS的发展甚至逆转脊柱侧弯。
图1Ptk7基因突变斑马鱼模型表现出脑积水、纤毛紊乱及脊柱侧弯密切相表型。A-A′（对照组）：电镜下对照组斑马鱼脑室无扩大、脑室腹侧纤毛无稀疏和紊乱；B-B′（Ptk7基因突变组）：电镜下可见Ptk7基因敲除斑马鱼模型出现脑室扩大、脑室腹侧纤毛稀疏和紊乱；C-C′（挽救Ptk7基因突变组）：对比Ptk7基因敲除斑马鱼模型，脑室扩大情况及脑室腹侧纤毛异常情况得到明显好转；D-D′：Ptk7基因敲除斑马鱼出现脊柱侧弯；E-E′：挽救Ptk7基因突变斑马鱼模型没有观察到显著的IS。
图2利用荧光微球技术证实Ptk7基因突变斑马鱼模型表现脑脊液循环紊乱。A：脑室荧光微球检测示意图。B：无Ptk7基因突变斑马鱼模型提示脑脊液方向由前向后；C：Ptk7基因突变斑马鱼模型提示脑脊液流动方向不规则；D：挽救Ptk7基因敲除的斑马鱼模型提示脑脊液规则，大致由前向后；E：30°C下，纤毛相关基因c21orf59TS基因出现功能异常，斑马鱼模型出现脑脊液紊乱；F：纤毛相关基因ccdc基因敲除与其他纤毛基因敲除模型一样，出现脑脊液循环紊乱；G：脑脊液循环流速图。提示纤毛相关基因的功能丧失会导致脑脊液流动速度显著下降。
图3敲除其他纤毛相关基因的敲除斑马鱼模型也会出现IS。A-I：25°C环境下，c21orf59TS基因功能正常，斑马鱼无IS；30°C下，c21orf59TS基因功能丧失，斑马鱼发展为IS；J-K：其他纤毛相关基因（dyx1c1、ccdc、ccdc40）的突变也会导致IS的发生。
图4纤毛相关基因c21orf59TS在发育特定阶段发挥作用导致IS的发生；任何时间挽救纤毛相关基因功能或许均可阻止IS的发展甚至逆转脊柱侧弯。A：受精后19天将斑马鱼移至30°C环境下（此时c21orf59TS基因功能丧失），所有斑马鱼都出现了严重畸形（图E）；B-C：分别于受精后24、29天将斑马鱼移至30°C环境下，脊柱畸形的程度逐渐下降；D：受精后34天将斑马鱼移至30°C环境下，没有观察到脊柱畸形的发生。F：操作示意图：分别于受精后不同时期将IS斑马鱼模型移至25°C环境下；G-K:受精后18、23、80天的IS斑马鱼模型移至25°C环境下，IS均无发展且得到脊柱生理曲度得到显著恢复。
研究结论
纤毛驱动的脑脊液流动在脊柱发育中起着关键作用，脑脊液流动的异常是IS的潜在生物学原因；并提供了非手术治疗干预或预防严重脊柱侧凸的原则依据。
译者注
本文证实脑脊液流动异常是IS的潜在生物学原因，这提示我们在临床工作中需结合患者的临床诊断进一步思考患者的根本病因，并基于其病因制定患者获益做大的治疗方案。
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