Sci Adv丨杨柳/王迪/罗卓荆团队揭示异常应力破坏YAP液相分离驱动椎间盘血管化的新机制|杨柳(中国中央电视台主持人)|王迪|细胞|终板|血管|髓核

腰痛是成年人最常见的健康问题之一。盘源性腰痛（discogenic low back pain，DLBP）是慢性腰痛的重要类型，通常被认为与椎间盘病变有关。然而，影像学上的椎间盘退变（intervertebral disc degeneration，IDD）并不必然伴随疼痛：不少无症状人群的磁共振影像中同样可以观察到椎间盘退变。这一现象提示，研究关注点需从宽泛的退行性改变，转向探寻促使退变椎间盘由“无症状”转为“有症状”的特异性病理机制。既往研究表明，病理性血管长入正是盘源性腰痛发生发展的核心病理基础。

健康成人椎间盘内部无血管，是全身最大的无血管组织。营养物质主要通过软骨终板弥散进入。随着椎间盘退变进展，椎间盘发生“血管化”，病理性血管长入椎间盘并破坏局部免疫微环境稳态，驱动终板重塑，同时可伴随感觉神经向内延伸，参与疼痛发生。而髓核位于椎间盘的力学中心，直接承受和缓冲脊柱负荷；同时，髓核细胞还可通过分泌因子调控周围的纤维环和软骨终板。那么，异常应力作用下，髓核细胞究竟如何响应？其在椎间盘血管化过程中又扮演着怎样的角色？

近日，空军军医大学第一附属医院（西京医院）骨科杨柳教授、王迪讲师和罗卓荆教授团队在 Science Advances 发表题为 Disruption of YAP biomolecular condensates by mechanical stress drives intervertebral disc vascularization 的研究论文。研究围绕异常机械应力与椎间盘血管化之间的联系，发现过度的机械应力会抑制YAP蛋白表达，破坏其形成的液态凝聚体结构。这一变化导致原本被束缚的转录因子SNAI1得以释放，进而激活一系列促血管生成基因，最终推动椎间盘病理性血管长入。这项发现为理解椎间盘退变的力学-生物学偶联机制提供了新视角。

为探究异常机械应力与椎间盘血管化之间的关系，研究团队构建了小鼠腰椎失稳模型（lumbar spine instability，LSI），观察到软骨终板区域“H型”血管（CD31hiEMCNhi）的增多，提示局部病理性血管反应增强。随后，研究团队将目光聚焦于承担力学负荷并参与信号调控的髓核细胞。通过分析人退变髓核单细胞测序数据，并结合体外加压髓核细胞的转录组测序结果，研究者发现，退变及受压髓核细胞中与血管生成相关的通路明显富集。进一步功能实验揭示，压力诱导髓核细胞分泌VEGFA、ANGPTL4 等多种促血管生成因子，显著上调血管内皮细胞的血管生成活性。上述结果支持：髓核细胞能够感知异常机械刺激，并将其转化为促进血管生成的分泌信号。

那么，力学信号如何在髓核细胞内转化为基因表达变化？研究团队通过多模型验证，发现异常应力显著激活了Hippo信号通路，导致其下游效应分子YAP/TAZ发生磷酸化并经蛋白酶体途径降解，其中YAP的下调尤为显著。结合体外敲低和体内髓核特异性Yap条件性敲除小鼠（Lepr-Cre; Yapfl/fl）的构建，有效证明髓核细胞YAP的缺失主导异常应力的促血管生成活性。

进一步功能实验揭示，定位于细胞核内的活性YAP能够强效抑制Angptl4、Vegfa等促血管生成基因的表达。同时，研究人员在观察免疫荧光时意外发现，YAP蛋白在髓核细胞核内并非均匀分布，而是呈现为点状凝聚体。研究团队随后构建了核定位增强型EGFP-YAPS112A融合蛋白，观察到这些YAP凝聚体具有液态样动态特征，支持其通过液—液相分离形成。鉴于相分离在基因转录调控中的关键作用，团队推测YAP正是通过形成凝聚体来抑制促血管生成因子表达。而表达CC结构域截短突变体（EGFP-YAPS112A+ΔCC）的髓核细胞中Angptl4和Vegfa的上调则有效印证了这一推测。为明确介导该抑制作用的关键转录因子，研究团队利用ChEA3数据库对Yap敲低后上调的血管生成基因进行共转录因子预测，结合STRING数据库筛选与YAP存在已知相互作用的蛋白，最终锁定包括SNAI1在内的7个候选转录因子。逐一敲低实验证实，敲低Snail1对Angptl4和Vegfa的下调作用最为显著。随后，基于分子对接和动力学模拟构建的联合突变体EGFP-YAPS112A+4A成功破坏了YAP与SNAI1的结合，使SNAI1从凝聚体中释放，彻底解除了对Angptl4和Vegfa的转录抑制，从而阐明YAP凝聚体通过物理隔离转录因子SNAI1来发挥其转录抑制功能。