髓核细胞移植抑制椎间盘退变

背景：近年来,椎间盘细胞移植和椎间盘移植修复椎间盘退变研究取得较大的进展。目的：探讨髓核细胞的体外培养方法以及髓核细胞移植在抑制椎间盘退变研究中的作用。方法：通过数据库检索的方式探讨髓核细胞移植抑制椎间盘退变的研究。髓核细胞的主要功能是产生胶原和蛋白聚糖,改进髓核细胞的培养方法,使培养后的髓核细胞数量增多,合成和分泌细胞外基质增加,通过髓核细胞移植来修复退变的椎间盘。结果与结论：通过三维小球聚集培养、微载体旋转立体培养等方法可以使髓核细胞数量增多,肝细胞生长因子对髓核细胞增殖产生促进作用。髓核细胞移植可以恢复退变椎间盘高度,促进退变椎间盘内蛋白多糖和Ⅱ型胶原的生物合成和分泌。随着对椎间盘退变研究的不断深入,髓核细胞移植对退变椎间盘可能是一种重要的治疗手段。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

细胞移植修复椎间盘的新视角与新进展

文题释义： 椎间盘退变：是指椎体自然老化、退化的生理病理过程。腰椎是人体躯干活动的枢纽,而所有的身体活动都无一不在增加腰椎的负担,随着年龄的增长,过度的活动和超负荷的承载使腰椎加快出现老化。严重的腰椎退行性病变可以引起腰腿痛甚至神经损害,影响工作能力和生活质量。 细胞治疗：是指利用某些具有特定功能的细胞特性,采用生物工程方法获取或通过体外扩增、特殊培养等处理后,使这些细胞具有增强免疫、杀死病原体和肿瘤细胞、促进组织器官再生和机体康复等治疗功效,从而达到治疗疾病的目的。 背景：目前对椎间盘退变的治疗仅限于姑息治疗或积极的外科干预,但均不能减缓或逆转其进程,远期疗效也不满意。近年来随着组织工程与再生医学的不断发展,运用细胞疗法修复退变椎间盘得到了越来越多的研究者关注。 目的：总结目前临床上细胞移植治疗椎间盘退变的现状,为以后的研究提供一些理论基础和实验依据。 方法：通过计算机在CNKI、万方数据库、PubMed数据库中检索相关文献,检索时限为 2001 年 1月至 2019 年1月。检索的中文主题词为“椎间盘退变,细胞治疗,干细胞,细胞移植”;英文主题词为“stem cell,intervertebral disk degeneration”,筛选内容与干细胞治疗椎间盘退变相关的文献,着重选取最新的实验及临床研究成果。 结果与结论：椎间盘退变主要以髓核细胞的活力和数量减少、蛋白多糖合成减少、髓核脱水以及代谢废物增多引起的。不断深入了解探索细胞移植促进髓核再生的治疗机制,不仅能够对椎间盘的发病及修复机制有更为详尽的认识,更能够对其他相关疾病的预防与细胞治疗提供新的思路与策略。 ORCID: 0000-0002-5454-9395(刘亭亭) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

透明质酸钠溶液复合可注射型骨髓间充质干细胞修复退变椎间盘

背景：透明质酸作为椎间盘组织工程支架的基质材料,可提供蛋白多糖附着点,增加蛋白多糖的沉积,以足够大的孔率允许种子细胞长入。 目的：观察透明质酸钠混合溶液复合骨髓间充质干细胞修复兔退变椎间盘的效果。 方法：以后外侧穿刺抽吸L1/2和L3/4髓核构建日本大耳白兔椎间盘退变模型,造模后2周应用微量注射器向L3/4椎间盘内注射同种异体骨髓间充质干细胞与透明质酸钠混合溶液作为实验组,L1/2椎间盘注射透明质酸钠作为对照组。注射后2,4,8,12 周时行兔椎间盘影像学及病理学检查。 结果与结论：对照组椎间盘高度呈降低趋势,实验组注射后2周椎间盘高度缓慢下降,之后缓慢升高,两组在4个时间点椎间盘高度指数改变差异有显著性意义(P < 0.05)。病理结果显示实验组髓核纤维环形态得到保留,髓核纤维环边界清晰,植入的骨髓间充质干细胞产生增殖分裂,并向周围迁徙规律排列,其病理学评分明显高于对照组。12周内实验组Ⅱ型胶原含量高于对照组(P < 0.05)。说明移植于退变椎间盘内的骨髓间充质干细胞能够存活,且有增殖能力,其与透明质酸钠混合溶液联合移植可以延缓退变椎间盘进一步退变,并促进退变椎间盘修复。     

骨髓间充质干细胞与髓核细胞的体外共培养

背景：细胞移植治疗椎间盘退行性变目前尚处在实验室研究阶段。 目的：通过SD大鼠骨髓间充质干细胞与退行性改变的髓核细胞体外共培养,探索骨髓间充质干细胞能否通过直接接触促进髓核细胞外基质的表达以及髓核细胞能否诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化。 方法：取已自然退变的第6代髓核细胞与生长良好的第4代骨髓间充质干细胞按不同比例(75∶25,50∶50和25∶75)体外共培养7 d,单独髓核细胞(100∶0)与单独骨髓间充质干细胞(0∶100)分别作为阳性对照和阴性对照。 结果与结论：RT-PCR检测显示共培养组(75∶25和50∶50)蛋白多糖和Ⅱ型胶原蛋白条带均明显亮于单独髓核细胞培养组(100∶0),吸光度值比较差异有显著性意义;免疫组织化学检测显示Ⅱ型胶原蛋白在共培养组(75∶25和50∶50)胞浆内的表达明显高于单独髓核细胞培养组(100∶0)。共培养组中可见骨髓间充质干细胞由长梭形向多角形、类圆形转变,胞浆内异染颗粒增多。提示通过体外直接接触共培养,骨髓间充质干细胞能逆转髓核细胞退变,而且髓核细胞能诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞转换。     

尼古丁在人椎间盘髓核细胞退变中的作用

目的探讨不同浓度及时间的尼古丁在人椎间盘髓核细胞退变中的作用。方法随机选择5例腰椎骨折患者的椎间盘髓核组织进行体外细胞培养,种于12孔板中,按照0、1、33.3、100、200、500ng/m L的尼古丁浓度以及1、2、3、7、10天加入来培养,每组细胞用Trizol法提取总RNA,用荧光定量PCR测定AQP1,AQP3和II型胶原(Collagen)以及蛋白多糖(Aggrecan)的m RNA表达。用SPSS19.0进行统计分析。结果随着尼古丁浓度升高及培养时间的延长,髓核细胞形态变化明显,贴壁能力减弱,胞质减少,胞核萎缩,空泡形成,凋亡增加。且细胞AQP1及AQP3的m RNA水平随着尼古丁浓度及时间的增加而降低,II型胶原及蛋白聚糖m RNA水平也降低,细胞发生退变。结论尼古丁会降低人椎间盘髓核细胞AQP1和AQP3的表达,进而降低髓核细胞II型胶原和蛋白聚糖的表达,促进椎间盘退变,且作用时间越长,浓度越高,细胞退变越严重。     

苦参碱对椎间盘退变大鼠髓核细胞凋亡的影响

背景:髓核细胞凋亡是引发椎间盘退变的主要病理基础,炎症和过氧化反应是导致髓核细胞凋亡的重要因素。研究表明苦参碱具有抗氧化、衰老、炎症和细胞凋亡等作用,可作为治疗椎间盘退变的潜在药物。目的:观察苦参碱调节环状GMP-AMP合成酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)信号通路对椎间盘退变大鼠髓核细胞凋亡的影响。方法:①将处于对数生长期的大鼠髓核细胞分6组处理:除对照组外,模型组、苦参碱低剂量组、苦参碱高剂量组、空载组、苦参碱高剂量+cGAS过表达组采用氧糖剥夺建立椎间盘退变细胞模型,造模同时苦参碱低剂量组、苦参碱高剂量组分别给予0.4,0.8 mmol/L苦参碱处理,空载组转染空载质粒,苦参碱高剂量+cGAS过表达组给予0.8 mmol/L苦参碱处理并转染cGAS过表达质粒。处理24 h后,检测细胞活性与凋亡,细胞内活性氧、超氧化物歧化酶、肿瘤坏死因子α及白细胞介素1β水平,以及细胞内凋亡蛋白、cGAS-STING通路蛋白表达。②将60只SD大鼠随机分为6组,每组10只:除对照组外,模型组、苦参碱低剂量组、苦参碱高剂量组、空载组、苦参碱高剂量+cGAS过表达组建立椎间盘退变模型;造模12周后,苦参碱低剂量组、苦参碱高剂量组分别灌胃给予60,120 mg/kg苦参碱(1次/d),空载组尾静脉注射空载质粒(2次/周),苦参碱高剂量+cGAS过表达组灌胃给予120 mg/kg苦参碱+尾静脉注射cGAS过表达质粒,连续治疗3周。给药结束后取材,检测细胞凋亡,活性氧、超氧化物歧化酶、肿瘤坏死因子α及白细胞介素1β水平,以及凋亡蛋白、cGAS-STING通路蛋白表达。结果与结论:①与对照组比较,模型组细胞活性、超氧化物歧化酶水平降低(P<0.05),细胞凋亡率、活性氧含量、肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β水平及cGAS、STING、cleaved caspase-3和Bax蛋白表达升高(P<0.05);苦参碱可呈剂量依赖性地改善上述因细胞造模造成的各指标变化(P<0.05),而cGAS过表达可部分拮抗高剂量苦参碱的改善作用。②在动物实验中获得了与体外细胞实验类似的结果。③结果表明,苦参碱可通过阻断cGAS-STING信号传导抑制炎症和氧化应激反应,进而减轻椎间盘退变大鼠髓核细胞凋亡、提升其活性。     

细胞移植治疗椎间盘退变研究进展

椎间盘退变性疾病(Disc Degeneration Disease,DDD)是中老年人的常见病和多发病,随着人们劳动方式和生活方式的改变,椎间盘退变的发病率正逐年上升,且有年轻化趋势。目前这类疾病的治疗主要是非手术及手术两种方法,但均不能从组织学上根本逆转椎间盘细胞退变。近年     

正常与退变髓核细胞的变形能力

背景：细胞的变形能力在较大程度上能反映出细胞结构与功能的改变,目前对髓核细胞在细胞力学方面的研究较少。 目的：分析正常和退变髓核细胞的变形能力。 方法：正常髓核组织和退变髓核组织分别取材于3例脊柱侧弯患者和3例椎间盘突出患者术中取出的废弃髓核组织,用胰蛋白酶和Ⅱ型胶原酶分离提取细胞,行原代培养,通过微管加载装置适宜负压下测量细胞在第4秒时吸入微管的长度,并行统计学处理。 结果与结论：正常髓核细胞和退变髓核细胞所用的负压分别为(411.31±27.93) Pa,(434.24±46.26) Pa,差异有显著性意义(P < 0.05)。在4 s时吸入长度分别为(2.20±0.92) μm,(2.48±0.71) μm,差异无显著性意义(P > 0.05)。结果可见在规定时间的情况下,吸入微管的长度基本相同时,退变髓核细胞所需要的负压较正常髓核细胞大,说明退变髓核细胞的变形能力比正常髓核细胞差。     

脂肪间充质干细胞复合血小板凝胶修复兔椎间盘退变

背景：富含血小板的血浆凝胶作为三维支架使其中干细胞可以呈立体生长,同时富含血小板的血浆凝胶又释放大量生长因子,促进脂肪间充质干细胞增殖及分化。 目的：探讨脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体注入兔椎间盘退变模型后的修复作用。 方法：取兔动脉血采用二次离心法制备自体富血小板血浆,取兔肩胛间区脂肪分离培养脂肪间充质干细胞,制备脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体。新西兰大白兔随机分为对照组、模型组、富含血小板的血浆凝胶组和脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体组,后3组以穿刺法制备椎间盘退变模型,退变模型制备完成2周后,富含血小板的血浆凝胶组和脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体组分别对退变间盘中注射相应材料。 结果与结论：兔椎间盘退变后,间隙明显降低,髓核信号明显降低,髓核内基质高,密度染色较深;而经富含血小板的血浆凝胶和脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体治疗后,上述症状明显改善,且脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体的治疗效果更好。提示对退变椎间盘内注射富含血小板的血浆凝胶支架及脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体均有利于减少退变对椎间盘的影响,其中脂肪间充质干细胞-富含血小板的血浆凝胶复合体注射效果更为突出。     

椎间盘微环境下椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞的活性

文题释义：椎间盘微环境：在正常情况下,髓核组织缺乏血液供应,其营养代谢主要依赖渗透。由于代谢产物等影响,椎间盘组织内部的pH值为6.9-7.2,被认为是人体内最恶劣的环境之一,在这种条件下细胞正常代谢能力受到很大抑制,即使是特化的髓核细胞其代谢率也仅为正常的32%。当椎间盘退变后,葡萄糖及氧浓度进一步下降,乳酸堆积,pH值降低和代谢产物进行性增加。 髓核间充质干细胞：经过前期实验发现髓核间充质干细胞经自体移植于椎间盘局部,可以分化为纤维环细胞和髓核细胞,或者通过旁分泌细胞因子来促进组织细胞的再生,但髓核间充质干细胞在椎间盘微环境中存活量级并不清楚。椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞在椎间盘微环境下的生存变化差异性也还是未知。 背景：椎间盘微环境对干细胞生物学行为具有重要作用,拟通过微环境调节作用来实现不依赖种子细胞的椎间盘组织修复。 目的：探讨椎间盘微环境下椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞活性的差异。 方法：健康雄性SD大鼠10只,按照解剖区分离椎间盘骨组织,用Ⅱ型胶原酶消化后进行体外培养椎间盘源性干细胞;分离髓核组织,采用酶消化法体外培养髓核间充质干细胞。将获得的椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞在体外进行正常条件、椎间盘微环境条件下培养扩增,培养第1-6天采用MTT法测定细胞增殖情况,培养第1,3,6天采用流式细胞技术检测CD29阳性表达水平。 结果与结论：①在不同环境的培养条件下,椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞增殖情况呈相反趋势。在正常培养条件下,椎间盘源性干细胞和髓核间充质干细胞呈增殖状态,第4-6天为对数增殖期,两者差异无显著性意义(P > 0.05);在椎间盘微环境条件下,髓核间充质干细胞的增殖活性明显低于椎间盘源性干细胞,差异有显著性意义(P < 0.05);②在椎间盘微环境条件下培养第3,6天,椎间盘源性干细胞表面CD29阳性抗原表达水平明显高于髓核间充质干细胞,差异有显著性意义(P < 0.05);③结果表明,在椎间盘微环境条件下,髓核间充质干细胞和椎间盘源性干细胞活性受到一定程度的抑制,但椎间盘源性干细胞较髓核间充质干细胞保留更多的细胞活性。 ORCID: 0000-0002-3582-5630(胡炜) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

内毒素诱导退变人椎间盘髓核细胞凋亡

目的观察内毒素(LPS)刺激退变人椎间盘髓核细胞前后,核因子kapp B(NF-κB)的活化与细胞凋亡的相互关系。方法体外培养退变的人椎间盘髓核细胞,采用CCK-8法测定LPS在不同浓度下(100、200、500和1 000μg/m L)对髓核细胞增殖影响,并筛选合适的刺激浓度;设立空白对照组,单纯LPS(500μg/m L)刺激组,NF-κB抑制剂(BAY11-7082)+LPS(500μg/m L)刺激组,以Hochest33258染色以及Annexin V-PI双标法检测细胞凋亡;Western blot检测凋亡相关蛋白caspase-3、PARP、NF-κB结合蛋白P65以及磷酸化P-P65的表达。结果 CCK-8实验结果显示当LPS浓度为500μg/m L能明显降低细胞的活力。与空白对照组相比,单纯LPS刺激组细胞凋亡率上升(P0.05),P-P65表达明显增加,其凋亡蛋白活化型caspase-3和PARP降解产物表达也增高(P0.05)。而与单纯LPS刺激组相比,NF-κB抑制剂+LPS刺激组细胞凋亡率下降(P0.05),P-P65表达明显降低,其凋亡蛋白活化型caspase-3和PARP降解产物表达也降低(P0.05)。结论 NF-κB信号通路可能与椎间盘退变时髓核细胞凋亡的发生密切相关,值得进一步研究。     

Monitoring of the effect of intervertebral disc nucleus pulposus ablation by MRI

In order to investigate intervertebral disc (IVD) degeneration and repair, a quantitative non‐invasive tool is needed. Various MRI methods including qCPMG, which yields dipolar echo relaxation time (T_DE), magnetization transfer contrast (MTC), and ¹H and ²H double quantum filtered (DQF) MRI were used in the present work to monitor changes in rat IVD after ablation of the nucleus pulposus (NP), serving as a model of severe IVD degeneration. In the intact IVD, a clear distinction between the annulus fibrosus (AF) and the NP is obtained on T₂ and T_DE weighted images as well as on MTC maps, reflecting the high concentration of ordered collagen fibers in the AF. After ablation of the NP, the distinction between the compartments is lost. T₂ and T_DE relaxation times are short throughout the disc and MTC is high. ¹H and ²H DQF signal, which in intact discs is obtained only for the AF, is now observable throughout the tissue. These results indicate that after ablation, there is an ingression of collagen fibers from the AF into the area that was previously occupied by the NP, as was confirmed by histology. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ultrastructure of the human intervertebral disc: II. Cells of the nucleus pulposus

The cells of the intervertebral disc exist in a unique environment; not only are discs subject to large mechanical loads, they are the largest avascular structures in the body. To describe the ultrastructure and age changes in cells from human nucleus pulposus, we studied these cells in individuals ranging in age from the 26th week of fetal life to 91 years. Viable chondrocyte-like cells existed in specimens from all ages. The presence of Golgi cisternae and well-developed endoplasmic reticulum in these cells suggests that they are capable of producing and maintaining the extracellular matrix. Necrotic cells were also present in all samples, and many cells which appeared viable when examined by light microscopy proved to be necrotic when examined by electron microscopy. The percentage of necrotic cells increased with age from 2% or less in fetal specimens to over 50% in adults. In addition, with age, a distinct pericellular matrix or “nest,” consisting of collagen fibrils, fine filaments, dense particles, and banded structures, formed around most cells with no apparent preference for viable or necrotic cells. Nest formation and increasing density of the cell nests may reflect accumulation of cell products.     

刺山柑总生物碱干预椎间盘退变模型大鼠髓核细胞的增殖与凋亡

背景:刺山柑总生物碱在细胞生长、胞外基质合成上有一定效用,而髓核细胞的老化、凋亡是椎间盘退变的主要病理基础之一,因此推测刺山柑总生物碱可能通过髓核细胞对椎间盘退变有一定影响.目的:探讨刺山柑总生物碱对椎间盘退变大鼠模型及髓核细胞的影响.方法:①32只SD大鼠随机分为假手术组、模型组、刺山柑总生物碱低剂量组和刺山柑总生物...     

The potential of chitosan-based gels containing intervertebral disc cells for nucleus pulposus supplementation

The suitability of chitosan-based hydrogels as scaffolds for the encapsulation of intervertebral disc (IVD) cells and the accumulation of a functional extracellular matrix mimicking that of the nucleus pulposus (NP) was investigated. The specific hypothesis under study was that the cationic chitosan would form an ideal environment in which large quantities of newly synthesized anionic proteoglycan could be entrapped. Indeed, all the formulations of cell-seeded chitosan hydrogels, studied under in vitro culture conditions, showed that the majority of proteoglycan produced by encapsulated NP cells was retained within the gel rather than released into the culture medium. This was not always the case when annulus fibrosus cells were encapsulated, as unlike the nucleus cells the annulus cells often did not survive when cultured in chitosan. The results support the concept that chitosan may be a suitable scaffold for cell-based supplementation to help restore the function of the NP during the early stages of IVD degeneration.     

兔腰椎间盘髓核穿刺抽吸后的影像及组织病理学变化

背景：髓核摘除后椎间盘会随时间出现什么样的影像学及组织病理学变化,目前尚不明确。 目的：观察兔腰椎间盘髓核穿刺抽吸术后影像学及组织病理学的变化。 方法：32只日本大耳白兔,用21号针头行L _3/4椎间盘后外侧穿刺抽吸出部分髓核组织,L _2/3椎间盘作为正常对照椎间盘,于抽吸后2,4,8,12周时按照分组取8只兔子行腰椎侧位X射线检查,测量L _3/4 、L _2/3椎间隙高度并计算椎间盘高度指数,行正中矢状位MRI检查及椎间盘组织病理学检查。 结果与结论：髓核抽吸后2,4,8,12周椎间盘高度呈逐渐降低趋势,但8-12周变化减小,与正常对照组椎间盘相比,各时间点椎间盘高度指数显著降低(P < 0.05)。抽吸后2,4,8,12周的髓核信号强度随时间逐渐降低,8周时已达改良Thompson分级标准的4级。抽吸后凝胶状髓核组织随时间逐渐出现裂隙,形态逐渐紊乱,12周时呈现明显的纤维化表现,髓核4周时出现较多的类软骨细胞,呈现活跃状态,髓核细胞明显减少,抽吸后8,12周髓核内纤维样细胞增多,类软骨细胞数量减少,纤维环随时间逐渐出现扭曲,排列紊乱,突起,出现分层、纤维断裂现象。说明后外侧纤维环穿刺髓核抽吸后,兔腰椎间盘X射线高度、MRI T2加权信号强度随时间逐渐降低、减弱,椎间盘组织逐渐出现退变病理改变,但8-12周其变化趋于缓和。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：