低氧诱导因子在髓核细胞生理功能调节中的作用机制研究进展

椎间盘退变是临床常见难题下腰痛的主要病因之一.而髓核细胞表型的改变、细胞生存时间的减少、代谢活动的降低和细胞外基质含量下降均被认为与椎间盘退变相关.椎间盘是身体内最大的无血管组织,在体内最显著的特点就是氧含量偏低.低氧诱导因子(H IF)是一种转录因子,细胞在低氧条件下诱导产生HIF从而引发一系列的细胞反应来适应低氧的外环境.HIF通过与低氧反应元件(HRE)结合以启动靶基因的转录表达.目前研究认为,HIF在椎间盘退变的病理进程中具有重要作用,可能是未来阻遏椎间盘退变进展甚至治愈这一临床难题的关键靶点.本文综述了HIF对于髓核细胞新陈代谢活动的调节作用,包括HIF在髓核细胞的表达以及HIF对于髓核细胞表型、生存、新陈代谢以及细胞外基质生成的调控.     

髓核细胞表型对干细胞治疗椎间盘退变的意义

椎间盘退变导致的下腰痛是社会的主要负担之一,而卧床休息、理疗、抗炎药物治疗及手术治疗等传统治疗方法仅能在短期或一定程度上缓解椎间盘退变给患者带来的痛苦,并不能使患者的生活质量得到显著改善。目前,细胞移植对于椎间盘退行性疾病的治疗有较好的前景,且能更好地衡量功能恢复的效果。其中,了解移植细胞能否产生健康髓核组织至关重要。髓核细胞的表型是独特的,它由一组能反映其生理功能的特征性标志物的表达构成。未来,髓核细胞及其祖细胞的独特生理功能的表型标记将对干细胞治疗椎间盘退变具有重要意义。     

腺病毒介导的基因在人退变髓核细胞的表达

目的 通过对人退变髓核细胞的原代培养，了解其生物学特性，并将绿色荧光蛋白基因转染至细胞内，观察基因在细胞内的表达情况。方法 培养人退变髓核细胞，建立体外髓核细胞培养模型，同时进行细胞活力测定，并用腺病毒介导的绿色荧光蛋白基因转染至髓核细胞内，观察基因的表达情况。结果 (1)人退变髓核细胞贴壁及生长的速度均十分缓慢；(2)随着培养时间的延长及传代，细胞活力逐渐降低；(3)转染了绿色荧光蛋白基因的髓核细胞可以持续发出绿色荧光达4周。结论 (1)兔腰椎间盘髓核细胞的生长能力较弱；(2)外源性的基因可以在髓核细胞内得到持续的表达。     

杆状病毒介导的GFP转染与退变的兔椎间盘髓核细胞

目的:检测杆状病毒转染正常与退变的椎间盘髓核细胞的效率以及杆状病毒介导的GFP基因(Ac/CMV/GFP)在正常与退变细胞中的表达水平。方法:取新西兰大白兔的髓核细胞进行离体培养,第1组:健康幼兔;第2组:椎间盘退变模型兔;第3组:椎间盘发生自然退变的成年兔。以200MOI杆状病毒介导的绿色荧光蛋白(GFP)转染离体培养的细胞,于第48h采用流式细胞仪检测转染效率,同时采用HPIAS2000图像分析软件半定量分析外源性GFP基因的表达水平。结果:3组细胞被转染的百分率分别为84.4±3.4,82.9±5.7,81.8±5.5(P>0.05)。外源性基因表达荧光蛋白的光密度值分别为0.0054±0.0029,0.0052±0.0032,0.0056±0.0031(P>0.05)。结论:杆状病毒转染椎间盘髓核细胞的效率与椎间盘退变程度无关,杆状病毒介导的外源性基因能在正常与退变的髓核细胞中高水平的表达。     

转基因髓核细胞移植对兔腰椎间盘退变的影响

目的：椎间盘退变是引起腰背痛的主要原因。将腺相关病毒（adeno-associated virus,AAV）介导的结缔组织生长因子（connective tissue growth factor,CTGF）和基质金属蛋白酶组织抑制因子1(tissue inhibitor of metalloproteinases 1,TIMP1) 双基因体外联合转染兔椎间盘髓核细胞后,再移植于退变椎间盘内,观察椎间高度、II型胶原和蛋白多糖合成的变化,以探讨体外延缓或逆转椎间盘细胞退变的方法。方法 20只新西兰大白兔应用CT引导下的微创穿刺法建立兔椎间盘退变模型。以rAAV2-CTGF-IRES-TIMP1体外转染培养的兔髓核细胞,再将其显微注射于退变椎间盘内作为细胞移植组;退变椎间盘内注入磷酸盐缓冲液（PBS）作为退变对照组;正常椎间盘作为空白对照组。分别于6、10、14周行X线和MRI检查观察椎间高度的变化及椎间盘信号的改变,Western-blot鉴定细胞因子CTGF和TIMP1在椎间盘内的表达,35S整合法测定兔髓核组织蛋白多糖合成率,RT-PCR检测II型胶原及蛋白多糖mRNA的表达。结果 MRI证实CT引导下经皮微创穿刺2周后椎间盘开始退变。与退变对照组相比,MRI显示细胞移植组椎间盘退变明显减轻,转基因兔髓核细胞移植可减缓椎间高度(DHI)下降的发生率,转基因细胞移植组较退变对照组相比,Ⅱ型胶原含量和蛋白多糖的生物合成明显增加,差别有统计学意义（P﹤0.05）。结论 经皮CT 引导下穿刺可成功建立兔椎间盘退变模型。转双基因CTGF和TIMP1 髓核细胞移植可有助于椎间高度的维持,促进椎间盘内蛋白多糖和II型胶原的生物合成,明显延缓椎间盘退变。     

FasL-844T/C基因多态性与退变腰椎间盘髓核FasL表达的关系

目的 研究FasL-844T/C基因多态性、腰椎MRI和退变的腰椎间盘髓核组织中FasL表达之间的关系.方法 采集105例腰椎间盘突出症患者静脉血和髓核组织;利用基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱分析对FasL-844T/C基因多态性进行了检测;采用S-P法染色检测FasL在髓核组织中的表达.结果MRI研究发现,与CC基因型携带者相比,携带TT基因型的个体腰椎间盘退变的积分显著增高(P=0.003);与CC基因型携带者相比,TT基因型携带者髓核细胞表达FasL的积分有统计学差异(P=0.048),但CT基因型携带者与CC基因型携带者之间髓核细胞表达FasL的积分无统计学差异(P=0.264);腰椎间盘退变积分和椎间盘髓核组织FasL表达无相关性.结论 FasL-844T/C基因多态性与腰椎间盘突出症患者的椎间盘髓核组织FasL表达存在相关性;腰椎间盘退变积分和椎间盘髓核组织FasL表达无相关性.     

微RNA与椎间盘退变:从机制向临床转化迈进

微RNA(miRNA)具有多向调控性,在椎间盘退变的多种机制中发挥调控作用。国内外对椎间盘退变中miRNA的研究多集中于细胞水平,但建模方式仍存在缺陷,不能完全模拟自然退变进程;而椎间盘退变体内建模多采用雄性大鼠的髓核穿刺抽吸法。通过椎间盘注射慢病毒载体和椎弓根注射干细胞外泌体等方式外源性调控miRNA的表达,可使靶基因在转录后表达水平得到调控,显著延缓椎间盘退变进程,为治疗椎间盘退变提供了新的治疗手段和靶点。但因miRNA可同时引起肿瘤疾病的恶化,临床应用安全性尚待评估。     

正常与退变髓核细胞II型胶原蛋白和番红染色的研究

目的对正常与退变椎间盘髓核细胞（Nucleus pulposus of intervertebraldiSC）II型胶原蛋白免疫荧光染色及番红“O”染色进行比较。方法对正常与退变椎间盘髓核细胞进行番红“O”染色及细胞内II型胶原蛋白行免疫荧光染色。结果（1）免疫荧光染色：退变椎间盘髓核细胞轻度染色,呈类圆形,染色模糊,细胞内仅有极少量荧光颗粒;（2）番红“O”染色：退变盘髓核细胞形态不规则,细胞核染色较淡,形态不规则,细胞突起及胞浆染色不均匀,部分细胞组织结构分解,完整性消失,细胞稀疏,排列混乱,有的可见少量细胞坏死区。结论正常与退变椎间盘髓核细胞比较,在退变的椎间盘中髓核细胞数量减少、部分凋亡,髓核细胞内的Ⅱ型胶原蛋白含量明显减少。     

体外培养人退变髓核组织细胞的活力和表型变化

目的建立人退变髓核组织细胞体外培养体系,探索最佳培养条件,为髓核退变机制研究和组织工程研究筛选种子细胞。方法采用酶消化法分离人退变髓核组织细胞,进行单层培养,通过CellCountingKit-8评估细胞活性,采用免疫细胞化学染色等方法比较不同代次细胞形态结构及软骨样表型和增殖活性。结果成功进行细胞单层培养和鉴定,P1～P3代细胞活性和Ⅱ型胶原的表达有明显降低（P〈0.05）。结论 P1、P2和P3代细胞表型保持符合软骨样细胞特征,能够为髓核退变体外研究和组织工程研究提供种子细胞。     

柚皮苷通过Fas膜受体通路调控髓核细胞凋亡的机制研究

[目的]观察中药骨碎补单体柚皮苷（Naringin）对人退变椎间盘髓核细胞凋亡的影响,为治疗椎间盘退变提供理论依据。[方法]对体外培养的人退变椎间盘髓核细胞利用番红O染色和甲苯胺蓝染色进行鉴定,并对P3代细胞分别用柚皮苷0 g/mL （对照组）、柚皮苷20 g/mL、柚皮苷40 g/mL、柚皮苷80 g/mL的培养基培养人髓核细胞48 h,噻唑蓝（MTT）法选择其抑制人退变椎间盘髓核细胞凋亡的最佳浓度,并用流式细胞仪测定各组细胞凋亡率。实时定量聚合酶链锁反应（qRT-PCR）检测Fas、FasL、Caspase-8基因表达。蛋白免疫印迹法（Western-blot）检测Fas蛋白表达。[结果]MTT法和流式细胞检测均测定20 g/mL柚皮苷为抑制髓核细胞凋亡的最佳浓度（P<0.05）。qRT-PCR检测20 g/mL柚皮苷能够抑制Fas、FasL、Caspase-8 mRNA表达（P<0.05）。Western-blot检测显示20 g/mL柚皮苷能够抑制Fas、FasL、Caspase-8蛋白表达。[结论]柚皮苷可能通过调控Fas/Fasl死亡受体凋亡通路抑制人退变椎间盘髓核细胞凋亡。     

白藜芦醇对大鼠退变腰椎间盘髓核组织形态学的影响

目的观察白藜芦醇对大鼠退变腰椎间盘髓核组织影响的病理改变及超微结构变化。方法将大鼠36只随机分为正常对照组、椎间盘退变组和白藜芦醇药物干预组各12只,应用HE染色光镜观察各组腰椎间盘髓核组织的病理改变,在电镜下对其进行超微结构的观察。结果光镜下可见正常对照组较多的脊索细胞和类软骨细胞增殖活跃,椎间盘退变组髓核的细胞减少,白藜芦醇药物干预组髓核细胞减少较椎间盘退变组程度轻;电镜下正常对照组的椎间盘髓核组织超微结构的病理改变不显著,而椎间盘退变组表现为髓核细胞减少,出现不同程度的退变、坏死,白藜芦醇药物干预组中退变程度明显减轻。结论通过光镜、电镜下观察白藜芦醇对大鼠退变腰椎间盘髓核组织有延缓或抑制作用,可为白藜芦醇预防和治疗椎间盘退变提供相关的实验依据。     

锌指蛋白A20及其相关炎症因子在椎间盘髓核细胞退变前后的表达变化

目的 检测椎间盘髓核细胞退变前后锌指蛋白A20及其相关炎症因子的表达变化.方法 获取我院骨科患者术中切除的椎间盘组织,分为正常组和退变组,采用阿辛蓝染色观察人椎间盘髓核细胞的退变情况,免疫组化观察人椎间盘髓核细胞A20、TNF-α、IL-1β及NF-κB p65蛋白的表达.体外培养胚胎小鼠髓核细胞,分为对照组(只加入等量的PBS)、内毒素(LPS)刺激组和NF-κB抑制组,分别以Real-time PCR检测LPS刺激细胞和加入NF-κB抑制剂后,A20、TNF-α、IL-1β、Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶-4(ADAMST-4)、Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶-5(ADAMST-5)、基质金属蛋白酶-13(MMP-13)的表达变化;Western blot检测A20、TNF-α、IL-1β、ADAMTS4、ADAMTS-5、MMP-13、p65、磷酸化p65(p-p65)的表达变化.结果 退变组髓核细胞数量显著少于正常组,并有明显的聚集现象;退变组髓核细胞中A20、TNF-α、IL-1β、p65蛋白表达明显高于正常组;LPS刺激胚胎小鼠髓核细胞后,LPS刺激组A20、TNF-α、IL-1β、ADAMST-4、ADAMST-5、MMP-13mRNA与蛋白的表达均高于NF-κB抑制组与对照组(P＜0.05),A20、TNF-α、IL-1 β、ADAMTS-4、ADAMTS-5、MMP-13、p65、p-p65蛋白含量也较NF-κB抑制组与对照组显著增高,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 髓核细胞炎症反应与椎间盘退变的发生、发展密切相关,A20可能通过NF-κB信号通路对抑制髓核细胞退变时炎症反应起到关键作用.     

髓核研究的现状难以诠释椎间盘退变之道

最近,《关节炎和风湿病》（Anhrilis Rheum）杂志上刊载的1篇题为“人退变椎间盘髓核细胞中,整合素传导通路的变化”的研究文章引起了我们的关注。我们对该文进行仔细研读后,结合我们在人髓核细胞和椎间盘退变领域的研究,就人髓核细胞的培养,椎间盘退变的分级以及正常椎间盘的界定等方面提出了我们的见解,并就相关问题进行了对比和总结。我们撰写的Letter发表在《Anhrilis Rheum》杂志上。     

种子细胞移植修复髓核治疗椎间盘退行性变研究进展

椎间盘退行性变(intervertebral disc degeneration,IDD)是引起下腰痛的主要原因,它可引起一系列疾病,如腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症和节段性腰椎不稳等。细胞移植治疗是目前实验研究的治疗方法之一。近年将这些种子细胞移植入发生退行性变的椎间盘,可有效增加髓核细胞外基质的形成,干预椎间盘退变的进程,对椎间盘退行性变疾病具有潜在的治疗效果。本文就髓核细胞、软骨细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞和胚胎干细胞等研究进展和干细胞体外诱导方法的研究进展作如下综述。     

TGF-β通路在椎间盘退变分子生物学进程中作用机制的研究进展

椎间盘退变的发生与椎间盘细胞流失、细胞外基质合成与降解失衡和局部炎症反应有密切关联。转化生长因子β（TGF-β）家族在椎间盘退变的分子生物学进程中发挥关键的调控作用,且在椎间盘的形成和发育过程中均发挥重要作用。另外,在退变的椎间盘中,TGF-β呈低水平表达,造成椎间盘组织细胞外基质表达水平降低、椎间盘细胞凋亡加速和椎间盘组织内炎症反应加强等不良反应,进一步加速了椎间盘组织的退变。同时,以TGF-β异常表达为靶点的分子生物治疗策略成为椎间盘退变治疗的新手段。适当激活TGF-β通路可以抑制细胞外基质降解、促进椎间盘细胞增殖并抑制其凋亡,并可以有效抑制椎间盘组织内炎症,起到延缓椎间盘退变发展、恢复椎间盘形态和高度及增加椎间盘组织负重的作用功能。但过度激活TGF-β通路反而会引起髓核细胞老化,加剧椎间盘退变。现回顾TGF-β通路在椎间盘发育和退变过程中的表达情况,并对TGF-β异常表达造成椎间盘退变中的分子生物学机制进行阐述。     

椎间盘髓核退变再生修复研究和临床应用现状

下腰痛是骨科常见的疾病之一,而椎间盘髓核退变是引起下腰痛的主要原因。目前对于椎间盘退变的治疗方式主要是保守治疗和手术治疗,然而这些治疗方法的目的是缓解症状,并非是针对椎间盘退变发生机制的病因治疗。对椎间盘髓核退变发生机制的详细了解有助于开展生物学再生修复。目前,针对髓核退变的分子机制和背景,发展出不同的髓核退变生物学再生修复的方法。文章从生长因子治疗、基因治疗、细胞治疗、组织工程化髓核等方面对髓核退变生物学再生修复进行综述。     

微载体旋转立体培养对成人退变髓核细胞凋亡调控的研究

目的 采用微载体旋转立体培养法对成人退变髓核细胞进行扩增,研究细胞凋亡情况,探讨髓核细胞凋亡在椎间盘退变中的作用。方法 手术切除的退变髓核组织行原代培养,传代后随机进行单层培养和微载体旋转立体培养,采用Annexin-V-PI染色,流式细胞仪定量检测早期细胞凋亡,应用免疫组化方法检测凋亡抑制因子Bcl 2的表达,DeadEndTM比色法检测细胞晚期凋亡情况。结果 流式细胞仪定量检测可见细胞在稳定生长期时,微载体旋转立体培养法较单层培养法髓核细胞的凋亡率低（P<0.05）,在对数生长期两种培养方法无明显差别（P>0.05）。Bcl-2指标及DeathEndTM比色法检测显示在两个时期内,微载体旋转立体培养法培养的细胞凋亡率较低（P<0.05）。结论 微载体旋转立体培养法可较好地降低髓核细胞凋亡率,是一种较有前途的髓核细胞培养方法,为组织工程化椎间盘髓核种子细胞的研究奠定了基础。     

大鼠增龄及颈椎间盘退变过程中髓核形态转化的研究

随着年龄的增加，椎间盘的髓核组织由脊索性髓核逐渐转变为纤维软骨性髓核，但这种转化的规律及其与椎间盘退变的关系仍不清楚。本研究采用成组设计，通过破坏大鼠颈椎后方静力稳定结构制备颈椎间盘退变动物模型，动态观察髓核形态的变化规律及其与椎间盘退变的关系，旨在为制定防治椎间盘退变的策略提供依据。     

人骨髓间充质干细胞与髓核细胞共培养后的类髓核分化效应及其对髓核细胞表型的调节作用

目的探讨人骨髓间充质干细胞分别与正常及退变髓核细胞共培养后的类髓核分化效应及其对髓核细胞表型的调节作用并进行比较。方法取来源于腰椎退变患者以及脊柱侧弯患者的间盘组织,通过改良Pfirrmann法对其退变程度进行分级,进行髓核细胞（NPCs）的分离培养及鉴定,通过术中椎弓根钉道取血,进行骨髓间充质干细胞（BMSCs）的分离培养及鉴定。取传至第3代细胞进行共培养。建立5个培养组：BMSCs单独培养组,退变NPCs单独培养组,正常NPCs单独培养组,BMSCs与退变NPCs共培养组,BMSCs与正常NPCs共培养组。共培养7d后,RT—PCR法检测各组细胞SOX-9、聚集蛋白聚糖Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达。结果相较于BMSCs单独培养组,共培养组BMSCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均有明显增加（P〈0．05）。同时与BMSCs与正常NPCs共培养组相比,BMSCs与退变NPCs共培养组BMSCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均有明显增加（P〈0．05）。与退变NPCs单独培养组相比。共培养组退变NPCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均明显增加（P〈0．01）。与正常NPCs单独培养组相比,共培养组正常NPCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均明显增加（P〈0．01）。结论BMSCs与NPCs共培养时的相互作用能促使BMSCs向类髓核表型分化,较之正常NPCs,退变NPCs与BMSCs共培养时能更明显地促进BMSCs向类髓核表型分化。同时BMSCs对NPCs的调节作用能促进其特征性相关基因表达,与退变NPCs共培养时,这一效应依然明显。     

椎间盘退变的分子治疗研究进展

椎间盘退变主要表现为椎间盘细胞和细胞外基质成分的变化,如髓核细胞由软骨细胞表型转变为纤维软骨细胞表型,细胞外基质中蛋白多糖、水及Ⅱ型胶原蛋白丢失破坏了正常椎间盘和椎体的解剖结构,直接导致