低氧诱导因子1α基因敲除小鼠椎间盘退变与益气化瘀方的干预

背景：低氧诱导因子1α与椎间盘软骨的正常生理及病理情况存在密切的关系,能够维持软骨组织在低氧环境中的正常活性,低氧诱导因子1α基因敲除后,软骨组织无法维持其正常低氧状态,导致软骨组织营养供应障碍,使软骨细胞处于异常缺血缺氧状态,长此以往,软骨组织会发生退变。 目的：观察低氧诱导因子1α条件性基因敲除小鼠椎间盘软骨退变情况,以及中药复方益气化瘀方对减缓低氧诱导因子1α基因敲除小鼠椎间盘软骨退变的作用。 方法：①将杂交繁殖获得同窝的低氧诱导因子1α^+/+对照小鼠和低氧诱导因子1α基因敲除小鼠,分别分为为2.5月龄组和4.5月龄组(n=6)。分别在2.5、4.5月龄处死相应小鼠,取L_4-6腰椎进行藏红固绿、苏木精-伊红染色及免疫组化相关指标染色及分析。②取12只0.5月龄低氧诱导因子1α基因敲除小鼠随机均分为生理盐水组和益气化瘀方组。灌胃给药2个月后,取两组小鼠的L_4-6椎间盘进行藏红固绿、苏木精-伊红染色及免疫组化相关指标染色及分析。 结果与结论：①低氧诱导因子1α^-/-小鼠：2.5月龄组椎间盘软骨组织出现破损和骨化,细胞分布不均匀,软骨细胞减少,椎间盘软骨中Ⅱ型胶原和Sox9表达降低,X型胶原、基质金属蛋白酶13表达增加;4.5月龄组椎间盘软骨损伤更加严重,Ⅱ型胶原蛋白与Sox9表达进一步降低, X型胶原、基质金属蛋白酶13表达进一步上升。②与生理盐水组比较,益气化瘀方干预后苏木精-伊红染色和藏红固绿染色显示软骨骨化和缺损减轻,软骨细胞数目较多,分布较均匀。与生理盐水组比较,益气化瘀方组椎间盘软骨中Ⅱ型胶原和Sox9的表达升高,X型胶原、基质金属蛋白酶13表达减少。说明低氧诱导因子1α基因敲除小鼠出现了椎间盘软骨退变,并且这种退变随着小鼠增龄而加重;益气化瘀方可以减轻低氧诱导因子1α基因敲除小鼠的椎间盘软骨退变。     

腰椎间盘退变对软骨终板生物力学特性影响的有限元分析

目的　研究腰椎终板不同位点的压应力分布规律,分析腰椎间盘退变对软骨终板压应力的影响。 方法　选取一青壮年男性新鲜尸体的腰椎运动节段标本,螺旋CT机对腰椎运动节段进行连续CT扫描,利用有限元分析方法,建立L4/5运动节段有限元分析模型,在此基础上建立椎间盘退变模型。模拟椎间盘正常状态和椎间盘退变状态,在L4、L5椎体终板上选择具有代表性的结点,分别代表椎体终板正中部、左右侧边缘、后中部和前中部,对上下软骨终板压应力分布进行有限元分析。 结果　椎间盘退变组较正常组的终板压应力均显著增大,上下终板在轴向加载、前屈、后伸、左旋和右旋加载时椎间盘退变组较正常状态时应力分布均显著增大,具有统计学意义（P<0.05）。 结论　腰椎椎间盘退变因素对终板的应力分布有明显影响, 随着椎间盘退变,椎间盘软骨终板应力显著增大。     

制作兔腰椎终板下缺血模型 MRI与病理学变化验证的可行性

背景:目前的椎间盘退变动物模型主要通过改变椎间盘生物力学环境、损伤椎间盘自身结构以及应用基因技术改变动物的遗传性状等诱发退变,但这些方法均为外界人为因素直接作用于椎间盘,与椎间盘退变的自然病程差别较大。目的:评价经皮穿刺兔腰椎终板下椎体注射平阳霉素制作椎体终板下缺血模型的可行性。方法:选取新西兰大白兔46只,每兔设L5为实验组、L4为对照组。穿刺腰椎终板下椎体,L5注射平阳霉素(2g/L)1mL,,L4注射生理盐水1mL。其中4只兔子术前行腰动脉造影。术后第1,2,3,4,5周,2个月及3个月随机选取6只行MRI检查,并取病理送检。测量对比第4周实验组MRI与病理切片的缺血面积。结果与结论:对照组MRI和病理学检查均无特异性变化,实验组MRI第1,2周变化不明显,第3周出现FST1WI低信号,T2WI及FST2WI呈稍高信号,第4周信号变化更明显;实验组病理第1,2周无特异性变化;第3,4周骨小梁排列杂乱,骨细胞逐渐减少,椎体骨髓内血细胞减少,脂肪细胞增多融合,终板软骨细胞减少、结构紊乱,纤维环及髓核无明显变化;第5周出现椎间盘退变表现;第2,3个月终板下椎体缺血持续存在、椎间盘退变更加明显。实验组第4周MRI与病理切片缺血面积之间有显著正相关性(r=0.965,P0.001)。结果证实,采用经皮穿刺终板下椎体注射平阳霉素的方法可成功制作兔腰椎终板下缺血动物模型,具有创伤小、操作简便、重复性好和成功率高的特点。该模型是研究腰椎及椎间盘退变较理想的一种动物模型。     

针刺损伤兔椎间盘退变模型组织病理变化及软骨样细胞的迁移规律**☆

背景：兔椎间盘退变模型间盘退变表现为随时间进展脊索细胞将被软骨样细胞逐渐替代,但兔针刺纤维环间盘退变模型中软骨样细胞的来源和移行规律尚不明确。 目的：观察针刺兔纤维环间盘退变模型椎间盘病理变化过程,并初步探讨软骨样细胞来源及移行规律。 方法：将24只新西兰大白兔随机分为手术组与假手术组。手术组使用16 G穿刺针针刺L2/L3、L3/L4、L4/L5及L5/L6椎间盘纤维环,假手术组暴露至相同椎间盘前方后冲洗闭合伤口。 结果与结论：针刺损伤椎间盘退变过程中的软骨样细胞来源于终板。在髓核与上下终板交界处,软骨细胞脱离终板成串向髓核中心迁移;在髓核与内层纤维环交界处,软骨细胞沿纤维走行迁移并随之向皱缩的髓核边缘迁移。椎间盘退变过程中非钙化层逐渐变薄,非钙化层/钙化层比值逐渐降低。 关键词：椎间盘退变;软骨细胞;软骨终板;纤维环穿刺;新西兰大白兔  doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.018     

PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在力学失衡诱导终板软骨退变中的作用

目的 检测脊柱失稳诱导终板软骨退变模型大鼠中线粒体自噬水平的变化,探讨PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在终板软骨以及椎间盘退变中的作用。方法 通过手术切除大鼠L2～L5棘上、棘间韧带,咬除L2～L5两侧关节突,构建大鼠脊柱失稳模型。18只SD大鼠分为正常组、退变组及羰基氰化物3-氯苯腙（CCCP）组,每组6只。正常组大鼠无特殊处理,退变组大鼠构建大鼠脊柱失稳模型,CCCP组大鼠在构建大鼠脊柱失稳模型后于椎间盘注射5μL CCCP (10μmol/L)。利用HE染色观察终板软骨及椎间盘形态变化,番红-固绿染色观察终板软骨细胞外基质变化。RT-PCR检测各组大鼠终板软骨组织中Ⅱ型胶原（COL-2A）、蛋白聚糖（ACAN）、PINK1、Parkin mRNA表达水平;Western blot检测COL-2A、ACAN、PINK1、Parkin及线粒体膜蛋白Tomm20、Timm23蛋白表达水平变化。结果 与正常组比较,退变组大鼠椎间盘髓核破坏明显,终板软骨细胞外基质分泌减少;CCCP组大鼠椎间盘结构较完整,终板软骨细胞外基质分泌较退变组明显增多。与正常组比较,退变组大鼠终板软骨组织C...     

转化生长因子β1注射退变椎间盘内软骨终板的组织形态变化

背景：椎间失稳能导致软骨终板的退变,是椎间盘退变发病机制中的基础环节。 目的：观察退变椎间盘内注射转化生长因子β1后,椎间盘软骨终板的组织形态学变化。 方法：将日本大耳白兔随机分为对照组、预防组和治疗组。所有兔均建立L5~6,L6~7椎间失稳模型。预防组在完成椎间失稳建模后立即于损伤侧L5~6,L6~7椎间盘内注射转化生长因子β1,治疗组于椎间失稳建模后3个月行相同方法注射转化生长因子β1。 结果与结论：建模后3,6个月,预防组较对照组软骨终板软骨细胞分布均匀,潮线清晰。Mankin评分降低(P < 0.05)。建模后第6个月治疗组较对照组软骨终板表层光滑,细胞排列均匀,潮线清晰,染色均匀,Mankin评分降低(P < 0.05)。结果证实,在兔椎间盘内注射转化生长因子β1可延缓椎间盘软骨终板的退变。     

β-连环素在人颈椎终板软骨中的表达及其意义

目的:观察β-连环素在人颈椎椎体终板软骨中的表达变化,探讨其与终板软骨退变的关系及意义.方法:选取2011年9月至2012年3月间住院接受颈前路椎体次全切手术的颈椎终板软骨标本,分为退变组(28例)和对照组(10例),运用RT-PCR和western-blot法检测终板软骨组织中β-连环素、蛋白多糖、Ⅱ型胶原及Sox9基因的表达.结果:退变组和对照组均可检测到β-连环素的表达,而退变组β-连环素表达量明显高于对照组(P＜0.01),蛋白多糖、Ⅱ型胶原及Sox9基因表达量明显低于对照组(P＜0.01).结论:人退变颈椎终板软骨组织内β-连环素表达明显升高,提示其与椎体终板软骨退变存在重要关系.     

IL-1β诱导小鼠椎间盘软骨终板细胞炎性退变的细胞模型研究

目的通过IL-1β体外诱导小鼠椎间盘软骨终板细胞建立退变细胞模型,并研究其作用机制。方法 10 ng/ml IL-1β诱导小鼠椎间盘软骨终板细胞24 h后,用cck-8法检测不同时间点IL-1β对软骨终板细胞增殖作用的影响,透射电镜观察细胞退变情况,细胞免疫荧光和Western blot检测细胞退变相关蛋白表达。结果诱导组细胞较正常组细胞增殖减慢,细胞肥大化比例增加,出现线粒体肿胀、核扭曲、染色质边集,染色质及胞质松散等细胞坏死及凋亡表现,且colⅡ、Aggrecan表达下降,colⅩ、MMP-1、MMP-3、MMP-13、TIMP-1表达增加。结论 IL-1β可诱导软骨终板细胞发生退变。     

软骨终板干细胞动物体内成骨/软骨的初步研究

目的观察软骨终板干细胞在动物体内成骨/软骨的能力。方法临床获取腰椎退变椎间盘软骨终板,采用琼脂糖筛选软骨终板干细胞后进行传代扩增,扩增后的软骨终板干细胞与羟基磷灰石复合后植入裸鼠皮下,7周后处死裸鼠取出复合物,分别进行特殊染色和免疫组化染色分析。同时,将扩增的干细胞注入兔子退变椎间盘中,16周后行MRI检测,观察退变椎间盘修复情况。结果软骨终板干细胞羟基磷灰石复合物切片经甲苯胺蓝染色后有异染性,提示有软骨基质形成;同时Mallory染色显示羟基磷灰石空隙中有蓝染存在,说明有成熟的骨基质形成。免疫组织化学结果提示,所形成的基质主要为Ⅰ型和Ⅹ型胶原,同时有少量Ⅱ型胶原表达。MRI结果提示植入退变椎间盘的终板干细胞在动物体内可以分化为类软骨样细胞,从而修复退变椎间盘。结论软骨终板干细胞可以在动物体内向成骨/软骨方向分化。     

软骨终板与椎间盘退变的相关性研究进展

椎体软骨终板(vertebral endplate)为椎体上下缘表面的一层薄的透明软骨,其不仅同椎体的纵向生长密切相关,而且椎体软骨终板通路是椎间盘营养供应的主要途径,对维持脊柱的正常生理功能具有非常重要的作用[1].当椎间盘发生病理变化时,椎体软骨终板必然会发生相应的变化.现就软骨终板的结构生理功能及其与椎间盘退变的关系做一综述.     

椎间盘突出患者椎间盘Fas基因的表达

背景：临床中发现腰椎间盘突出症常在一个家族中多人甚至全部发病,而且发病的部位、原因、症状基本一致,这表明基因在该种病症中扮演着重要的角色。 目的：分析家族性腰椎椎间盘突出症患者椎间盘内Fas凋亡基因表达的特点。 方法：用半定量RT-PCR方法检测15例家族性腰椎椎间盘突出患者、21例普通椎间盘突出患者、5例新鲜尸体椎间盘的软骨终板和髓核组织中Fas基因的表达情况。 结果与结论：家族性椎间盘突出与普通椎间盘突出患者终板内Fas基因的表达均高于新鲜尸体椎间盘终板内Fas基因的表达,差异有显著性意义(P < 0.05),家族性椎间盘突出与普通椎间盘突出患者终板内Fas基因的表达差异无显著性意义(P > 0.05)。家族性椎间盘突出患者髓核内Fas基因表达与普通椎间盘突出患者、新鲜尸体髓核内Fas基因表达相比较,差异无显著性意义(P > 0.05)。结果可见家族性椎间盘终板中Fas基因的表达增加可能是继发性的,可以通过阻止终板退变来达到阻止椎间盘退变的目的。     

软骨终板形态与椎间盘退变的相关性

背景：以往研究证明多种内环境因素共同作用引发椎间盘退变,最重要的机制为椎间盘软骨终板的退变。 目的：分析椎间盘退变与终板形态的关系。 方法：回顾性分析62例因椎间盘源性慢性下腰痛和79例因髓核脱出致神经根性症状患者的腰椎MRI正中矢状位图像资料。根据腰椎MRI正中矢状位T1W1图像确定终板形态,T2W1图像确定椎间盘退变程度分级。 结果与结论：平坦型和不规则型终板最常见于椎间盘退变人群下腰椎,L5/S1平坦型最多见。髓核脱出组与椎间盘源性慢性下腰痛组中凹陷型终板椎间盘退变程度均较平坦型、不规则型低,平坦型终板椎间盘退变程度较不规则型低(P < 0.01)。两组间凹陷型与不规则型终板椎间盘退变程度差异无显著性意义,髓核脱出组平坦型椎间盘退变程度较椎间盘源性慢性下腰痛组高(P < 0.05)。提示随着椎间盘退变程度的加重,软骨终板形态有由凹陷型向平坦型、不规则型依次转变的趋势。     

Visualization of intervertebral disc degeneration in a cadaveric human lumbar spine using microcomputed tomography

Gross features of disc degeneration (DD) that are associated with back pain include tears in the anulus fibrosus, structural changes of the endplates, and a collapse of the anulus. The aim of this study is the detailed visualization and microstructural characterization of DD using microcomputed tomography (μCT) and a dedicated image post-processing pipeline. In detail, we investigate a cadaveric spine that shows both types of DD between L1 and L2 and between L2 and L3, respectively. The lumbar spine was obtained from a male donor aged 74 years. The complete specimen was scanned using μCT with an isometric voxel size of 93 μm. Subsequently, regions of interest (ROI) were prepared featuring each complete intervertebral disc including the adjacent endplates. ROIs were then additionally scanned with a voxel size of 35 μm and by means of magnetic resonance imaging. The collapsed endplate of the superior L2 showed explicit signs of an endplate-driven degeneration, including bony endplate failures. In contrast, the intervertebral disc between L2 and L3 showed indications of an annulus-driven DD including severe disc height loss and concentric tears. Using μCT we were able to visualize and quantify bone and cartilage features in DD. We showed that in both cases a suite of structural changes accompanies cartilage degeneration, including microstructural bony adaptions to counteract changes in the biomechanical loading regimen.     

兔椎间盘退变模型建立及骨形态发生蛋白7的表达

背景：骨形态发生蛋白7可以促进椎间盘组织合成细胞外基质。 目的：观察椎间盘退变兔模型骨形态发生蛋白7的表达。 方法：新西兰大白兔采用髓核抽吸法建立椎间盘退变动物模型,对照组暴露相应椎间隙后不进行任何干预。建模成功后,连续核磁共振观察椎间盘变化,12周后生化分析椎间盘中蛋白多糖含量,同时免疫组织化学检测退变的椎间盘组织中Ⅱ型胶原和骨形态发生蛋白7的表达。 结果与结论：建模后2周,核磁共振发现模型兔椎间盘开始退变,出现椎间隙狭窄,T2像上椎间盘信号强度减弱。建模后12周,模型兔椎间隙高度、T2信号强度、蛋白多糖含量、Ⅱ型胶原和骨形态发生蛋白7的表达均低于对照组(P < 0.05)。结果证实,实验采用髓核抽吸法成功建立了退变椎间盘兔模型,其退变的椎间盘组织中骨形态发生蛋白7的表达下降。     

关节突植骨融合联合竖脊肌离断建立邻近椎间盘退行性变动物模型的初步研究

目的研究关节突植骨融合联合竖脊肌离断的方法建立邻近椎间盘退行性变动物模型可行性。方法选用日本大耳白兔24只,3个月龄,雌雄不限,体质量（2．5±0．5）kg,随机平均分成2组。实验组切除L3-4、L4-5、L5-6。双侧关节突并原位进行植骨,同时横断L1水平双侧竖脊肌;对照组只切开皮肤即缝合。术后2个月和6个月,从形态学和影像学（三维CT重建和MRI、观察腰椎融合情况和邻近椎间盘退行性变情况。结果实验组术后2个月时,L3-6。椎体关节突处骨赘增生．腰椎活动受限,腰椎后结构发生融合;6个月时,L2-3,椎间盘高度降低,含水量减少,组织学提示纤维环排列不规整并出现裂隙．发生退行性改变.对照组未见明显变化。结论应用破坏腰椎关节突并植骨联合切断双侧竖脊肌的方法,可以建立腰椎后结构融合导致邻近椎间盘退行性变的实验动物模型．为研究邻近椎间盘退行性变的发生机制奠定研究基础。     

骨形态发生蛋白2对退变椎间盘组织学和Ⅰ，Ⅱ型胶原的影响

背景：研究表明,退变椎间盘细胞外基质的主要变化是Ⅱ型胶原和蛋白多糖含量的减少和Ⅰ型胶原含量的增加。 目的：观察腺相关病毒介导的骨形态发生蛋白2基因(AAV-BMP-2)对兔退变腰椎间盘内髓核Ⅰ,Ⅱ型胶原的影响。 方法：将12只新西兰大白兔L2-3,L3-4,L4-5,L5-6椎间盘针刺制造退变模型后随机分为3组,每组4只。其中AAV-BMP-2组兔椎间盘注射AAV-BMP-2,AAV组兔椎间盘注射不携带目的基因的空载体,生理盐水组兔椎间盘注射生理盐水,注射后第8周处死动物取其相应的椎间盘常规石蜡包埋,组织切片,以苏木精-伊红染色观察其髓核组织学变化,免疫组织化学法检测髓核组织Ⅰ型、Ⅱ型胶原表达并进行半定量分析。 结果与结论：普通苏木精-伊红染色结果显示AAV-BMP-2组椎间盘内髓核细胞数目较多,呈单个或者簇状分布,髓核结构清晰,无纤维样组织填充。而AAV组和生理盐水组的组织结构相似,髓核内细胞数目少,髓核皱缩干瘪,细胞间为纤维样组织填充且排列紊乱。免疫组织化学染色显示：AAV-BMP-2组椎间盘髓核内Ⅱ型胶原的表达均高于AAV组和生理盐水组(P < 0.05);AAV-BMP-2组椎间盘髓核内Ⅰ型胶原的表达均低于AAV组和生理盐水组(P < 0.05)。结果说明,体内转染AAV-BMP-2能抑制椎间盘髓核细胞表达Ⅰ型胶原,促进椎间盘髓核细胞表达合成Ⅱ型胶原,提示维持椎间盘内胶原的含量、种类,可维持椎间盘内组织学的结构和形态,稳定髓核细胞生长环境,延缓椎间盘的退变。