长链非编码RNA调控椎间盘退变的研究进展

椎间盘退变(IDD)是导致腰痛的主要原因,目前在细胞和分子水平寻找IDD的机制得到了较多关注。已有研究报道长链非编码RNA(lncRNA)影响IDD的病理过程。本文综述了lncRNA对髓核细胞增殖、凋亡、衰老、自噬等方面的调控,总结了调控椎间盘内细胞增殖、凋亡和ECM合成与降解的lncRNA及相关靶基因或通路。值得注意的是,有的lncRNA不充当竞争内源性RNA(ceRNA),而是直接结合稳定相关微小RNA(miRNA),增强其miRNA表达从而调控IDD。此外,目前的研究主要报道的是lncRNA对椎间盘内髓核的调控,未来可进一步探究lncRNA对软骨终板和纤维环的调控,为lncRNA调控IDD提供更多的理论支持和依据。     

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...     

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     

自噬基因在骨关节炎软骨细胞凋亡过程中的保护和平衡效应

背景：软骨细胞在低营养供给下可发生细胞自噬,细胞自噬和细胞坏死、凋亡不同,可以使软骨细胞在营养供给不足时,能够存活下来,可能是软骨细胞自身的重要保护机制之一。 目的：综合阐述自噬基因保护关节软骨及抑制骨关节炎等方面的机制和作用。 方法：应用计算机检索中国知网、万方数据库及PubMed数据库2000年1月至2015年1月关于自噬基因与骨关节炎的相关研究的文章,中文检索词为“自噬基因、骨关节炎、关节软骨、软骨细胞”,英文检索词为“autophagy、osteoarthritis、beclin1、LC3”。选择自噬基因与骨关节炎的相关文章,初检得到269余篇文献,根据纳入标准选择其中的38篇进行综述。  结果与结论：软骨细胞的损伤凋亡是软骨退变的主要机制,不予控制,就可能会进一步发展为骨性关节炎。细胞的损伤凋亡是软骨退变的重要机制之一,因此防止软骨细胞的损伤凋亡,可能有利于损伤软骨的修复,以此来缓解骨关节炎的病情发展。自噬现象能够抑制受损软骨细胞凋亡,发现其可将改变传统治疗骨关节炎的局限,但目前自噬基因与骨关节炎相关的研究还处于初级阶段,特别是对自噬途径在软骨中如何被诱导,如何进行信号转导,如何对软骨细胞生存产生影响等方面的认识还不够全面,有待进一步的研究。     

椎间盘退变发生机理的研究进展

生物力学因素是椎间盘退变的最重要的病理因子。异常的应力可直接引起椎间盘的破坏 ,更重要的是影响髓核、纤维环、软骨终板的细胞生物学性质 ,通过炎症机制引起椎间盘结构的退变 ;髓核自身免疫机制可能参与了髓核封闭结构破坏后的继发变过程。     

外泌体miRNA参与脊柱关节退行性疾病修复的机制

背景：脊柱关节退行性病变主要包括椎间盘退行性病变和骨关节炎,近年来利用外泌体miRNA通过促进细胞的自噬和增殖、迁移等治疗脊柱关节退行性病变已成为具有前景的新兴治疗手段。目的：综述外泌体miRNA在椎间盘退行性病变和骨关节炎的疾病发展、诊断及治疗机制的研究进展。方法：第一作者以“Intervertebral disc degeneration,Osteoarthritis,Exosomes,miRNA,Autophagy,Extracellular matrix,Apoptosis,Cell proliferation,Pyroptosis,Biomarkers,Mechanistic pathways”为检索词检索PubMed数据库,最终纳入133篇英文文献进行归纳总结。结果与结论：(1)外泌体miRNA治疗脊柱关节退行性疾病的主要作用机制是通过促进自噬和细胞的迁移和增殖,抑制细胞外基质降解、细胞凋亡、细胞焦亡及炎症反应等多个方面发挥对脊柱关节退行性疾病的治疗作用,并且同一外泌体miRNA能够参与同一疾病的不同生理病理过程;(2)Wnt/β-catenin途径、mTOR、NLRP3、...     

大鼠颈椎间盘老化及退变过程中髓核形态变化规律的实验研究

目的：研究颈椎间盘自然老化及退变过程中髓核软骨样细胞的来源和脊索性髓核向纤维软骨性髓核转化的规律及其与颈椎间盘退变的关系。方法：4周龄SD大鼠76只，随机分成两组。实验组40只大鼠通过截除前肢制备双后肢大鼠颈椎间盘退变的动物模型，按术后3、6、9、12个月4个时间段分组，每组10只；对照组36只大鼠未予处置，按实验开始后4、8、12、16个月分4组，每组9只。制备C4-5，C5-6和C6-7椎间盘中矢状面组织学切片，行HE、番红-O染色，研究观察不同老化及退变程度颈椎间盘髓核中软骨样细胞的起源和脊索性髓核向纤维软骨性髓核转化的规律。结果：随着颈椎间盘的不断老化，终板的软骨细胞向髓核迁移，脊索性髓核向心性皱缩并最终完全被纤维软骨性髓核取代，在此过程中，软骨终板的厚度逐渐变薄，进而出现缺损或断裂；在颈椎间盘退变的过程中，这一转化完成的更快、更早。结论：髓核中的软骨样细胞由终板的软骨细胞迁移而来，通过向心性的产生和沉积胶原纤维，脊索性髓核逐渐被纤维软骨性髓核替代，这一过程既是颈椎间盘成熟和老化的自然环节也可能是颈椎间盘退变的启动环节。     

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。     

糖尿病与椎间盘退变：对其结构、细胞凋亡、终板供血及细胞外基质的影响

背景：糖尿病作为一种全身代谢性疾病,不但会引起碳水化合物以及脂肪、蛋白质代谢的紊乱,同时极易发生周围微血管的病变,影响包括椎间盘在内的全身多器官组织的营养代谢过程。目的：综述近年来国内外关于糖尿病对椎间盘退变的影响的研究进展。方法：应用计算机由第一作者在PubMed数据库和中国知网CNKI数据库,以“intervertebral disc,degeneration,diabetes mellitus”为英文检索词,以“椎间盘,退变,糖尿病”为中文检索词,在1981年1月至2014年1月间共检索到8 414篇相关文献,排除重复研究,共34篇文献符合纳入标准。结果与结论：有关糖尿病慢性并发症的发病机制极为复杂,细胞凋亡是近年来关注的又一热点,研究证明高血糖为椎间盘细胞凋亡的诱导因素之一。糖尿病易引起全身的微小血管病变,因此也极有可能引起椎体终板内血管芽收缩,造成局部血流降低或中断,继而沿终板途径运输的营养物质减少,最终导致椎间盘营养障碍,从而引起椎间盘的退变。椎间盘细胞外基质的减少是椎间盘退变的主要原因。关于糖尿病对椎间盘退变影响的机制尚未清楚,尚需更进一步的研究加以阐述和证实。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

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。     

X射线引导建立大鼠椎间盘退变模型

背景:目前国内外对于椎间盘退变的造模方法较多,但存在定位不精准问题.目的:对比X射线引导下与非X射线引导下建立大鼠椎间盘退变模型的效果.方法:取9只成年SD大鼠,按照随机数字表法分3组,每组3只,空白组不进行任何操作;对照组手动定位尾椎Co6/7椎间盘,用注射器针头进行垂直穿刺,并均匀缓慢注入无水乙醇,建立椎间盘退变模...     

Molecular immunotherapy might shed a light on the treatment strategies for disc degeneration and herniation

Despite surgical discectomy is one of the most effective treatments for intervertebral disc degeneration and lumbar disc herniation, a number of patients still complain of reserved low back pain, sciatica and numbness post-operatively with decreased life quality. Sciatica in patients with disc herniation is not only due to mechanical compression from herniated nucleus pulposus, but chemical and immunity agents. The intervertebral disc is composed of annulus fibrosus in the wedge and gelatinous nucleus pulposus in the centre with cartilage endplate sandwiched. Similar to other immune privilege organs, human intervertebral disc is one of the biggest avascular structures with FasL expression. Moreover, FasL–Fas and TRAIL death pathways might play roles in the machinery of immune privilege of the disc. We found that down-regulated miR-155 promotes Fas-mediated apoptosis in disc degeneration. Furthermore, once exposed to human immune system, nucleus pulposus can activate multiple specific and non-specific immune responses with cellular and fluid immune cells and molecules involved. Taken together, we hypothesize that a combined molecular immunotherapy with local and systemic immunity regulators might shed a novel light on the treatment strategies for disc degeneration and herniation.     

磁共振动态增强扫描成年山羊腰椎髓核：定量观察椎间盘的强化程度及营养状态

背景：营养物质的减少是诸多因素导致椎间盘退变的最终途径。许多研究表明椎间盘的营养主要通过终板途径,终板的退变与椎间盘退变也有着密切的关系。MRI动态增强扫描作为一种无创、简单、可重复的方法,逐渐被用于分析椎间盘的营养机制。 目的：观察成年山羊腰椎髓核的MRI动态增强扫描特点。 方法：选取健康成年山羊8只,体质量分别为38 kg及50 kg,共纳入32个腰椎髓核。行腰椎间盘常规矢状位T1-TSE-SPIR、T2WI-TSE-SPAIR和MRI动态增强扫描,观察髓核图像的信号特点,测量增强前及增强后0 min,5 min,10 min,30 min,1 h,1.5 h,2 h,2.5 h,3 h,3.5 h,4 h的髓核信号强度值,分析髓核时间-增强率曲线及峰值时间。 结果与结论：32个髓核在10 min内未见明显的强化,在30 min后开始上升,在3.5 h到达最高值,并处于平台期;4 h内未见明显的下降。提示正常成年山羊腰椎髓核的MRI动态增强扫描曲线具有一定的特征性,观察其MRI动态增强扫描曲线有利于进一步阐明髓核的营养机制。     

Inhibition of vertebral endplate perfusion results in decreased intervertebral disc intranuclear diffusive transport

Impaired nutrition of the intervertebral disc has been hypothesized to be one of the causes of disc degeneration. However, no causal relationship between decreased endplate perfusion and limited nutrient transport has been demonstrated to support this pathogenic mechanism. To determine the importance of endplate perfusion on solute diffusion into the nucleus pulposus and to show causality of endplate perfusion on intranuclear diffusion in large animal lumbar intervertebral discs, diffusive transport into ovine lumbar intervertebral discs was evaluated after inhibiting adjacent vertebral endplate perfusion. Partial perfusion blocks were created in vertebrae close and parallel to both endplates of lumbar discs of anaesthetized sheep. To assess diffusivity of small molecules through the endplate, N2O was introduced into the inhalation gas mixture and concentrations of intranuclear N2O were measured for 35 min thereafter. Post mortem, procion red was infused through the spinal vasculature and perfusion through the endplate was assessed by quantifying the density of dye-perfused endplate vascular buds in histology sections. Perfusion of the endplates overlying the nucleus pulposus was inhibited by almost 50% in the partially blocked discs relative to the control discs. There was also a nine-fold decreased transport rate of intranuclear N2O in partially blocked discs compared with control discs. The density of perfused endplate vascular buds correlated significantly to the amount of transported intranuclear N2O (r2 = 0.52, P = 0.008). The vertebral endplate was demonstrated to be the main route of intravascular solute transport into the nucleus pulposus of intervertebral discs, and inhibition of endplate perfusion can cause inhibited solute transport into the disc intranuclear tissue.     

骨保护素基因敲除小鼠腰椎间盘退变与腰椎骨质疏松

背景：骨保护素基因敲除小鼠已被证明会表现出明显的骨质疏松及骨关节炎表型。 目的：观察骨保护素基因敲除小鼠随年龄增长腰椎间盘退变和骨质疏松的动态变化关系。 方法：分别取出生后4,8,12周的骨保护素基因敲除纯合子小鼠及正常对照组小鼠的L3椎体和L4/5椎间盘,运用Micro-CT检测L3椎体松质骨微结构指标;用苏木精-伊红染色法观察L4/5椎间盘形态学,测量椎间盘及软骨终板高度。 结果与结论：骨保护素基因敲除纯合子小鼠组L3椎体骨小梁数量、骨小梁厚度、骨体积分数较正常组均明显下降(P < 0.05),而骨小梁分离度、结构模型指数较正常小鼠增高(P < 0.05)。8周及12周的骨保护素基因敲除纯合子小鼠的L4/5椎间盘软骨终板出现退变征象,软骨终板排列不规则,并有骨髓腔组织进入软骨终板及外层纤维环。提示骨保护素基因在维持椎间盘正常的结构和功能方面起到重要作用,骨保护素基因缺失后可导致椎间盘退变和椎体骨质疏松。     

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。     

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     

多次胶原酶消化法培养小鼠椎间盘髓核细胞

背景：椎间盘为无血运组织,椎间盘髓核细胞为分化终末细胞,细胞增殖能力较差,体外培养难度较大。 目的：探索小鼠椎间盘髓核细胞体外分离培养的方法。 方法：取小鼠椎间盘髓核组织,使用多次胶原酶消化的方法,分离培养髓核组织细胞,接种,传代,取第2代细胞,分别采用免疫细胞化学和RT-PCR方法检测椎间盘髓核细胞特征性分泌物Ⅱ型胶原和聚合蛋白的分泌量及mRNA的表达,并与软骨细胞,成骨细胞及成纤维细胞进行比较。 结果与结论：椎间盘髓核细胞贴壁后呈现软骨细胞的形态;Ⅱ型胶原和聚合蛋白染色均为阳性;Ⅱ型胶原和聚合蛋白mRNA表达与软骨细胞相同,与成纤维细胞和成骨细胞存在明显差别。说明多次胶原酶消化的方法可以获得大量纯净的椎间盘髓核细胞,性状稳定。