影像学定量评估腰椎间盘退变的研究进展

腰痛是临床上最为常见的疾患之一,常反复发作,严重影响患者的生活质量[1]。椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)是引起腰痛最常见的病因[1~3]。IDD在早期干预治疗效果最佳,当椎间盘退变程度较重时,椎间盘修复的可能性极低[2、4]。常规影像学检查难以对IDD早期进行检测和定量评估[4~6]。在一些关于IDD再生修复治疗的新手段的临床研究中,多以患者的疼痛改善、椎旁肌肉肌电信号、椎间盘高度、髓核视觉信号改变等作为疗效评估指标[2、7]。这些指标无法直接定量反映退变椎间盘内细胞外基质的增减,难以准确客观地说明退变椎间盘的再生修复情况。

杨梅素调节Wnt/β-catenin信号通路对腰椎间盘突出症大鼠椎间盘退变的影响

目的:探究杨梅素(MYR)调节Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路对腰椎间盘突出症(LDH)大鼠椎间盘退变的影响。方法:将大鼠随机分为Sham组、LDH组、MYR组、MYR+LiCl组(Wnt/β-catenin信号通路激活剂),每组12只,除Sham组外采用自体髓核移植法复制LDH大鼠模型,造模成功后进行药物干预,每天1次,持续28d。von Frey Hair纤维丝、辐射热痛觉测分析大鼠疼痛敏化行为;ELISA法检测血清肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)水平;HE染色法观察椎间盘组织病理变化;TUNEL染色法测定髓核细胞凋亡;免疫组化检测大鼠椎间盘组织中基质金属蛋白酶(MMP)13表达;Western blot分别检测Wnt/β-catenin信号通路蛋白表达。结果:与Sham组比较,LDH组大鼠髓核细胞皱缩、排列不规则,数量减少,纤维环破裂,MWT与TWL降低,TNF-α、IL-1β含量、椎间盘组织病理评分、髓核细胞凋亡率、MMP13、Wnt3a、β-catenin表达升高(P<0.05);与LDH组比较,MYR组髓核细胞形态、纤维环结构显著改善,大鼠MWT与TWL升高,TNF-α、IL-1β含量、椎间盘组织病理评分、髓核细胞凋亡率、MMP13、Wnt3a、β-catenin表达降低(P<0.05);Wnt/β-catenin信号通路激活剂LiCl可升高血清炎症因子水平,促进髓核细胞凋亡,加重椎间盘组织病理损伤,减弱了MYR对LDH大鼠椎间盘退变的延缓作用(P<0.05)。结论:MYR可能通过抑制Wnt/β-catenin信号通路的激活,降低炎症反应,减少髓核细胞凋亡,从而改善LDH大鼠的椎间盘退变。

铁死亡与椎间盘退变关系的研究进展

细胞死亡贯穿人体生长发育、动态平衡和疾病发生发展的各个阶段,它同自然界生命体的生长凋亡一样,是正常的生命现象。最初,生物学家把细胞的死亡按生理和病理的不同分为两种死亡方式即主动有序的程序性死亡(如细胞凋亡)和受到强烈理化或生物因素作用引起的细胞无序性死亡(如细胞坏死)[1]。随着科学技术的不断进步,近年来又发现了3种新的可受调控的程序性细胞死亡方式:细胞自噬、细胞焦亡与铁死亡[2]。

颈椎矢状面平衡参数与颈椎间盘退变的相关性

目的探讨颈椎矢状面平衡参数与颈椎间盘退变程度的相关性。方法在150例颈椎病患者的颈椎侧位X线片上测量C_(2~7)椎间盘节段的退变程度以及颈椎矢状面平衡参数[C_(2~7)Cobb角、C_(0~7)Cobb角、C_(2~7)矢状面垂直距离(C_(2~7)SVA)、T_(1)倾斜角(T_(1)S)及T_(1)S-C_(2~7)Cobb角],分析颈椎间盘退变程度与性别、年龄及颈椎矢状面平衡参数的相关性。根据C_(2~7)椎间盘退变程度分为A组(退变程度较轻,总评分<3分,56例)和B组(退变程度较重,总评分≥3分,94例),比较两组矢状面平衡参数的差异及组内参数之间的相关性。结果C_(2~7)椎间盘退变程度总评分不同年龄之间比较差异有统计学意义(P<0.01),不同性别、颈椎曲度之间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。T_(1)S与C_(2~7)颈椎间盘退变程度总评分呈正相关(P<0.05),而其余矢状面平衡参数与之无相关性(P>0.05)。T_(1)S B组高于A组(P<0.05);其余矢状面平衡参数两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组内C_(2~7)Cobb角与T_(1)S均呈正相关(P<0.01),与T_(1)S-C_(2~7)Cobb角均呈负相关(P<0.01);C_(2~7)SVA与T_(1)S-C_(2~7)Cobb角均呈正相关(P<0.01);A组内C_(2~7)Cobb角与C_(2~7)SVA呈负相关(P<0.01),而B组内两者无相关性(P>0.05);B组内T_(1)S与C_(2~7)SVA呈正相关(P<0.01),而A组内两者无相关性(P>0.05);两组内T_(1)S与T_(1)S-C_(2~7)Cobb角均无相关性(P>0.05)。结论颈椎间盘退变程度与年龄密切相关;在常用颈椎矢状面平衡参数中,T_(1)S与颈椎间盘整体退变呈正相关,颈椎间盘退变程度较重的患者中T_(1)S与C_(2~7)SVA呈正相关。

白细胞介素1β调控信号素3A表达诱发椎间盘退变的机制

背景:信号素3A是重要的神经血管生长抑制因子,目前尚不清楚信号素3A是如何参与盘源性腰痛发病的,研究信号素3A在椎间盘退变中的潜在机制可为防治盘源性腰痛提供新的靶点和理论依据。目的:通过激活核因子κB信号通路影响信号素3A的表达,探讨白细胞介素1β诱导大鼠椎间盘退变的机制。方法:采用RT-qPCR检测人未退变与退变髓核组织内的信号素3A mRNA表达。分离培养SD大鼠髓核细胞,传代至第3代时分3组培养:空白对照组常规培养48 h,退变组加入10 ng/mL白细胞介素1β干预48 h,退变+抑制剂组加入5μmol/L核因子κB信号通路特异性抑制剂BAY11-7082干预1 h后加入白细胞介素1β干预48 h。干预结束后,采用CCK-8法检测细胞活力,Annexin V/FITC染色法检测细胞凋亡,RT-qPCR检测细胞基质、血管、神经标志物及信号素3A的mRNA表达,Western blot检测标志蛋白、核因子κB信号通路蛋白p65及p-p65的蛋白表达。结果与结论:①RT-qPCR检测显示,人退变髓核组织内的信号素3A mRNA表达低于未退变髓核组织(P<0.05);②CCK-8检测与Annexin V/FITC染色显示,与空白对照组比较,退变组髓核细胞活力降低、凋亡率增加(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组髓核细胞活力升高、凋亡率降低(P<0.05);③RT-qPCR检测显示,与空白对照组比较,退变组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的mRNA表达降低(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200的mRNA表达升高(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的mRNA表达升高(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200的mRNA表达降低(P<0.05);④Western blot检测显示,与空白对照组比较,退变组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的蛋白表达降低(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200、p65及p-p65的蛋白表达升高(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的蛋白表达升高(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200、p65及p-p65的蛋白表达降低(P<0.05);⑤结果表明,白细胞介素1β通过激活核因子κB信号通路抑制信号素3A的表达,同时促进细胞外基质的降解和椎间盘内血管神经的长入,可能为椎间盘退变及相关盘源性腰痛的诱发因素之一。

建立椎间盘退变动物模型的研究进展

通过分析文献,发现目前常用的腰椎间盘退变(Intervertebral disc degeneration,IDD)动物模型的建立方法包括自体髓核移植法、等离子消融术、基因敲除法及机械损伤法。这些方法能够模拟人类IDD的病理生理过程,为研究疾病机制和新的治疗方法提供了有力支持。但目前的动物模型仍存在许多局限性,如模型建立难度大、费时费力、缺乏长期随访等。未来应改进现有模型,提高其仿真度和可重复性,寻找更准确的疾病模拟方法。同时,还需要开展更多关于IDD发病机制和治疗的基础研究,为临床治疗提供更有效的指导。

丁香苷抑制大鼠椎间盘退变

背景:椎间盘退变是由于椎间盘内部髓核和纤维环组织发生损伤和退化导致的椎间盘结构和功能发生变化,目前尚无有效的治疗药物。目的:探讨丁香苷抑制大鼠椎间盘退变的作用。方法:取10只雄性SD大鼠,将每只大鼠的尾椎Co_(4)/Co_(5)椎间盘设为模型组、Co_(5)/Co_(6)椎间盘设为丁香苷组、Co_(6)/Co_(7)椎间盘设为对照组,对照组不进行任何处理,模型组、丁香苷组采用微型穿刺针进行纤维环全层穿刺建立椎间盘退变模型,造模后即刻,模型组、丁香苷组椎间盘分别注射2.5μL的生理盐水、丁香苷溶液(5μmol/L)。注射4周后取材,采用苏木精-伊红和番红O-固绿染色观察大鼠椎间盘退变程度,免疫组化染色分析大鼠椎间盘组织内Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖及基质金属蛋白酶3,13的表达。结果与结论:①苏木精-伊红染色显示,模型组椎间盘高度降低,软骨终板变薄且有裂隙出现,纤维环结构紊乱且出现裂隙,髓核消失;丁香苷组椎间盘高度正常或略低于对照组,软骨终板退变程度较模型组轻,纤维环排列较模型组相对规整且无裂隙,髓核部分皱缩。②番红O-固绿染色显示,模型组椎间盘软骨终板出现缺损且软骨钙化层变薄,出现明显退变;丁香苷组椎间盘软骨终板结构形态有一定程度恢复。③免疫组化染色显示,与对照组比较,模型组椎间盘软骨组织内Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖的表达降低(P<0.0001),基质金属蛋白酶3,13的表达升高(P<0.0001);与模型组比较,丁香苷组椎间盘软骨组织内Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖的表达升高(P<0.001,P<0.0001),基质金属蛋白酶3,13的表达降低(P<0.001,P<0.0001)。④结果表明,丁香苷可通过抑制基质金属蛋白酶3,13的表达、提高Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达来改善椎间盘的结构和功能,预防和减缓椎间盘退变过程。

椎间盘退变中的力学信号转导蛋白

背景:近年来的研究表明椎间盘退变与异常压力负荷密切相关,而力学信号转导蛋白在其中发挥了关键作用。目的:探讨力学信号转导蛋白在异常机械力刺激诱导椎间盘退变的力化学信号换能过程中发挥的作用及机制,总结目前靶向力学信号延缓椎间盘退变的治疗策略。方法:以“椎间盘,髓核,纤维环,软骨终板,细胞,力,信号转导,蛋白,生物力学”为中文检索词,以“intervertebral disc,nucleus pulposus,annulus fibrosus,cartilaginous endplate,cell,mechanical stimulation,signal transduction,protein,biomechanics”为英文检索词,检索PubMed、CNKI数据库中的相关文献,最终纳入88篇文献进行综述。结果与结论:椎间盘细胞能通过多种力学信号转导蛋白感知外界机械刺激并将其转化为细胞内生物学反应,这些转导蛋白主要包括细胞外基质中的胶原蛋白、细胞膜表面受体(如整合素及离子通道)、细胞骨架结构蛋白等。力学信号转导蛋白调控力化学信号换能的过程主要包括多个通路的激活,如PI3K/AKT信号通路、核因子κB信号通路、Ca^(2+)/Calpain2/Caspase3通路等。力学信号转导蛋白在椎间盘细胞机械信号换能中发挥了关键作用,这些蛋白表达异常或由此导致的细胞外基质环境改变会破坏椎间盘细胞的力学平衡,引发椎间盘退变。深入研究椎间盘细胞力学信号转导蛋白的表达及调控机制,寻找关键的病理环节和治疗靶点,对开发椎间盘退变治疗策略具有重要意义,目前靶向力学信号延缓椎间盘退变的策略主要包括对转导蛋白的调控、对细胞外基质的改良等,然而这方面研究还处于初级阶段,随着研究的不断深入,力学信号转导蛋白调控椎间盘退变有望实现新的突破。

单细胞转录组测序技术与椎间盘退变的发病机制

背景:椎间盘退变在临床上被认为是引起下腰痛的主要病因,但由于椎间盘退变发病机制尚不明确,目前仍缺乏有效手段来延缓疾病进展。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行扩增和测序,揭示单个细胞的基因表达强度,根据细胞的异质性发现组织中的不同细胞亚群,在分子水平上研究椎间盘退变的发病机制,为其早期诊断和治疗提供新的理论依据。目的:介绍了单细胞转录组测序技术的基本原理并综述了近年来单细胞转录组测序技术在椎间盘退变发病机制中的研究进展。方法:应用计算机系统检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库中2012-2022年出版的文献,英文检索词为:“single-cell RNA sequencing,intervertebral disc degeneration,sequencing technology”;中文检索词为“单细胞转录组测序,椎间盘退变,测序技术”。排除重复、质量较差及不相关的文献,最终纳入70篇文献进行综述分析。结果与结论:①鉴定了稳态软骨样细胞、肥大软骨样髓核细胞、纤维髓核细胞等新型细胞亚群,识别了这几种细胞亚群的标记基因、转录因子,并阐述了这几种细胞亚群在椎间盘退变发生发展过程中的功能及分化轨迹和细胞命运,同时提出了祖细胞概念,确定了具备祖细胞特性的细胞亚群,在小鼠体内验证了该细胞亚群治疗椎间盘退变的有效性。②识别了兼具软骨特性和纤维特性的纤维软骨样纤维环细胞和纤维环干细胞,并在体外结合纤维软骨诱导剂和丝素蛋白及透明质酸制备了一种新型复合水凝胶,通过小鼠体内实验验证了这种水凝胶既能修复纤维环组织也能恢复软骨基质,对于椎间盘退变有显著治疗效果。③在终板软骨组织中发现了调节性软骨细胞,其在椎间盘退变进展中出现2种截然不同的命运并明确了2种命运中的差异基因,细胞间通讯分析表示调节性软骨细胞与内皮细胞之间互相作用从而促进血管生成。④在退变椎间盘组织中鉴定出巨噬细胞、T细胞、髓系祖细胞和嗜中性粒细胞等免疫细胞,证明了椎间盘退变过程中存在免疫反应,并发现载脂蛋白诱导了巨噬细胞M1和M2亚型的极化,这种极化过程通过MIF信号通路放大炎症反应来影响髓核祖细胞的活性。

负载丹酚酸B甲基丙烯酰化明胶水凝胶对椎间盘退变的作用

背景:丹酚酸B可抑制H2O2诱导的细胞损伤,有效清除过量的活性氧,发挥抗氧化特性,已被应用于许多疾病的治疗研究中。但是,有关丹酚酸B在椎间盘退变中作用及其作用机制的研究相对较少。目的:以甲基丙烯酰化明胶水凝胶为载体,通过体外细胞实验与动物体内实验观察丹酚酸B对氧化应激诱导的椎间盘退变的作用以及作用机制。方法:制备负载丹酚酸B的甲基丙烯酰化明胶水凝胶(载药水凝胶)。①体外细胞实验:分离提取成年SD大鼠腰椎髓核细胞,选择第3代髓核细胞,分组处理:A组加入完全培养基;B组加入含H2O2的完全培养基;C组接种于未载药水凝胶上,加入含H2O2的完全培养基;D组接种于载药水凝胶上,加入含H2O2的完全培养基;E组接种于载药水凝胶上,加入含H2O2与TLR4信号通路抑制剂的完全培养基,检测细胞增殖、氧化应激、炎症反应、细胞基质相关蛋白的基因表达以及TLR4/核因子kB信号通路蛋白表达。②动物体内实验:将60只成年SD大鼠随机分为正常组、针刺组、针刺+丹酚酸组、针刺+水凝胶组、针刺+载药水凝胶组,每组12只,后4组采用针刺建立椎间盘退变模型后依次注射生理盐水、丹酚酸B溶液、未载药水凝胶、载药水凝胶治疗,术后4周分别进行影像学检测、病理组织形态观察。结果与结论:①体外细胞实验:与A组比较,B组细胞增殖下降,氧化应激反应及炎症反应增强,细胞外基质降解酶(基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13、ADAMTS4、ADAMTS5)的表达增加(P<0.05),细胞外基质(Ⅱ型胶原、蛋白聚糖)的合成减少(P<0.05),TLR4/核因子kB信号通路蛋白表达增加(P<0.05);与B组比较,D、E组细胞增殖升高,氧化应激反应及炎症反应减弱,细胞外基质降解酶的表达减少(P<0.05),细胞外基质的合成增加(P<0.05),TLR4/核因子kB信号通路蛋白表达减少(P<0.05),其中以E组效果更显著。②动物体内实验:术后4周,针刺+载药水凝胶组退变椎间盘的椎间盘高度指数、MRI指数以及椎间盘病理组织学评分均较针刺组有了显著改善,而单纯注射水凝胶或是丹酚酸B溶液虽也可一定程度地改善椎间盘退变情况,但均不及注射载药水凝胶组。③结果表明,负载丹酚酸B的甲基丙烯酰化明胶水凝胶可抑制退变椎间盘组织中的氧化应激反应与炎症反应,抑制细胞外基质的降解,缓解椎间盘退变的进程,该作用可能通过抑制TLR4/核因子kB信号通路来完成的。

X射线透视引导下不同方式建立兔椎间盘退变模型的结果对比

背景:国内外学者认为新西兰大白兔腰椎解剖形态与人类腰椎更为相似,是理想的模型动物。在X射线引导下采用不同方式建立兔椎间盘退变模型目前尚缺乏系统性比较。目的:基于X射线引导采用针刺法、终板注射法以及改良终板注射法建立兔腰椎间盘退变模型,比较3种方法造模的效果。方法:6月龄新西兰大白兔16只随机分为4组,分别为针刺组、终板注射组、改良终板注射组及空白对照组,针刺组对3个连续节段(L2/3、L3/4、L4/5)椎间盘进行针刺造模,终板注射组在3个连续节段终板单点注射50μL无水乙醇,改良终板注射组对3个连续节段椎间盘进行针刺并在相应节段终板4个方位点注射50μL无水乙醇,空白对照组不进行干预。术后2,4,8周进行X射线检查,测量椎间隙高度指数,然后取椎间盘组织进行解剖学观察、病理学检查。结果与结论:①解剖学观察显示,针刺组以纤维环破溃为主要表现,终板注射组主要以髓核退变为主要表现,改良终板注射组以全椎间盘结构紊乱为主要表现;②与空白对照组相比,针刺组术后2周椎间隙高度指数降低最明显,终板注射组术后2,4周椎间隙高度指数降低明显,改良终板注射组术后2,4,8周椎间隙高度指数均显著降低;③病理学检查显示,针刺组纤维环结构出现破损,内层纤维环向内凸入,终板注射组表现为终板裂隙、排列混乱及细胞核丢失,改良终板注射组表现为整体椎间盘结构紊乱,髓核失水皱缩,与破损的纤维环无明显边界。结果表明,针刺法、终板注射法及改良终板注射法均能建立兔椎间盘退变模型,改良终板注射法较单一方法可大幅加快并加重椎间盘退变,可有效缩短实验周期。

九十一种炎症蛋白与颈椎间盘退变的因果关系

背景:颈椎间盘退变是一种常见的退行性疾病,而炎症蛋白在颈椎间盘退变中起到重要作用,但其中的具体机制仍有待深入研究。目的:采用孟德尔随机化方法来评估91种炎症蛋白与颈椎间盘退变之间的潜在因果关系。方法:获取91种炎症蛋白的全基因组关联分析统计数据(从GCST90274758到GCST90274848)和芬兰数据库中颈椎间盘退变的全基因组关联分析数据(finngen_R10_M13_CERVICDISCV)。采用逆方差加权法、MR-Egger回归法、加权中位数法、加权模型法和简单模型法来研究炎症蛋白与颈椎间盘退变之间的因果关系。敏感性分析检验孟德尔随机化分析结果是否可靠,然后以同样方法进行反向孟德尔随机化分析。结果与结论:①正向分析结果表明,共有6种炎症蛋白与颈椎间盘退变有显著的因果关系,其中胶质细胞系源性神经营养因子水平(OR=1.095,95%CI:1.012-1.184,P=0.023)、白细胞介素4水平(OR=1.094,95%CI:1.002-1.194,P=0.045)和单核细胞趋化蛋白1水平(OR=1.062,95%CI:1.001-1.127,P=0.048)与颈椎间盘退变风险呈直接的正向因果关联;白细胞介素17 C水平(OR=0.906,95%CI:0.839-0.979,P=0.013)、白细胞介素18水平(OR=0.924,95%CI:0.866-0.986,P=0.017)和白细胞介素2水平(OR=0.894,95%CI:0.821-0.973,P=0.010)与颈椎间盘退变风险呈直接的负向因果关联。②反向分析结果表明,当颈椎间盘退变作为暴露数据时,与91种炎症蛋白均不具有显著因果关系。③敏感性分析结果显示:双向孟德尔随机化的Cochran’s Q检验、MR-Egger回归法和MR-PRESSO结果P值均大于0.05,表明炎症蛋白与颈椎间盘退变之间的因果效应分析不存在显著的异质性和多效性。④上述结果证实,胶质细胞系源性神经营养因子水平、白细胞介素4水平、单核细胞趋化蛋白1水平、白细胞介素17C水平、白细胞介素18水平和白细胞介素2水平与颈椎间盘退变之间可能具有较为显著的潜在因果关系,这为研究颈椎间盘退变潜在的机制、探索颈椎间盘退变的早期防治以及相关的药物治疗提供了有价值的线索。

白介素⁃1β在椎间盘退变中的作用及中药干预的研究进展

综述白介素(IL)-1β在椎间盘退变中的作用及中药干预的研究进展。IL-1β是一种促炎性细胞因子,其过度分泌可导致椎间盘发生炎症和结构破坏,促使椎间盘退变进一步发展。近年来研究表明,中药活性成分可靶向抑制多种椎间盘细胞内的IL-1β,从而起到保护椎间盘的作用。基于IL-1β的结构、功能及调节机制,探讨IL-1β在椎间盘退变中的作用机制,并对相关中药的干预进展作一综述。

淫羊藿苷在椎间盘退变修复中的作用机制研究进展

腰椎间盘退变是导致临床腰痛的主要原因之一,随着我国步入老年化社会,腰椎退行性疾病的发病率逐年升高,对个人及社会造成极大的经济负担,如何有效防治椎间盘退变(Intervertebral disc degeneration,IDD)是亟须解决的医学难题。多项研究表明,淫羊藿苷作为从中药淫羊藿中分离得到的一种黄酮类化合物,其能有效抑制椎间盘中促炎细胞因子的表达,减少髓核细胞凋亡,调控细胞外基质代谢,抑制软骨终板退变,从而维持椎间盘结构的完整性,延缓IDD的进展。

黑磷调控氧化应激-炎症级联效应延缓椎间盘退变的机制

背景:氧化应激在椎间盘退行性变中扮演了重要的角色,黑磷量子点作为具有良好生物相容性的还原性材料,具有抗氧化应激并延缓椎间盘退变的潜力。目的:通过体内外实验验证黑磷量子点清除椎间盘微环境内活性氧的作用,并进一步探究黑磷量子点对抗氧化通路Nrf2/ARE与椎间盘炎症的作用。方法:采用超声液相剥离法制备黑磷量子点。①体外实验:分离提取SD大鼠髓核细胞,将第2-4代髓核细胞分别与不同的溶液共培养,分别为F12-DMEM培养基(空白组)、黑磷量子点溶液、过氧化氢溶液、过氧化氢+黑磷量子点溶液、过氧化氢+黑磷量子点+Nrf2特异性抑制剂ML385溶液,分别进行细胞活/死染色及细胞内活性氧、线粒体膜电位及Western Blot检测;②体内实验:将30只SD大鼠随机分为假手术组、穿刺组、穿刺+黑磷组,每组10只,穿刺组与穿刺+黑磷组采用椎间盘穿刺法建立Co7-10椎间盘退变模型,穿刺+黑磷组穿刺后向椎间盘注射黑磷量子点分散液,术后4,8周进行椎间盘组织影像学与组织学染色评估。结果与结论:①体外实验:活/死染色显示,黑磷量子点生物相容性好,对细胞无毒性作用,且在氧化应激条件下对髓核细胞具有保护作用。细胞内活性氧及JC-1荧光探针显示,黑磷量子点可调控氧化应激导致的髓核细胞线粒体膜电位降低,并保护细胞免受过氧化氢诱导的细胞内氧化应激。Western Blot检测显示,与空白组比较,过氧化氢组Nrf2、血红素加氧酶1、醌氧化还原酶、Ⅱ型胶原的蛋白表达降低(P<0.05),肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、基质金属蛋白酶13、p65的蛋白表达升高(P<0.05);黑磷量子点的加入可逆转过氧化氢对Nrf2通路的抑制作用,减轻氧化应激造成的炎症反应,但Nrf2特异性抑制剂可取消这一作用。②体内实验:X射线片与MRI检测显示,术后4,8周,穿刺组椎间盘高度与髓核含水量低于假手术组(P<0.05),穿刺+黑磷组椎间盘高度与髓核含水量高于穿刺组(P<0.05)。组织学染色显示,穿刺+黑磷组椎间盘退变程度轻于穿刺组,血红素加氧酶1蛋白表达量高于穿刺+黑磷组。③结果表明:黑磷量子点可通过调控Nrf2/ARE通路发挥抗氧化作用,并延缓椎间盘退变。

干细胞共培养技术及其在椎间盘退变治疗中应用的研究进展

椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)的具体发生机制尚不明确[1]。临床实践中常借助病理学和影像学检查对IDD进行评估与诊断[2]。随着社会老龄化进程的加快,IDD的发生率以及与之相关的医疗、社会成本均逐步上升,对人民健康和经济发展构成了严重的威胁[3]。

椎间盘退变中的Wnt信号通路

背景:Wnt信号通路在退变的椎间盘中过表达,而抑制其表达可延缓椎间盘退变进程,因此Wnt信号通路与椎间盘退变关系密切。目的:综述分析Wnt信号通路与椎间盘之间的相互关系,阐明Wnt信号通路在椎间盘退变进程中具体起到的作用和影响。方法:第一作者以“Intervertebral disc,Wnt,Cell proliferation,Cell senescence,Cell apoptosis,Extracellular matrix”为英文检索词,检索2000年至2023年1月PubMed数据库、Web of Science和OVID LWWspringlink数据库,查阅Wnt信号通路与椎间盘退变的相关研究文献,通过阅读整理保留54篇英文文献进行综述。结果与结论:①在胚胎的椎间盘形成过程中,Wnt信号通路可过表达,参与椎间盘形成并促进脊索后伸展。②在椎间盘退变过程中,Wnt信号通路可停滞细胞周期而抑制细胞增殖,使衰老相关蛋白表达增加并参与氧化应激而促进细胞衰老,此外还可受长链非编码RNA调控参与细胞凋亡。③Wnt信号通路亦可以减少细胞外基质相关蛋白合成、促进细胞外基质降解而加快椎间盘退变进程。④Wnt信号通路可通过作为早期椎间盘形成信号激活促进细胞再生,并参与诱导干细胞分化为椎间盘细胞而修复损伤的椎间盘,例如Wnt信号通路可诱导源自软骨终板细胞的干细胞向椎间盘迁移和转化。

中药单体促髓核细胞自噬缓解椎间盘退变的研究进展

椎间盘退变是临床常见疾病,髓核与髓核细胞是椎间盘中主要的病变组织与细胞类型。髓核细胞受病理因素影响而加速衰老或出现代谢障碍时,髓核稳态被破坏,这导致了椎间盘退变的发生发展。自噬是细胞在病理环境下降解受损细胞器与异常蛋白质以维持正常生理功能的途径之一,能促进细胞自我调节以抵御致病因素影响。椎间盘退变时,髓核细胞处于应力失衡与代谢障碍的异常环境中,促进髓核细胞自噬可清除有害代谢产物累积、延缓细胞老化,这有助于维持髓核与椎间盘的健康生理状态。随着中医药治疗椎间盘退变疾病相关研究的不断深入,大量提取自传统中草药的单体成分被发现可以促进髓核细胞自噬以缓解椎间盘退变。根据最新的研究进展,讨论了髓核细胞的自噬与椎间盘退变的关联,共获取了14种在促进髓核细胞自噬以缓解椎间盘退变领域展现出潜力的中药单体,并将其作用机制归纳为以下4种:促自噬抑制髓核细胞凋亡、促自噬拮抗髓核细胞氧化应激、促自噬抑制髓核细胞外基质降解和促自噬促进髓核细胞外基质大分子合成,以期为中药单体调节髓核细胞自噬从而缓解椎间盘退变的研究提供新的思路与参考。

建立腰椎动静力不稳山羊模型用于椎间盘退变研究

目的:建立有应用价值的腰椎动静力不稳的山羊模型,模拟人体局部因素的影响和病理生理的应力负荷对椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IVDD)的作用。方法:通过腰椎动静力不稳手术(lumbar dynamic and static instability,LDSI)破坏山羊脊柱的后柱结构,包括离断竖脊肌、背阔肌、腰最长肌、棘肌等破坏腰椎动态力学稳定,离断腰椎棘突、棘上韧带、棘间韧带等破坏腰椎静态力学稳定,使腰椎产生动态力和静态力的失衡,造成脊柱后柱稳定性的丧失。以生物力学稳定性为突破点,而不破坏椎间盘结构的完整性,建立腰椎动静力不稳的山羊模型,并通过52周的术后随访,利用腰椎X线片、磁共振以及组织病理学变化等技术手术评估山羊的椎间盘高度指数(disc height index,DHI),Pfirrmann MRI分级和Masuda组织学评分等。结果:LDSI组山羊腰椎的DHI在术前0周(0.184±0.015),术后26周(0.105±0.006)和术后52周(0.075±0.007)存在差异(0周vs.26周,P<0.05;26周vs.52周,P<0.05)。LDSI组山羊腰椎的Pfirrmann分级在术前0周(1.167±0.408),术后26周(2.333±0.516)和术后52周(3.667±0.817)存在差异(0周vs.26周,P<0.05;26周vs.52周,P<0.05)。LDSI组山羊腰椎的Masuda组织学评分在术前0周(3.500±0.577),术后26周(6.250±0.957)和术后52周(8.000±0.816)存在差异(0周vs.26周,P<0.05;26周vs.52周,P<0.05)。结论:LDSI能够造成山羊椎间盘高度降低、终板边界模糊和含水量降低,在不破坏椎间盘结构完整的基础上模拟了人体长期反复劳损而导致的IVDD,更符合人体实际,有助于其发病机制的研究。

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。