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。

超声引导下针刀松解黄韧带对兔退变腰椎间盘整合素α5、β1表达的影响

背景:针刀松解黄韧带可有效改善腰椎退行性患者的症状,超声引导可增加针刀松解的精准性,但针刀松解黄韧带后对退变椎间盘的具体影响及可能的机制尚待明确。目的:探讨超声引导下针刀松解黄韧带对兔腰椎间盘退变的作用。方法:取24只新西兰兔,采用随机数字表法分为对照组(n=6)与造模组(n=18)。造模组采用横断L5/6、L6/7节段棘上、棘间韧带并保持站立姿势对腰椎施加轴向载荷的方式建立兔腰椎间盘退变模型,造模成功后再随机分为模型组、超声针刀组、假针刀组,每组6只,超声针刀组在超声引导下使用针刀松解L7/S1右侧黄韧带,假针刀组针刀入路同超声针刀组,但不松解黄韧带,1次/周,共4次。针刀干预后30 d,利用MRI观察L7/S1椎间盘髓核信号强度变化,苏木精-伊红染色观察L7/S1椎间盘形态变化,免疫组化染色检测L7/S1椎间盘髓核内Ⅰ,Ⅱ型胶原表达,RT-PCR、Western Blot检测L7/S1椎间盘中整合素α5、β1、p38、核因子κB的表达。结果与结论:①MRI成像显示,模型组兔椎间盘髓核呈灰-黑色,髓核灰度值明显低于对照组(P<0.01);超声针刀组兔椎间盘髓核亮度较模型组升高,髓核灰度值高于模型组(P<0.01);②苏木精-伊红染色显示,模型组髓核形状不规则,髓核细胞数量减少,细胞外基质被压缩,纤维环破裂,终板结构与边界不清,软骨细胞排列紊乱;与模型组相比,超声针刀组髓核细胞数量增多,纤维环破裂情况有改善,软骨终板细胞排列较为规则;③免疫组化染色显示,与对照组比较,模型组髓核内Ⅰ型胶原阳性表达增加(P<0.01),Ⅱ型胶原阳性表达减少(P<0.01);与模型组比较,超声针刀组髓核内Ⅰ型胶原阳性表达减少(P<0.01),Ⅱ型胶原阳性表达增加(P<0.01);④RT-PCR、Western Blot检测显示,与对照组比较,模型组兔椎间盘中整合素α5、整合素β1、p38、核因子κB的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.01);与模型组比较,超声针刀组兔椎间盘中整合素α5、整合素β1、p38、核因子κB的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.01);⑤结果表明,超声引导下针刀松解黄韧带可改善兔腰椎间盘退变程度,该作用与通过调控整合素α5、β1表达、抑制p38和核因子κB表达有关。

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。

紫丁香苷-壳聚糖水凝胶抑制椎间盘的退变

背景:有研究证实,椎间盘内注射紫丁香苷溶液可改善椎间盘的结构和功能,预防和减缓大鼠椎间盘退变过程,但是紫丁香苷的生物半衰期较短,难以在椎间盘内持续发挥作用,需要进一步提高其生物利用度。目的:观察紫丁香苷-壳聚糖水凝胶治疗大鼠椎间盘退变的作用,以及紫丁香苷治疗椎间盘退变的机制。方法:①细胞实验:将第2-5代大鼠髓核细胞分4组处理:正常对照组不进行任何处理,退变组加入白细胞介素1β(建立椎间盘退变细胞模型),药物组加入白细胞介素1β与紫丁香苷,抑制剂组加入白细胞介素1β、紫丁香溶液与磷脂酰肌醇3激酶抑制剂LY294002,处理24 h后,分别进行细胞凋亡、细胞外基质降解、氧化应激水平与凋亡相关蛋白及磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路蛋白检测。②动物实验:制备紫丁香苷-壳聚糖水凝胶,检测其微观形貌与缓释性能。将30只SD大鼠随机分为模型对照组、模型干预组、水凝胶组、紫丁香苷溶液组、紫丁香苷水凝胶组,每组6只,均采用针刺法建立椎间盘退变模型,造模后即刻,模型干预组、水凝胶组、紫丁香苷溶液组、紫丁香苷水凝胶组大鼠椎间盘内分别注射PBS、壳聚糖水凝胶、紫丁香苷溶液与紫丁香苷-壳聚糖水凝胶,造模后8周取材进行组织学检测。结果与结论:①细胞实验:与正常对照组相比,退变组髓核细胞凋亡率、活性氧水平及BAX、cleaved caspase-9、cleaved caspase-3、基质金属蛋白酶13蛋白表达均升高(P<0.05),p-PI3K、p-AKT、BCL-2、Ⅱ型胶原蛋白表达降低(P<0.05),超氧化物歧化酶活性降低(P<0.05);与退变组相比,药物组髓核细胞凋亡率、活性氧水平及BAX、cleaved caspase-9、cleaved caspase-3、基质金属蛋白酶13蛋白表达均降低(P<0.05),p-PI3K、p-AKT、BCL-2、Ⅱ型胶原蛋白表达均升高(P<0.05),超氧化物歧化酶活性升高(P<0.05);LY294002可部分抑制紫丁香苷的作用。②动物实验:紫丁香-壳聚糖水凝胶呈现疏松多孔结构,并具有良好的缓释性能。苏木精-伊红与番红O-固绿染色显示,相较于模型对照组、模型干预组,壳聚糖水凝胶、紫丁香苷溶液与紫丁香苷-壳聚糖水凝胶均可不同程度地改善椎间盘退变情况,并且紫丁香苷-壳聚糖水凝胶的治疗作用要好于单独的水凝胶与药物溶液。③结果表明,紫丁香苷可通过激活PI3K/AKT信号通路调节氧化应激诱导的髓核细胞凋亡、细胞外基质降解,进而延缓椎间盘退变;相较于紫丁香苷单独注射给药,将紫丁香苷负载于壳聚糖水凝胶中可进一步延缓大鼠椎间盘退变的进程。

单细胞转录组测序在椎间盘退变中的靶向生物标志物

背景:椎间盘退变是下腰痛最常见的原因,然而其发病机制尚不完全清楚,因此探索预防和治疗椎间盘退变的新策略势在必行。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序,揭示细胞的异质性和特定亚群,深入了解椎间盘退变发生发展的调控机制,提高对于潜在靶点的识别,促进早期诊断和治疗的探索。目的:了解单细胞转录组测序技术及其主要流程并综述近几年单细胞转录组测序技术在椎间盘退变中的研究进展,探讨其在发现靶向生物标志物方面的应用潜力。方法:应用计算机检索PubMed、Web of Science、中国知网、万方数据库中2014年1月至2024年6月发表的相关文献,中文检索词为“单细胞转录组测序,测序技术,椎间盘退变,髓核,纤维环,软骨终板”,英文检索词为“single-cell RNA sequencing,sequencing technology,intervertebral disc degeneration,nucleus pulposus,annulus fibrosus,cartilage endplate”,排除重复性文献和非相关文献,共筛选出57篇文献进行综述分析。结果与结论:①单细胞转录组测序技术已成为研究单细胞水平基因表达的强有力工具,该技术在椎间盘退变中揭示了新的亚群及其功能,提高了对椎间盘退变病理过程的理解;识别了髓核中的几种新型细胞亚群,包括肥大软骨样髓核细胞、效应髓核细胞和稳态髓核细胞等,阐明了这些细胞亚群在椎间盘退变过程中所发挥的功能及分化路径,在椎间盘退变的不同阶段,这些细胞亚群的比例及主导群体有所不同;发现了新的纤维环细胞亚群Grem1+亚群和Lum+亚群,Grem1+是纤维环的常驻祖亚群,Sox9和Id1是其关键调控因子,与组织发育和细胞分化有关;Nr2f2和Creb5可能负责Lum+亚群的血管化功能,为椎间盘退变治疗和组织修复提供了潜在的细胞来源和调控靶点。②在软骨终板中发现的间充质软骨细胞可进一步细分为稳态、效应和调节性间充质软骨细胞,稳态软骨细胞主要参与骨化和胶原结合过程,调节软骨细胞主要参与刺激和控制反应,效应软骨细胞主要参与代谢过程。③退变椎间盘组织免疫细胞中的单核/巨噬细胞进一步富集为氧化应激、活化组织、稳态等单核/巨噬细胞,加深了对单核/巨噬细胞亚群在椎间盘退变进展过程中不同功能的理解,从而提供基于特定亚群的个性化治疗。总结了近年来单细胞转录组测序在椎间盘退变中的靶向生物标志物,为其诊断及治疗策略提供了新的见解。

中老年男性和绝经后女性骨密度与腰椎间盘退变的相关性

背景:腰椎间盘退变病理改变与腰椎骨密度的相关性存在争议。目的:分析中老年男性和绝经后女性腰椎骨密度与腰椎间盘退变之间的相关性。方法:纳入2018-01-01/2019-01-01在郑州大学第一附属医院郑东院区骨科就诊的腰椎间盘退变患者208例,包括64例中老年男性和144例绝经后女性,平均年龄(62.10±7.74)岁,平均体质量指数(24.71±3.50)kg/m~2,采用双能X射线吸收仪测量L_1-L_4骨密度,通过MRI成像评估椎间盘退变程度,通过Spearman相关分析评价腰椎骨密度与腰椎间盘退变的相关性。结果与结论:(1)中老年男性与绝经后女性的腰椎骨密度均随着腰椎节段的降低而增加,中老年男性L_1-L_4骨密度与腰椎平均骨密度均高于绝经后女性(P<0.05);(2)中老年男性与绝经后女性的腰椎间盘退变程度都随着腰段节段的降低而加重,中老年男性和绝经后女性相同节段的腰椎间盘退变等级无显著差异(P>0.05);(3)Spearman相关分析显示,每个节段(L_1-L_4)的腰椎间盘退变等级与相邻椎体骨密度之间的相关性存在性别差异,绝经后女性各节段腰椎间盘退变等级与相邻椎体骨密度呈正相关(P<0.05),椎间盘退变等级与下位椎体骨密度的相关性高于椎间盘退变等级与上位椎体骨密度的相关性;中老年男性各节段椎间盘退变等级与相邻椎体骨密度无相关性(P>0.05);(4)结果表明,绝经后女性腰椎间盘退变等级与邻近椎体骨密度呈正相关,尤其是与相邻下位椎体骨密度相关性更强,但中老年男性腰椎间盘退变等级与邻近椎体骨密度无明显相关性。

开发纳米水凝胶系统搭载新型抗氧化剂与抗氧化剂联合治疗椎间盘退变

背景:抗氧化剂能够减轻氧化应激引起的细胞损伤和基质降解,具有保护椎间盘结构和功能的作用,从而延缓椎间盘退变的发生与发展。目的:综述抗氧化剂在椎间盘退变治疗中的研究现状。方法:由第一作者检索中国知网、PubMed数据库中收录的文章,文献检索时限为各数据库建库至2024年6月,以“椎间盘退变,抗氧化剂,氧化应激,信号通路”为中文检索词,以“antioxidants,oxidative stresses,oxidative DNA damage,intervertebral disc degenerations,degenerative disc disease^(*),disc degeneration^(*),signal pathway”为英文检索词,最终选取符合标准的92篇文献进行综述。结果与结论:①抗氧化剂在椎间盘退变的治疗中具有多重作用,包括减轻氧化应激、抑制炎症反应、促进细胞自噬、抑制细胞凋亡及保护细胞外基质。通过多途径的综合作用,抗氧化剂有望成为椎间盘退变治疗中的重要手段。②纳米水凝胶系统能将抗氧化剂快速稳定地靶向输送至椎间盘内部,提高抗氧化剂的生物利用度。因此,开发纳米水凝胶系统搭载的新型抗氧化剂以及抗氧化剂的联合治疗策略将会是未来研究的重点方向。

椎间盘退行性变与473种肠道菌群的关系:芬兰数据库大数据信息可借鉴的意义

背景:有研究表明,调节肠道菌群可能会影响椎间盘退变的进程。然而,肠道菌群与椎间盘退变的因果关系尚不清楚。目的:采用孟德尔随机化方法来评估肠道菌群与椎间盘退变之间的潜在因果关系。方法:应用公开发表最新的473种肠道菌群的全基因组关联分析汇总统计数据和芬兰数据库R11中的椎间盘退变的全基因组关联分析汇总数据(椎间盘退变病例46 205例和对照组322 314例)。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肠道菌群与椎间盘退变之间的因果关系。敏感性分析用于检验孟德尔随机化分析结果是否可靠。反向孟德尔随机化以全部肠道菌群作为结局进行效应分析和敏感性分析。结果与结论:(1)正向孟德尔随机化的逆方差加权法结果显示,毛螺菌目,UBA-6960科、嗜热厌氧杆菌科、盐单胞菌科、丛毛单菌属、戈登氏菌属和欧陆森氏菌属与椎间盘退变呈现正相关。短螺旋体目、假单胞菌目、短螺旋菌科、CAG-776属、螺杆菌属、CAG-448种sp003150135、CAG-776种sp000438195、布劳特氏菌种-A sp000285855和汉逊布劳氏菌种与椎间盘退变呈现负相关。(2)反向孟德尔随机化结果显示,椎间盘退变与玫瑰巴氏菌属、地电细菌属C、弗氏埃希菌种、弗氏丙酸杆菌种、UBA-1777种sp900319835、铜绿假单胞菌种和韦氏芽孢杆菌种呈正相关,与明串珠菌属、普雷沃氏菌种sp000434975、布劳特氏菌种-A sp000285855、CAG-194种sp002441865和CAG-590种sp000431135呈负相关。(3)双向敏感性分析均未发现存在异质性或水平多效性。(4)上述结果说明,基于芬兰数据库探究肠道菌群与椎间盘退变的因果关系,为临床上椎间盘退变的早期预测及治疗探索了新的生物标志物。另外,对于中国生物医学研究,可以借鉴建立大型数据库,整合多中心的医疗数据,为肠道菌群与椎间盘退变关系的研究提供坚实基础,与其他国家的科研团队加强交流与合作,共同推动肠道菌群与疾病关系的研究,为全球医学发展作出贡献。

糖尿病加剧椎间盘退变的作用途径

背景:糖尿病通过多种途径加剧椎间盘退变,良好的血糖控制有利于预防椎间盘退变。目的:回顾糖尿病与椎间盘退变的关系,为临床治疗糖尿病患者的椎间盘退变性疾病提供参考。方法:在中国知网、PubMed数据库进行文献检索,检索时限为1980-2023年,以“糖尿病,椎间盘退变,软骨终板变性,细胞凋亡,晚期糖基化产物,渗透压应激”为中文检索词,以“diabetes,intervertebral disc degeneration,cartilage endplate degeneration,apoptosis,advanced glycation end products,osmotic stress”为英文检索词,最终纳入73篇文献进行归纳分析。结果与结论:①糖尿病诱导的椎间盘退变与生理性退变的病理生理过程不同,糖尿病诱导椎间盘退变的主要机制包括:细胞内高血糖状态,微血管病变导致椎间盘血供受损,细胞衰老、凋亡及自噬,晚期糖基化产物堆积,渗透压应激,其他途径导致的细胞外基质成分破坏;②姜黄素、白藜芦醇、羽扇豆醇等药物具有治疗椎间盘退变的作用,但需进一步在临床治疗中证明其安全性及有效性。

Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平与椎间盘退变的因果关系

背景:观察性研究表明,椎间盘退变会影响久坐和体力活动水平,然而Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平与椎间盘退变之间的因果关系尚不明确。目的:通过孟德尔随机化方法探讨Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平与椎间盘退变的因果关系。方法:从大规模人群全基因组关联分析中选择5个与Oswestry功能障碍指数评分中行为学相关的特征:看电视的时间、用电脑的时间、轻度/中度/剧烈体力活动,分别提取这些行为学相关特征的工具变量。结合Finn Gen最新第9版数据库中提取椎间盘退变作为结局,进行孟德尔随机化分析。使用逆方差加权法、MR-Egger回归、简单中位数法、加权中位数法、加权中值法等回归模型OR值和95%CI评估Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平与椎间盘退变的因果关系。使用Cochran’s Q检验异质性、MR-Egger截距检验多效性、“留一法”检验单核苷酸多态性观察暴露因素和椎间盘退变因果关系的敏感性。结果与结论:孟德尔随机化逆方差加权法结果显示,看电视/用电脑的时间与椎间盘退变发病风险呈正向因果关联(OR=1.775,95%CI:1.418-2.221,P<0.001)/(OR=1.384,95%CI:1.041-1.839,P<0.001),轻度体力活动与椎间盘退变发病风险呈反向因果关联(OR=1.000,95%CI:0.999-1.000,P=0.020);MR-Egger截距分析轻度体力活动与椎间盘退变存在潜在的水平多效性(P=0.005),看电视的时间、用电脑的时间与椎间盘退变不存在水平多效性(P=0.521,P=0.851)。Cochran’s Q异质性分析看电视的时间、用电脑的时间与椎间盘退变存在异质性(P=3.33×10^(-11),P=0.001),轻度体力活动与椎间盘退变没有观察到显著的异质性(P=0.186)。以上结果表明:Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平与椎间盘退变存在双向因果关系,即不仅椎间盘退变会影响Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平,Oswestry功能障碍指数评分中久坐和体力活动水平也会影响椎间盘退变。补充了轻度体力活动对椎间盘退变积极影响的遗传证据,表明中度/剧烈体力活动与椎间盘退变没有显著的因果关系,并扩大了长时间看电视/用电脑的久坐行为是椎间盘退变危险因素的证据基础。

铁死亡介导椎间盘退变的研究进展

椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IVDD)是脊柱外科常见的病变,常常导致椎管狭窄、椎间盘突出等脊柱退行性疾病,随着年龄的增长,其患病率呈上升趋势。IVDD的发病机制复杂,尚不明确,目前仍无有效治疗药物。铁死亡是一种新型的细胞死亡形式,其特点是铁依赖性的脂质过氧化物的积累,在许多疾病的发展中具有重要作用。近年研究发现,铁死亡与IVDD的发生、发展密切相关,但其在IVDD中的作用机制尚未完全明确。本文现就铁死亡的分子机制、铁死亡与IVDD的关系及其在临床应用潜力方面作一综述,旨在为IVDD的预防及治疗提供新思路。

P300通过Nrf2/HO-1/NF-κB信号通路抑制脊柱侧凸大鼠的椎间盘退变

目的探讨组蛋白乙酰化转移酶P300对脊柱侧凸大鼠的椎间盘髓核细胞(nucleus pulposus cells,NPCs)退变的影响和潜在调控机制。方法培养椎间盘NPCs,将NPCs分为4组:无处理组(对照组)、10μg/L白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)诱导NPCs退变组(IL-1β组)、10μg/L IL-1β联合15 mg/L P300处理组(IL-1β+P300组)和15 mg/L P300单独处理组(P300组)。CCK-8法检测细胞增殖活力。酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素6(IL-6)的水平。流式细胞术检测细胞凋亡。蛋白质印迹法检测细胞中性别决定区Y框蛋白9(sex de-termining region Y-box 9,SOX9)、胶原蛋白Ⅱ(collagen typeⅡ,COL-Ⅱ)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase-13,MMP-13)、金属蛋白酶ADAMTS(A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs)-5、核因子κB-α抑制蛋白(IκBα)、磷酸化的IκBα(p-IκBα)、磷酸化的NF-κB P65(p-P65)以及核转录因子红系2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)和血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)的表达。另外,将40只成年SPF级雌性SD大鼠分为假手术组、脊柱侧凸组、脊柱侧凸+P300组、脊柱侧凸+P300+Nrf2-IN-3组。其中脊柱侧凸组用手术去除大鼠的双上肢及尾部。脊柱侧凸+P300组建模后静脉注射P300[15 mg/(kg·d),30 d]。脊柱侧凸+P300+Nrf2-IN-3组建模后静脉注射P300[15 mg/(kg·d),30 d]和Nrf2的抑制剂Nrf2-IN-3[23.5 mg/(kg·d),30 d]。30 d后取T12~L1段椎间盘髓核组织,用蛋白质印迹法检测组织中SOX9、COL-Ⅱ、MMP-13、ADAMTS-5的表达。结果与对照组比较,IL-1β组的细胞活力降低,但细胞凋亡增加,TNF-α、IL-6、MMP-13、ADAMTS-5、p-P65、p-IκBα的表达水平上调,SOX9、COL-Ⅱ、IκBα、Nrf2、HO-1的表达水平下调(P均<0.05)。而与IL-1β组比较,IL-1β+P300组的细胞活力增加,细胞凋亡减少,TNF-α、IL-6、MMP-13、ADAMTS-5、p-P65、p-IκBα的表达水平下调,SOX9、COL-Ⅱ、IκBα、Nrf2、HO-1的表达水平上调(P均<0.05)。与假手术组比较,脊柱侧凸组的SOX9和COL-Ⅱ表达水平减少,而MMP-13和ADAMTS-5的表达增加(P均<0.05),与脊柱侧凸组比较,脊柱侧凸+P300组的SOX9和COL-Ⅱ表达水平增加,而MMP-13和ADAMTS-5的表达减少(P均<0.05)。与脊柱侧凸+P300组比较,脊柱侧凸+P300+Nrf2-IN-3组中的SOX9和COL-Ⅱ表达水平减少,而MMP-13和ADAMTS-5的表达增加(P均<0.05)。结论P300通过调控Nrf2/HO-1/NF-κB信号通路抑制脊柱侧凸大鼠的椎间盘退变。

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。

蛋白质组学在腰椎间盘退变中的研究进展

腰椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IVDD)是引起腰痛相关的主要慢性疾病,致残率很高[1]。以往研究表明,IVDD是由多种因素综合影响的复杂的病理学过程。目前研究认为IVDD发生发展主要与椎间盘生物力学失衡、椎间盘感染、炎症及衰老等相关,最终表现为椎间盘各组织和结构变化,致使椎间盘塌陷和不能维持运动。蛋白质组学具有高通量、大规模、系统性地分析蛋白的特点,广泛应用于疾病的早期检测、诊断和发现潜在的生物标志物并提供治疗靶点。笔者综述了近年来人类IVDD相关蛋白质组学的研究进展,旨在发现相关差异表达蛋白,从而帮助研究者从分子水平深入了解IVDD发病机制,并为该疾病的预防和治疗提供有力的支持。

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。

单侧腰椎间盘突出症患者多裂肌退变的MRI指标与临床指标的相关性

目的:分析单侧腰椎间盘突出症患者多裂肌退变的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)指标与临床指标的相关性。方法:回顾分析我院2018年1月至2021年12月收治的临床资料完整的单侧腰椎间盘突出症患者,共筛选出符合条件的患者86例。根据腰椎间盘突出节段和数量分成3组:A组27例为单纯L4/5椎间盘突出组,B组30例为单纯L5/S1椎间盘突出组,C组29例为多节段腰椎间盘突出组,所有患者均进行腰椎MRI平扫检查,测量指标包括L4/5、L5/S1水平多裂肌健侧和患侧总横截面积比值、双侧多裂肌肌肉萎缩程度和脂肪浸润比例,从病历资料中获取腰椎间盘突出患者腰部视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、Oswestry残疾指数(oswestry disability index,ODI)等临床指标,采用Spearman相关性分析L4/5、L5/S1水平多裂肌健侧和患侧总横截面积比值以及双侧肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例等指标与临床指标的相关性。结果:各组间年龄、性别和体质指数比较,无显著性差异(P>0.05);三组的多裂肌健侧和患侧总横截面积比值与VAS评分均呈正相关(P<0.05),与ODI评分无相关性(P>0.05);双侧多裂肌肌肉萎缩程度、脂肪浸润比例与ODI评分呈正相关(P<0.05),与VAS评分无关(P>0.05)。结论:在单侧腰椎间盘突出症患者中,多裂肌左右横截面积不对称程度与腰部疼痛相关,而双侧多裂肌肌肉萎缩程度与脂肪浸润比例与ODI评分相关。

肥胖和2型糖尿病对椎间盘退变影响的研究进展

肥胖(OB)和2型糖尿病(T2DM)是两种常见的代谢性疾病,与椎间盘退变(IDD)密切相关。OB可能通过增加脊柱的机械应力以及促进白色脂肪组织分泌脂肪因子而导致IDD的发生。T2DM通过影响椎间盘的血液供应和营养,并通过晚期糖基化终末产物(AGEs)诱发炎症反应,加速IDD的病理过程。脂肪细胞分泌多种脂肪因子(IL-6、TNF-α、瘦素、抵抗素和脂联素),可能参与IDD的病理生理过程。AGEs通过激活RAGE受体和NLRP3炎症小体,导致椎间盘细胞凋亡。因此,进一步阐明OB和T2DM在IDD发生和发展中的作用及其机制,将为IDD的诊治及预防提供更多策略。

青年人群慢性颈痛是否与颈椎间盘退变相关?一个全新的MRI分型系统建立与验证

目的针对在校大学生,采取颈椎MRI检查,通过建立颈椎间盘退变新的分级系统,判断其慢性颈痛发生是否与间盘退变直接相关。方法从2022年10月~12月,从某大学招募慢性颈痛患者和健康受试者,按照标准筛检,安排所有受试者接受核磁共振检查。按新的颈椎间盘退变分级方法,邀请多位脊柱外科和放射科医师先后两次对所有受试者的核磁结果进行阅片并分级,对分级的一致性进行判断,并评估颈痛与间盘退变之间的关系。结果最终受试者为78人(慢性颈痛组(试验组)和健康对照组(对照组)均为39人),男29人,女49人;对照组/试验组:男性20/9,女性20/29。女性相对于男性,更容易出现慢性颈痛。通过Kappa检验,发现前后两次各位观察者的评估结果相似,观察者间和观察者内,均匀良好的一致性。而且尽管两组间不同颈椎间盘退变分级的分布有差异,试验组的退变分级更高,但差异并无统计学意义。结论基于核磁共振检查的新的颈椎间盘退变分级方法,简单易行,不同评估者的一致性强,利于后续有限元分析。慢性颈痛的发生与颈椎间盘退变并无关联,其确切发病机制还需将来进一步研究。

富血小板血浆(PRP)对兔早期椎间盘退变(IDD)的干预作用

目的采用纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)模型,进行椎间盘内注射自体富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)干预,评价影像学及组织学干预效果。方法健康成年新西兰大白兔16只,随机分为PRP干预组(A组)、磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)注射组(B组)、造模对照组(C组)和单纯对照组(D组),每组4只。A、B和C组采用纤维环穿刺法建立L4/5、L5/6IDD模型。在造模后2周,对各组实验动物进行二次干预。A组取耳中央动脉血,采用Landesberg法制备PRP,于L4/5、L5/6椎间隙分别注入0.1mL PRP;B组于L4/5、L5/6椎间隙分别注入0.1mL PBS;C组暴露椎间隙后不作特殊处理。干预后2周,进行X线及MRI检查。处死实验动物,取椎间盘组织进行HE染色、Masson染色、番红O染色以及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,观察组织学改变。结果所有实验动物均存活至实验结束。PRP血小板计数约为外周血的3.69倍。随着时间推移,B组和C组的椎间隙高度逐渐下降、椎间盘信号逐渐降低,各时间点组内椎间盘高度指数百分数(disc height index percentage,%DHI)和MRI分级差异有统计学意义(P<0.05);A组和D组的椎间隙高度、椎间盘信号无明显变化,在初次手术后4周的时间点与B组和C组相比,差异均有统计学意义(P<0.05)。B组和C组的椎间盘组织病理学表现为髓核软骨细胞退行性变、坏死,形态不规则,分布不均匀,软骨基质逐步被纤维束取代,可见蛋白聚糖及Ⅱ型胶原减少;A组和D组的椎间盘组织形态变化不明显,在初次手术后4周的时间点与B组和C组相比,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论自体PRP注射治疗兔早期IDD模型的影像学及组织学评价满意,PRP早期干预可以有效抑制IDD进程。