骨髓间充质干细胞治疗椎间盘退变研究进展

骨髓间充质干细胞(BMSC)具有多向分化能力、免疫原性和免疫调节性等特点,可大量获取。许多学者对BMSC特性进行实验研究,并诱导其在体外和体内向椎间盘样细胞分化,已有大量研究成果证实将BMSC用于治疗椎间盘退变的可行性。近年也有将BMSC移植入椎间盘退变患者并获得延缓椎间盘退变效果的临床报道。该文就BMSC治疗椎间盘退变的基础研究和临床研究作一综述。     

骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体移植治疗椎间盘退变

目的 观察兔骨髓间充质干细胞.壳聚糖凝胶复合体移植修复椎间盘髓核缺损退变的效果.方法 建立兔椎间盘髓核缺损退变模型,将兔骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体注射移植入缺损退变模型中,兔继续培养4周后处死,取出移植修复的椎间盘进行组织HE染色、Aggre-can番红O染色及Ⅱ-collagen免疫组织化学染色,与正常椎间盘及未行移植的缺损退变椎间盘进行随机对照,检测移植修复的效果.结果 骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体可以在缺损的椎间盘中正常生长,并呈现向类髓核细胞分化的趋势,合成分泌Ⅱ-collagen和Aggrecan,维持原椎间盘髓核组织的生物学特性,而缺损退变组髓核组织纤维化、完整性丧失,水分丢失,Ⅱ-collagen合成明显减少(P<0.05).结论 兔骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体能够修复椎间盘缺损退变.     

间充质干细胞移植治疗椎间盘退变疾病的研究进展

目的综述间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）移植治疗椎间盘退变疾病的研究现状。方法查阅近年来有关MSCs移植治疗椎间盘退变疾病的国内外相关文献,进行回顾及综合分析。结果椎间盘移植MSCs在一定的条件下能表达类软骨细胞表型,增加基质合成,缓解椎间盘退变。结论MSCs移植治疗椎间盘退变疾病是一种很有前途的方法。     

骨髓间充质干细胞向髓核细胞的转化

骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能,在不同环境下可诱导分化为多胚层来源的细胞,如:骨细胞、软骨细胞等.椎间盘退变主要源于髓核细胞及细胞外基质的变化,髓核细胞为类软骨细胞,随着细胞生物工程技术和分子生物学的进展,利用骨髓间充质干细胞结合细胞载体可再生出组织工程化的髓核细胞,将其植入椎间盘,从而阻止和逆转椎间盘退变,为治疗椎间盘退变提供一条新途径.     

骨髓间充质干细胞结合藻酸盐治疗椎间盘退变的实验研究

目的观察骨髓间充质干细胞（Bone mesenchymal stem cell,BMSC）结合藻酸盐凝胶支架,治疗兔椎间盘退变的效果。方法将15只新西兰大白兔建立腰椎间盘退变模型,随机分为对照组、空白组和治疗组。体外培养兔BMSC,治疗组椎间隙注射BMSC结合藻酸盐凝胶支架,对照组注射藻酸盐凝胶,空白组注射生理盐水。应用核磁共振、免疫组化和生化分析,观察椎间盘退变的修复效果。结果治疗组影像学、病理组织学观察,以及蛋白多糖和Ⅱ型胶原的含量,均明显优于对照组和空白组,差异有统计学意义。结论 BMSC结合藻酸盐凝胶支架可用于治疗兔腰椎间盘退变。     

骨髓间充质干细胞修复退变椎间盘中营养和分化效应的变化

目的 观察骨髓间充质干细胞(MSCs)移植在椎间盘退变修复过程中营养效应与类髓核分化效应的变化.方法 用针吸髓核法建立兔的椎间盘退变模型,采取体外细胞培养技术,培养MSCs,并用含有绿色荧光蛋白(GFP)标记的腺病毒转染使之携带有GFP,在造成退变模型2周后以5×106个细胞/ml的浓度植入手术节段的椎间盘内.1、2、4、8周末用间接免疫荧光双标结合激光共聚焦显微镜观测MSCs表达的转化生长因子(TGF)-β1、胰岛素样生长因子(IGF)-1和低氧诱导因子(HIF)-1α、Ⅱ型胶原等在不同时间点上的表达及定量分析.结果 MSCs表达的TGF-β1、IGF-1在2周左右达到高峰,分别为(22.68±6.83)%、(35.67±6.56)%,之后开始降低;HIF-1α、Ⅱ型胶原在8周中均呈上升趋势,8周最高,分别为(55.35±14.06)%、(37.23±9.53)%,2～4周过程中上升最明显.结论 早期(2周时)MSCs以发挥营养效应为主,后期(4周后)以发挥类髓核分化效应为主.     

大鼠骨髓间充质干细胞与髓核细胞共培养对白介素1β致髓核细胞退变的影响

目的 :观察大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)与髓核细胞(NPCs)共培养对白介素1β(IL-1β)致NPCs退变的影响。方法:在体外分别分离培养大鼠NPCs和BMSCs,分别传至第3代,采用流式细胞仪鉴定BMSCs纯度,分别测定CD29、CD31、CD45、CD90表型。取第3代NPCs分为3组:A组,无IL-1β干预,不与BMSCs共培养,设为对照组;B组,用IL-1β干预NPCs后不与BMSCs共培养;C组,用IL-1β干预NPCs后与BMSCs细胞借由transwell小室间接共培养。IL-1β干预时间和BMSCs共培养时间均为24h,之后取出transwell,将3组NPCs通过实时定量荧光PCR(RT-PCR)观察其解聚蛋白样金属蛋白-4(ADAMTS-4)、解聚蛋白样金属蛋白酶-5(ADAMTS-5)、基质金属蛋白酶-13(MMP-13)基因表达量,同时通过Annexin V-FITC/propidium iodide(PI)凋亡试剂盒和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)试剂盒观察3组NPCs凋亡情况。结果 :流式细胞鉴定结果显示90%以上的BMSCs表现为CD29、CD90阳性,小于5%的BMSCs表现为CD31、CD45阳性,细胞纯度较好。3组NPCs中ADAMTS-4、ADAMTS-5、MMP-13的基因相对表达量:A组为0.98±0.19、1.10±0.08、1.21±0.24,B组为5.23±0.25、6.92±2.33、23.39±0.09,C组为2.31±0.26、3.33±1.52、12.68±0.11,与A组比较,B、C组均明显升高(P0.05),C组与B组比较均明显降低(P0.05)。Caspase-3活性相对表达量A组为1.20±0.18,B组为5.92±0.93,C组为2.33±0.52,与A组比较,B、C组明显升高(P0.05),C组与B组比较明显降低(P0.05)。细胞凋亡率A组为4.2±2.2,B组为17.1±3.7,C组为10.5±2.4,与A组比较,B、C组明显升高(P0.05),C组与B组比较明显降低(P0.05)。结论:与BMSCs共培养可有效降低IL-1β致NPCs退变相关因子的基因表达,减少细胞凋亡;BMSCs可作为种子细胞对椎间盘炎性环境起到"治疗"作用。     

微囊化同种异体骨髓间充质干细胞移植预防兔椎间盘退变的实验研究

目的:探讨超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)磁粒子标记的微囊化同种异体骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,bMMSCs)移植预防椎间盘退变的可行性.方法:选用60只健康新西兰大白兔.随机平均分为A、B、C、D、E 5组,每组12只.A、B、C、D组应用髓核抽吸法制作L2/3、L3/4、L4/5椎间盘退变模型,取同种异体兔bMMSCs行体外培养,并在体外纯化扩增,用SHO标记后行微囊化,于造模手术当时植入(A组)兔手术节段椎间盘内;B组植入未微囊化bMMSCs;C组移植空微囊;D组仅制作模型,不移植;E组为正常对照组.分别于建模后2、4、6、8周时用MRI扫描对标记干细胞在椎间盘内分布进行示踪,并于相应时间点处死动物后取L2/3、L3/4、L4/5髓核组织,用间苯三酚分光光度法测定蛋白多糖含量的变化,免疫组化法测定Ⅱ型胶原含量的变化.所得数据进行统计学分析.结果:bMMSCs能被SPIO有效标记,应用MRI扫描可观察到其在体内的分布,8周时MRI图像与4周时相比,干细胞由注射部位向周边发生了迁徙.建模后2、4、6、8周各时间点.A组髓核中蛋白多糖和Ⅱ型胶原的含量均高于B组、C组和D组,差异有统计学意义(P<0.05);B组均高于C组及D组,差异有统计学意义(P<0.05);各时间点E组与B组、C组及D组相比差异有统计学意义(P<0.05);术后6、8周时A组与E组之间差异无统计学意义(P>0.05);各时间点C组和D组之间差异无统计学意义(P>0.05).结论:微囊化bMMSCs移植后能恢复兔髓核中细胞外基质含量,其效果优于单纯bMMSCs移植.     

髓核细胞来源外泌体对骨髓间充质干细胞向髓核样细胞分化的作用

目的:探讨人髓核细胞(NPCs)外泌体对人骨髓间充质干细胞(BMSCs)向髓核样细胞分化的作用。方法:取腰椎间盘突出症患者手术切除的髓核组织,体外分离培养人NPCs,采用差速离心法提取NPCs的外泌体,利用透射电镜及Western blot对外泌体进行大小形态及标志蛋白的检测,同时用PKH67荧光染料标记外泌体后与BMSCs共孵育0.5h、2h、4h,在激光共聚焦显微镜下观察BMSCs对NPCs外泌体的摄取情况;取人BMSCs经NPCs外泌体诱导3d、7d、10d、14d后应用RT-PCR检测BMSCs中蛋白聚糖(ACAN)、SOX-9、Ⅱ型胶原(COL2A1)、角蛋白19(KRT19)及缺氧诱导因子1α(HIF-1α)的m RNA表达情况。结果:提取的人NPCs外泌体为直径为30~100nm的圆形或椭圆形结构,其表达CD63和Tsg101,不表达Calnexin蛋白。经PKH67标记的NPCs外泌体可以被BMSCs摄取;经NPCs外泌体诱导后7d开始BMSCs中的ACAN、SOX-9、COL2A1、KRT19及HIF-1α基因m RNA表达均显著性高于未经诱导的BMSCs(P0.05)。结论:在体外实验中,人NPCs可以分泌外泌体并被BMSCs所摄取,诱导BMSCs分化为髓核样细胞,可为椎间盘退变的组织工程修复提供更为简单有效的NPCs来源。     

脐带华通胶间充质干细胞移植对退变椎间盘影响的实验研究

目的:探讨人华通胶间充质干细胞(Wharton′s jelly-derived mesenchymal stem cells,WJMSCs)移植对犬退变椎间盘的影响。方法:从新生儿脐带中提取WJMSCs,取增殖良好的第3代细胞,用含有绿色荧光蛋白的腺相关病毒(r AAV2-EGFP)感染标记细胞。选择20只健康成年比格犬作为实验动物,使用穿刺抽吸髓核组织法建立椎间盘退变模型(L4/5、L5/6、L6/7)。4周后将犬各节段椎间盘进行分组:L3/4为对照组(A组);L4/5为退变组(B组);L5/6为注射组(C组),注射生理盐水;L6/7为移植组(D组),移植绿色荧光蛋白标记的WJMSCs细胞悬液。造模术前、术后4、8、12、24周行腰椎X线及MRI检查。24周后处死动物取材进行冰冻切片荧光、HE染色及番红O染色等组织学检测,提取髓核组织总RNA,反转录后行Real Time PCR检测,观察蛋白多糖、Ⅱ型胶原、SOX-9及Ⅰ型胶原基因表达变化。结果:分离培养的WJMSCs贴壁生长,呈梭形形态,r AAV2-EGFP病毒感染后第3天表达绿色荧光。影像学检查结果显示各组椎间盘高度指数及相对灰度指数在造模术前、术后第4周无统计学差异,术后8、12、24周,D组椎间盘相对高度指数及相对灰度指数较B、C组高(P0.05),比A组低(P0.05)。术后24周,D组髓核组织冰冻切片内能够检测到GFP阳性的WJMSC细胞,HE染色显示D组髓核组织退变比B组和C组轻,番红O染色结果显示D组染色较B组和C组深,基因表达检测结果显示D组Ⅱ型胶原、蛋白多糖及SOX-9基因表达比B、C组高(P0.05),但比A组低(P0.05)。结论:人WJMSCs移植入犬退变椎间盘内能够存活,促进椎间盘细胞外基质Ⅱ型胶原及蛋白多糖合成,维持椎间盘高度及髓核含水量,能够有效延缓椎间盘退变进展。     

间充质干细胞治疗椎间盘退行性变的研究进展

<正>椎间盘退行性变(IDD)是引起下腰痛的主要病因之一~([1]),IDD导致的椎间隙狭窄是下腰痛重要发病机制~([2-3])。成人椎间盘是人体最大的无血管组织且细胞含量较少~([4])。IDD不同于正常衰老,衰老属于生理现象,不引起疼痛,而IDD则会引起髓核细胞(NPC)活性下降、数量减少,椎间隙高度丢失等,从而产生下腰痛。IDD的非手术治疗~([5])和手术     

新型微支架装载脂肪间充质干细胞移植修复椎间盘退行性变

目的探讨一种新型生物材料明胶微支架装载脂肪间充质干细胞(ADMSC)移植修复犬椎间盘退行性变的治疗效果。方法选用12只健康成年比格犬,采用穿刺抽吸髓核法建立椎间盘退行性变模型(L37),提取自体ADMSC并应用Luc-GFP慢病毒标记。4周后将犬椎间盘节段分为对照组(L7/S1)、模型组(L3/L4)、干细胞组(L4/L5,造模后注射ADMSC)、微支架组(L5/L6,造模后注射明胶微支架)、微支架装载干细胞组(L6/L7,造模后注射ADMSC和微支架共培养物)。分别于造模前及造模后4、8、12、24周行腰椎X线及MRI检查,观察椎间盘相对高度(术后椎间盘高度与术前椎间盘高度的比值)及相对灰度(MRI髓核组织灰度值与脑脊液灰度值的比值)的变化。24周后取椎间盘髓核组织,行冰冻切片荧光、HE染色及番红O染色观察,用ELISA法检测软骨相关蛋白SOX-9、PG和COL2的含量。结果影像学结果显示,造模后各组椎间盘相对高度及相对灰度与对照组相比均明显降低;造模后8、12、24周,微支架装载干细胞组椎间盘相对高度及相对灰度高于模型组、干细胞组和微支架组,差异均有统计学意义(P 0.05)。术后24周,微支架装载干细胞组和干细胞组髓核组织冰冻切片内能够检测到Luc-GFP+-ADMSC表达,且微支架装载干细胞组表达比干细胞组多。HE和番红O染色显示微支架装载干细胞组椎间盘退行性变比模型组、干细胞组和微支架组轻,蛋白定量检测结果显示微支架装载干细胞组髓核组织内SOX-9、PG和COL2表达高于模型组、微支架组和干细胞组,差异均有统计学意义(P 0.05)。结论明胶微支架装载ADMSC移植可延缓比格犬椎间盘退行性变,有望为发生退行性变的椎间盘组织的修复治疗提供新的策略。     

自噬对椎间盘退行性变作用机制的研究进展

椎间盘退行性变（IDD）被公认为是腰痛的主要原因,约有80%的人会在其一生中遭遇到腰痛^［1］。目前,世界上约有6.5亿人受到腰痛的困扰,仅在美国,每年投入的相关费用就超过了300亿美元,甚至超过了中风、呼吸道感染、糖尿病、冠状动脉疾病及类风湿疾病的费用总和^［2］。腰痛已是导致患者住院治疗的第二大常见病因,也是导致患者长期残疾的主要原因之一^［3］。此外,IDD还是颈部和背部疼痛综合征的主要原因,严重情况下甚至会造成患者残疾^［4］。随着人口老龄化的日渐加重,IDD对人类健康造成巨大危害,也给患者家庭和社会增加了沉重的经济负担。作为一种常见的复杂退行性疾病,其传统治疗措施已无法满足目前的临床需求。自噬细胞保护效应引起学者们的关注。椎间盘髓核细胞通过自噬适应外界环境,维持细胞稳态。适度激活自噬能有效抑制椎间盘细胞凋亡,延缓细胞外基质（ECM）降解。研究自噬在IDD中的作用机制,针对性地干预其病理生理进程,可为IDD的临床治疗提供新的理念。本文通过查阅近年自噬对IDD作用的相关文献,从IDD及自噬的发生机制、髓核细胞凋亡途径及自噬对髓核细胞凋亡的作用机制等方面展开分析,综述如下。     

椎间失稳致兔椎间盘退变磁共振影像计量分析

目的 :探讨由于椎间失稳诱发的椎间盘退变在磁共振成像 (magneticresonanceimaging ,MRI)中的表现。方法 :选用新西兰兔 15只 ,随机分为手术组 9只、对照组 6只 ,手术组沿L3～ 6棘突作后正中切口 ,剥离骶棘肌和关节突附丽肌肉 ,切除棘上、棘间韧带和关节突关节外后 1/ 2 ;对照组作相同皮肤切口即缝合。所有动物在标准条件下饲养 ,分别于术后 2、 4、 8个月行腰椎MRI检查及髓核信号值测量。结果 :术后 2～ 8个月 ,对照组腰椎未见异常 ,而手术组L3～ 6椎间盘则相继出现T2 加权像低信号、腰椎后凸畸形、T1加权像低信号、椎间盘后突和硬膜囊受压等改变。对手术组手术节段及其邻近节段椎间盘髓核信号值的定量分析显示 ,T2 加权像信号值减低在术后 2、 4、8个月均具有统计学意义 ,而T1加权像信号值减低在术后 8个月具有统计学意义 ;T2 信号值减低主要发生于术后 2个月 ,T1信号值减低发生于术后 8个月。结论 :脊柱失稳可诱发椎间盘退变。髓核T2 加权像低信号是椎间盘退变的早期和先发征象 ,T1加权像显示形态改变较好 ,但T1信号值在退变早期变化不明显。     

应用纤连蛋白片段建立椎间盘退变动物模型

目的:探讨应用N端30kDa纤连蛋白片段(Fn-f)建立模拟人类椎间盘退变规律的椎间盘退变动物模型的可行性,为椎间盘退变的防治提供实验模型及实验依据.方法:选取雄性6月龄新西兰大白兔28只,麻醉后使用30G微量注射针和微量注射器,在透视引导下经皮将25μl 1.5μmol/L Fn-f(Fn-f组)或25μl磷酸缓冲液(PBS,0.01mol/L,pH值7.2;PBS组)随机分别注射入不同节段的腰椎间盘中心区.分别于注射4、8、12、16周后获取椎间盘,对椎间盘进行组织学检测(HE、Masson三色及番红O染色),并以RT-PCR法对椎间盘聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的基因表达水平进行分析.结果:与注射PBS椎间盘相比,注射Fn-f椎间盘造模后4周时椎间盘的髓核、纤维环结构以及胞外基质蛋白聚糖等无明显差别;8周时髓核细胞数量减少、细胞簇状分布,被胞外基质分隔开来,纤维环层状结构排列部分出现紊乱,蛋白聚糖染色变浅;12和16周时髓核细胞数量明显减少,细胞变圆,呈明显的成簇聚集分布,纤维环排列明显不规整,各层间出现裂隙,甚至断裂,蛋白聚糖染色明显变浅,甚至部分未见染色.Fn-f组椎间盘聚集蛋白聚糖mRNA表达水平在8、12和16周3个时间点均明显低于PBS组(P＜0.05);Ⅱ型胶原mRNA表达水平在12和16周时明显低于PBS对照组(P＜0.05).结论:透视引导下兔椎间盘内注射N端30kDa Fn-f可诱导椎间盘产生渐进性退行性病变,该法建立的动物模型可作为研究椎间盘退变的发病机制及防治的实验模板.     

骨髓基质细胞在椎间盘退变中的应用

骨髓基质细胞具有很强的自我更新和多向分化潜能,在不同体外环境下,可诱导多胚层来源的细胞,如:骨细胞、软骨细胞、神经细胞等。椎间盘退变是脊柱退行性疾病及继发病变的基础,临床上十分多见,目前的治疗方法虽然很多,但均不是真正针对椎间盘退变的病理生理过程。骨髓基质细胞的细胞治疗和基因治疗作为椎间盘退变治疗的一种新方法,从根本上阻止和逆转椎间盘退变,必将成为治疗椎间盘退变的最佳途径。     

椎体终板下微循环障碍直接导致椎间盘退变的实验研究

目的 通过建立椎体终板下微循环障碍动物模型,探讨椎间盘退变发病的可能机制.方法 将24只新西兰白兔随机分为实验组和对照组,实验组采用联合应用内毒素与激素的方法制备典型椎体终板下微循环障碍模型,并通过终板微血栓染色证实;对照组为阴性空白对照,不给予任何药物干扰,仅标准饲料喂养.3个月后分析实验组和对照组动物椎间盘的水含量、生化成分含量和组织形态学,从而评估椎间盘的退变程度.结果 终板微血栓染色证实实验组成功构建椎体终板下微循环障碍模型,3个月后实验组动物椎间盘水含量、生物化学成分含量均低于对照组,椎间盘切片染色可见椎间盘退变的表现.结论 椎体终板下微循环障碍可直接导致椎间盘退变,椎间盘营养供给障碍是椎间盘退变的发病机制之一.