人椎間盤髓核細(xì)胞提取物的背景知識(shí)與應(yīng)用研究
一、背景
人椎間盤髓核細(xì)胞提取物提取自椎間盤髓核細(xì)胞，椎間盤髓核細(xì)胞分離自人椎間盤組織。人椎間盤髓核細(xì)胞分離椎間盤組織；椎間盤是連接相鄰椎體兩端的軟骨盤。形成脊柱的軟骨聯(lián)合，屬微動(dòng)關(guān)節(jié)。厚度因脊柱部位和動(dòng)物種類而有不同。頸部、尾部和腰部較厚，胸部較薄，薦部已骨化。狗的較厚，總厚度約占脊柱全長(zhǎng)16%；有蹄獸較薄，僅占10%。
每一椎間盤由兩部分構(gòu)成：中央為脊索遺跡形成的膠凍狀結(jié)構(gòu)，稱髓核，脊柱運(yùn)動(dòng)時(shí)可起緩沖作用；外周為纖維環(huán)，有纖維束斜向連接于相鄰兩椎端表面的軟骨并與之結(jié)合，可限制髓核外逸。椎間盤隨年齡而發(fā)生退行性變化，如髓核鈣化、纖維環(huán)碎裂等，均可影響脊柱的運(yùn)動(dòng)。
髓核是位于椎間盤內(nèi)、不接觸椎體的白色而有彈性的膠樣物質(zhì)。出生時(shí)的髓核比較大而軟，位于椎間盤的中央，不接觸椎體。在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，髓核位置有變化。至成年時(shí)，髓核位于椎間盤偏后。髓核約占椎間盤橫斷面的50%～60%。在幼兒時(shí)，椎間盤內(nèi)層纖維環(huán)行包繞在脊索細(xì)胞的周圍。10歲后脊索細(xì)胞消失，僅有軟而呈膠凍樣的髓核。12歲時(shí)髓核幾乎完全由疏松的纖維軟骨和大量的膠原物質(zhì)構(gòu)成。
隨著年齡的增長(zhǎng)、膠原物質(zhì)則被纖維軟骨所取代。兒童的髓核結(jié)構(gòu)與纖維環(huán)分界明顯，老年髓核與纖維環(huán)分界不明顯。髓核具有與水結(jié)合的能力。依據(jù)年齡的不同，水的含量可占髓核總量的75%～90%。年齡大則髓核水分減少。髓核在承受突然外力情況下，起吸收振蕩的作用。在壓力作用下髓核不能壓縮，但能變形，將力傳送到纖維環(huán)各部分，使纖維略延長(zhǎng)或改變各層纖維的方向而分散壓力。
在脊柱運(yùn)動(dòng)時(shí)，髓核作為運(yùn)動(dòng)的支柱，在一般情況下不能壓縮，在脊柱作前屈、后伸和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)起類似軸承的作用。在承受力量時(shí)，髓核向各方均勻地傳遞力量，能夠避免椎間盤某一方向過(guò)多的承受力量而造成纖維環(huán)的破裂、軟骨盤的骨折及椎體的壓力性骨吸收，從而起到應(yīng)力平衡的作用。人椎間盤髓核細(xì)胞采用膠原酶-中性蛋白酶混合消化法并結(jié)合軟骨細(xì)胞專用培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選制備而來(lái)。
二、應(yīng)用
人椎間盤髓核細(xì)胞提取物可用于離體椎間盤模型中壓應(yīng)力對(duì)髓核組織的生物效應(yīng)及促退變機(jī)制的研究：
背景椎間盤退行性疾病是一種人群高發(fā)性疾病,其發(fā)病機(jī)理復(fù)雜。該疾病現(xiàn)有的臨床治療策略主要以緩解癥狀為主,不能從病因上防治椎間盤退變進(jìn)程。因此深入研究和認(rèn)識(shí)椎間盤退變機(jī)制具有重要的科學(xué)價(jià)值,將為尋找新的椎間盤退行性疾病的防治策略提供理論依據(jù)。壓應(yīng)力作用是椎間盤退變進(jìn)程中的重要外部病理因素,以往臨床觀察和基礎(chǔ)研究表明壓應(yīng)力對(duì)椎間盤退變發(fā)生率和椎間盤細(xì)胞的生物學(xué)行為具有重要的調(diào)控作用。
一方面,過(guò)度壓應(yīng)力刺激可促進(jìn)椎間盤退變的發(fā)生,另一方面,特定條件的應(yīng)力刺激可逆轉(zhuǎn)椎間盤退變或維持椎間盤的健康狀態(tài)。這正反兩方面的不同效應(yīng)提示壓應(yīng)力對(duì)椎間盤細(xì)胞可能存在“窗口”式生物學(xué)效應(yīng)。此外,相關(guān)研究表明髓核細(xì)胞凋亡和衰老可能是相關(guān)病理因素導(dǎo)致椎間盤退變加速的重要原因。雖然已有研究表明高負(fù)荷壓應(yīng)力是椎間盤退變加速的重要外部病理因素,但關(guān)于高負(fù)荷壓應(yīng)力促進(jìn)椎間盤髓核細(xì)胞凋亡和衰老的作用處于初步研究階段。
將椎間盤置于智能化仿生組織培養(yǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行灌注培養(yǎng),在第7和14天時(shí)分析兩組髓核細(xì)胞活力、組織形態(tài)學(xué)變化(甲苯胺藍(lán)和HE)、髓核細(xì)胞胞外基質(zhì)代謝相關(guān)分子的基因表達(dá)、髓核組織胞外基質(zhì)大分子(aggrecan和collagen II)的表達(dá)、髓核組織中生化組分(糖胺多糖GAG和羥脯氨酸HYP)含量;另外,在第14天時(shí)將兩組椎間盤髓核組織生物活性與新鮮椎間盤髓核組織比較。
進(jìn)一步培養(yǎng)14天后,與新鮮椎間盤髓核組織比較,分析髓核細(xì)胞活力、組織形態(tài)(阿利新藍(lán)和HE染色)、髓核細(xì)胞分布、髓核組織MRI T2加權(quán)像、髓核細(xì)胞胞外基質(zhì)代謝相關(guān)分子的基因表達(dá)、髓核組織胞外基質(zhì)大分子(aggrecan和collagen II)的表達(dá)、髓核組織中生化組分(GAG和HYP)含量。
