人椎間盤髓核細胞提取物的背景知識與應用研究
一、背景
人椎間盤髓核細胞提取物提取自椎間盤髓核細胞，椎間盤髓核細胞分離自人椎間盤組織。人椎間盤髓核細胞分離椎間盤組織；椎間盤是連接相鄰椎體兩端的軟骨盤。形成脊柱的軟骨聯合，屬微動關節。厚度因脊柱部位和動物種類而有不同。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16%；有蹄獸較薄，僅占10%。
每一椎間盤由兩部分構成：中央為脊索遺跡形成的膠凍狀結構，稱髓核，脊柱運動時可起緩沖作用；外周為纖維環，有纖維束斜向連接于相鄰兩椎端表面的軟骨并與之結合，可限制髓核外逸。椎間盤隨年齡而發生退行性變化，如髓核鈣化、纖維環碎裂等，均可影響脊柱的運動。
髓核是位于椎間盤內、不接觸椎體的白色而有彈性的膠樣物質。出生時的髓核比較大而軟，位于椎間盤的中央，不接觸椎體。在生長發育過程中，髓核位置有變化。至成年時，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，椎間盤內層纖維環行包繞在脊索細胞的周圍。10歲后脊索細胞消失，僅有軟而呈膠凍樣的髓核。12歲時髓核幾乎完全由疏松的纖維軟骨和大量的膠原物質構成。
隨著年齡的增長、膠原物質則被纖維軟骨所取代。兒童的髓核結構與纖維環分界明顯，老年髓核與纖維環分界不明顯。髓核具有與水結合的能力。依據年齡的不同，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，將力傳送到纖維環各部分，使纖維略延長或改變各層纖維的方向而分散壓力。
在脊柱運動時，髓核作為運動的支柱，在一般情況下不能壓縮，在脊柱作前屈、后伸和旋轉運動時起類似軸承的作用。在承受力量時，髓核向各方均勻地傳遞力量，能夠避免椎間盤某一方向過多的承受力量而造成纖維環的破裂、軟骨盤的骨折及椎體的壓力性骨吸收，從而起到應力平衡的作用。人椎間盤髓核細胞采用膠原酶-中性蛋白酶混合消化法并結合軟骨細胞專用培養基培養篩選制備而來。
二、應用
人椎間盤髓核細胞提取物可用于離體椎間盤模型中壓應力對髓核組織的生物效應及促退變機制的研究：
背景椎間盤退行性疾病是一種人群高發性疾病,其發病機理復雜。該疾病現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程。因此深入研究和認識椎間盤退變機制具有重要的科學價值,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。壓應力作用是椎間盤退變進程中的重要外部病理因素,以往臨床觀察和基礎研究表明壓應力對椎間盤退變發生率和椎間盤細胞的生物學行為具有重要的調控作用。
一方面,過度壓應力刺激可促進椎間盤退變的發生,另一方面,特定條件的應力刺激可逆轉椎間盤退變或維持椎間盤的健康狀態。這正反兩方面的不同效應提示壓應力對椎間盤細胞可能存在“窗口”式生物學效應。此外,相關研究表明髓核細胞凋亡和衰老可能是相關病理因素導致椎間盤退變加速的重要原因。雖然已有研究表明高負荷壓應力是椎間盤退變加速的重要外部病理因素,但關于高負荷壓應力促進椎間盤髓核細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系統中進行灌注培養,在第7和14天時分析兩組髓核細胞活力、組織形態學變化(甲苯胺藍和HE)、髓核細胞胞外基質代謝相關分子的基因表達、髓核組織胞外基質大分子(aggrecan和collagen II)的表達、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。
進一步培養14天后,與新鮮椎間盤髓核組織比較,分析髓核細胞活力、組織形態(阿利新藍和HE染色)、髓核細胞分布、髓核組織MRI T2加權像、髓核細胞胞外基質代謝相關分子的基因表達、髓核組織胞外基質大分子(aggrecan和collagen II)的表達、髓核組織中生化組分(GAG和HYP)含量。
