下腰痛（LBP）是青少年和青年人残疾生活年数排名前 10 位的疾病之一，影响世界 70-85% 的人口。LBP 可以被认为是一种多因素疾病，但与腰椎间盘退变（IVD）密切相关。IVD 的外环，纤维环（AF），由同心胶原纤维层组成，这些纤维通过弹性蛋白和微原纤维相互连接，在不同的位置被连接不同板层的区域中断，称为跨板层桥接网络（TBLN）。诱发 AF 衰竭的因素包括机械应力，此前已证明机械应力会增加人类 AF 细胞中的促炎基因表达。机械负荷似乎与促炎环境协同作用，通过 TBLN 失调削弱 AF。但是，适度的机械应力也显示出可以挽救暴露于促炎刺激的 AF 细胞的促炎基因表达。总体而言，AF 机械性减弱和随之而来的椎间盘突出的病理机制仍有待充分了解。腰椎间盘突出症（LDH）突出症涉及 AF 和髓核（NP）的改变，包括蛋白聚糖和水含量的损失、基质金属蛋白酶（MMP-1、-2、-3、-9 等）和炎症介质（组织坏死因子TNF-α、白细胞介素IL-1β 等）的上调导致椎间盘组织的弱化和机械故障。最近，末端补体复合物（TCC），一种炎症触发物，也被认为与疾病进展有关。MMPs 的不平衡会削弱 IVD 细胞外基质（ECM），从而导致 NP 通过 AF 挤压，最终导致 LDH。早期治疗以加强 LDH 中的 AF 将是预防疾病进展的重要策略。正在出现基于细胞的疗法来治疗 LBP 和 IVD 变性。特别是，基于间充质干细胞/基质细胞（MSC）的疗法已被证明可促进 NP 中的 ECM 合成并增加小动物模型中的椎间盘高度。退化的 IVD 是一种苛刻的生化和生物力学条件，在高复杂的机械负荷下具有酸性pH、高浓度的促炎因子和基质降解酶。这种环境是细胞疗法成功转化的挑战，包括 MSCs。此外，需要更复杂的体外研究将多方面诊断环境和不同影响因素的相互作用考虑在内。来自德国乌尔姆大学创伤外科和生物力学研究所、葡萄牙波尔图大学生物医学研究所的一项研究中，证明了炎症环境与拉伸应变协同作用，对人类 AF 细胞产生影响，促进炎症标志物、细胞补体调节因子和弹性蛋白的上调；增加 MMP 活性和 TIMP 产量；并降低 COL1A1 的表达。此外，还证明了 MSC 分泌组在退化的 IVD 中的作用机制的一个新方面，即调节 AF 细胞的 MMP 活性和 TIMP-1 的产生。
参考文献：Gonçalves RM, Saggese T, Yong Z, Ferreira JR, Ignatius A, Wilke HJ, Neidlinger-Wilke C, Teixeira GQ. Interleukin-1β More Than Mechanical Loading Induces a Degenerative Phenotype in Human Annulus Fibrosus Cells, Partially Impaired by Anti-Proteolytic Activity of Mesenchymal Stem Cell Secretome. Front Bioeng Biotechnol. 2022 Jan 28;9:802789. doi: 10.3389/fbioe.2021.802789. PMID: 35155408; PMCID: PMC8831733.小编旨在分享、学习、交流生物科学等领域的研究进展。如有侵权或引文不当请联系小编修正。关注公众号"Naturehink"了解更多体外仿生相关的资讯！
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