炎癥環(huán)境與拉伸應(yīng)變的協(xié)同作用對人 AF 細(xì)胞產(chǎn)生的影響

來源：上海泉眾機(jī)電科技有限公司 2022年04月13日 09:57

下腰痛（LBP）是青少年和青年人殘疾常見的疾病，影響世界 70-85% 的人口。LBP 可以被認(rèn)為是一種多因素疾病，但與腰椎間盤退變（IVD）密切相關(guān)。

IVD 的外環(huán)，纖維環(huán)（AF），由同心膠原纖維層組成，這些纖維通過彈性蛋白和微原纖維相互連接，在不同的位置被連接不同板層的區(qū)域中斷，稱為跨板層橋接網(wǎng)絡(luò)（TBLN）。誘發(fā) AF 衰竭的因素包括機(jī)械應(yīng)力，此前已證明機(jī)械應(yīng)力會(huì)增加人類 AF 細(xì)胞中的促炎基因表達(dá)。機(jī)械負(fù)荷似乎與促炎環(huán)境協(xié)同作用，通過 TBLN 失調(diào)削弱 AF。但是，適度的機(jī)械應(yīng)力也顯示出可以挽救暴露于促炎刺激的 AF 細(xì)胞的促炎基因表達(dá)?？傮w而言，AF 機(jī)械性減弱和隨之而來的椎間盤突出的病理機(jī)制仍有待充分了解。

腰椎間盤突出癥（LDH）突出癥涉及 AF 和髓核（NP）的改變，包括蛋白聚糖和水含量的損失、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP-1、-2、-3、-9 等）和炎癥介質(zhì)（組織壞死因子TNF-α、白細(xì)胞介素IL-1β 等）的上調(diào)導(dǎo)致椎間盤組織的弱化和機(jī)械故障。最近，末端補(bǔ)體復(fù)合物（TCC），一種炎癥觸發(fā)物，也被認(rèn)為與疾病進(jìn)展有關(guān)。MMPs 的不平衡會(huì)削弱 IVD 細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），從而導(dǎo)致 NP 通過 AF 擠壓，最終導(dǎo)致 LDH。早期治療以加強(qiáng) LDH 中的 AF 將是預(yù)防疾病進(jìn)展的重要策略。

正在出現(xiàn)基于細(xì)胞的療法來治療 LBP 和 IVD 變性。特別是，基于間充質(zhì)干細(xì)胞/基質(zhì)細(xì)胞（MSC）的療法已被證明可促進(jìn) NP 中的 ECM 合成并增加小動(dòng)物模型中的椎間盤高度。退化的 IVD 是一種苛刻的生化和生物力學(xué)條件，在高復(fù)雜的機(jī)械負(fù)荷下具有酸性pH、高濃度的促炎因子和基質(zhì)降解酶。這種環(huán)境是細(xì)胞療法成功轉(zhuǎn)化的挑戰(zhàn)，包括 MSCs。此外，需要更復(fù)雜的體外研究將多方面診斷環(huán)境和不同影響因素的相互作用考慮在內(nèi)。

來自德國烏爾姆大學(xué)創(chuàng)傷外科和生物力學(xué)研究所、葡萄牙波爾圖大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究所的一項(xiàng)研究中，證明了炎癥環(huán)境與拉伸應(yīng)變協(xié)同作用，對人類 AF 細(xì)胞產(chǎn)生影響，促進(jìn)炎癥標(biāo)志物、細(xì)胞補(bǔ)體調(diào)節(jié)因子和彈性蛋白的上調(diào)；增加 MMP 活性和 TIMP 產(chǎn)量；并降低 COL1A1 的表達(dá)。此外，還證明了 MSC 分泌組在退化的 IVD 中的作用機(jī)制的一個(gè)新方面，即調(diào)節(jié) AF 細(xì)胞的 MMP 活性和 TIMP-1 的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：Gon?alves 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.

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