下腰痛（LBP）是青少年和青年人殘疾生活年數排名前 10 位的疾病之一，影響世界 70-85% 的人口。LBP 可以被認為是一種多因素疾病，但與腰椎間盤退變（IVD）密切相關。

IVD 的外環，纖維環（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域中斷，稱為跨板層橋接網絡（TBLN）。誘發 AF 衰竭的因素包括機械應力，此前已證明機械應力會增加人類 AF 細胞中的促炎基因表達。機械負荷似乎與促炎環境協同作用，通過 TBLN 失調削弱 AF。但是，適度的機械應力也顯示出可以挽救暴露于促炎刺激的 AF 細胞的促炎基因表達。總體而言，AF 機械性減弱和隨之而來的椎間盤突出的病理機制仍有待充分了解。

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、基質金屬蛋白酶（MMP-1、-2、-3、-9 等）和炎癥介質（組織壞死因子TNF-α、白細胞介素IL-1β 等）的上調導致椎間盤組織的弱化和機械故障。最近，末端補體復合物（TCC），一種炎癥觸發物，也被認為與疾病進展有關。MMPs 的不平衡會削弱 IVD 細胞外基質（ECM），從而導致 NP 通過 AF 擠壓，最終導致 LDH。早期治療以加強 LDH 中的 AF 將是預防疾病進展的重要策略。

正在出現基于細胞的療法來治療 LBP 和 IVD 變性。特別是，基于間充質干細胞/基質細胞（MSC）的療法已被證明可促進 NP 中的 ECM 合成并增加小動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條件，在高復雜的機械負荷下具有酸性pH、高濃度的促炎因子和基質降解酶。這種環境是細胞療法成功轉化的挑戰，包括 MSCs。此外，需要更復雜的體外研究將多方面診斷環境和不同影響因素的相互作用考慮在內。

來自德國烏爾姆大學創傷外科和生物力學研究所、葡萄牙波爾圖大學生物醫學研究所的一項研究中，證明了炎癥環境與拉伸應變協同作用，對人類 AF 細胞產生影響，促進炎癥標志物、細胞補體調節因子和彈性蛋白的上調；增加 MMP 活性和 TIMP 產量；并降低 COL1A1 的表達。此外，還證明了 MSC 分泌組在退化的 IVD 中的作用機制的一個新方面，即調節 AF 細胞的 MMP 活性和 TIMP-1 的產生。

參考文獻：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.

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