椎間盤(pán)(IVD)是連接相鄰椎體的纖維軟骨組織，由富含蛋白多糖的髓核(NP)、富含膠原蛋白的纖維環(huán)(AF)外區(qū)組成，并由軟骨終板(CEP)限制。IVD為脊柱提供機(jī)械穩(wěn)定性，允許在運(yùn)動(dòng)節(jié)段水平上運(yùn)動(dòng)，并保持椎骨和小關(guān)節(jié)的正確空間對(duì)齊。IVD退變(IVDD)隨著年齡的增長(zhǎng)和病理?yè)p傷下的持續(xù)變性而發(fā)展。它與組織內(nèi)在自我修復(fù)能力的降低有關(guān)，包括NP祖細(xì)胞的減少。此外，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)含量失調(diào)與早期IVDD相關(guān)，導(dǎo)致炎癥。椎間盤(pán)源性疼痛的發(fā)生與炎癥增加有關(guān)。其他導(dǎo)致IVDD的因素包括機(jī)械負(fù)荷和損傷、低營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)、遺傳、吸煙和肥胖等。由于IVD的自我修復(fù)能力有限，營(yíng)養(yǎng)條件差，ECM降解不可逆，因此介入治療對(duì)IVDD至關(guān)重要。近期，多篇文獻(xiàn)報(bào)道了IVDD相關(guān)研究，可能為IVDD的治療提供幫助。

1. 高強(qiáng)度智能微針用于IVD修復(fù)

AF的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)維持IVD的生物功能至關(guān)重要。針刺或椎間盤(pán)切除術(shù)引起的AF損傷可再次引發(fā)IVDD。然而，目前還沒(méi)有合適的方法來(lái)治療AF損傷。蘇州大學(xué)蘇州醫(yī)學(xué)院生物與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院骨科Fengxuan Han團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)度智能微針(MN)，它可以通過(guò)局部和微創(chuàng)的方法穿透AF組織，并通過(guò)近紅外實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物加速釋放和熱療的遠(yuǎn)程控制^[1]。負(fù)載雙氯芬酸鈉的PDA/GelMA復(fù)合MN在細(xì)胞外靶向炎癥微環(huán)境，減輕細(xì)胞損傷，在細(xì)胞內(nèi)增加細(xì)胞保護(hù)性熱休克蛋白水平，增強(qiáng)對(duì)負(fù)面微環(huán)境的防御，達(dá)到“攻防兼?zhèn)洹钡男Ч?/strong>(圖1)。體外實(shí)驗(yàn)表明，光熱療法和抗炎藥的協(xié)同治療可有效減少炎癥，抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)ECM的合成。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，MN減輕大鼠的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)ECM沉積，降低細(xì)胞凋亡水平，并恢復(fù)IVD的生物力學(xué)特性?？偟膩?lái)說(shuō)，這種高強(qiáng)度的智能MN可以為IVD修復(fù)提供一種新的策略。

圖1 用于IVDD的復(fù)合MN示意圖

2. 催化納米點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的NP焦亡抑制對(duì)IVDD的抗氧化干預(yù)

IVDD引起的腰痛是全球普遍關(guān)注的問(wèn)題。然而，其潛在機(jī)制仍然難以捉摸。單細(xì)胞測(cè)序分析揭示了焦亡在IVDD中的關(guān)鍵作用?？紤]到活性氧(ROS)是細(xì)胞焦亡的主要誘因，上海海軍醫(yī)科大學(xué)長(zhǎng)征醫(yī)院骨科Jiangang Shi團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了碳化含錳納米點(diǎn)(MCD)作為清除活性氧的催化生物材料，抑制NP細(xì)胞的焦亡，以有效緩解IVDD^[2]。與經(jīng)典抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸相比，催化MCD在清除細(xì)胞內(nèi)ROS和恢復(fù)NP微環(huán)境中的穩(wěn)態(tài)方面具有更優(yōu)越的功效。這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證了焦亡在介導(dǎo)催化MCD對(duì)氧化應(yīng)激的保護(hù)作用中起著至關(guān)重要的作用(圖2)。系統(tǒng)的體內(nèi)評(píng)估證實(shí)了MCD在挽救穿刺誘導(dǎo)的IVDD大鼠模型中的有效性，進(jìn)一步證明了它們抑制焦亡的能力。這項(xiàng)研究表明，MCD的多種酶樣活性使其成為未來(lái)IVDD治療臨床應(yīng)用的天然抗氧化生物材料。

圖2 MCD減輕IVDD期間焦亡的分子機(jī)制

3. D-甘露糖通過(guò)谷氨酰胺代謝減輕IVDD

IVDD是一種以異質(zhì)性為特征的多方面疾病，其中NP細(xì)胞外基質(zhì)中分解代謝和合成代謝的平衡起著核心作用。D-甘露糖在多種疾病中具有抗分解代謝特性。然而，它在IVDD中的治療潛力還有待探索。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海市第九人民醫(yī)院骨科Hai-Rong Tao團(tuán)隊(duì)在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)甘露糖通過(guò)抑制分解代謝對(duì)緩解IVDD具有有效作用^[3]。機(jī)制分析表明，甘露糖通過(guò)直接靶向Max樣蛋白X相互作用蛋白(MondoA)發(fā)揮其抗分解代謝作用，導(dǎo)致硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)的上調(diào)(圖3)。這種上調(diào)反過(guò)來(lái)抑制谷氨酰胺代謝，最終通過(guò)抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑實(shí)現(xiàn)其抗分解代謝作用。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，與椎間盤(pán)內(nèi)注射相比，口服安全濃度的甘露糖可以獲得有效的治療效果?？傊?，使用甘露糖治療IVDD具有特殊的臨床效用，表明它是一種非常有價(jià)值的治療選擇。

圖3 甘露糖減輕IVDD的示意圖

云克隆不僅可提供椎間盤(pán)退變、腰椎椎管狹窄癥、第三腰椎橫突綜合征、椎基底動(dòng)脈供血不足、椎動(dòng)脈受壓、頸椎病等多種椎骨相關(guān)疾病動(dòng)物模型。還具有多個(gè)物種關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞和各類(lèi)骨代謝檢測(cè)指標(biāo)及上述TXNIP、MAPK通路等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行代椎骨疾病治療相關(guān)研究。

相關(guān)動(dòng)物模型

椎間盤(pán)退變(DDD)大鼠模型

大鼠腹腔麻醉后，取頸后部正中切口，從寰枕關(guān)節(jié)至第 2 胸椎棘突之間縱向切開(kāi)皮膚及皮下組織 2～2.5 cm，充分鈍性游離頸部各肌肉層至暴露頸椎，由里向外逐層依次完全切斷第 2～7 頸椎棘間韌帶和棘上韌帶，深層的頸夾肌、頭頸寰最長(zhǎng)肌、頸髂肋肌和頭半棘肌，淺層的頸闊肌、頸斜方肌、頭頸菱形肌，止血后間斷縫合兩側(cè)骶棘肌和皮膚，術(shù)后連續(xù)3d注射青霉素以防感染。

參考文獻(xiàn)

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