退变椎间盘的酸性微环境对髓核间质干细胞和脂肪间质干细胞的影响

韩斌  王海超  叶陈毅  陶轶卿  李浩  梁成振  陈刚  李方财  陈其昕

目的: 体外模拟退变椎间盘的酸性微环境对髓核间质干细胞及脂肪间质干细胞生物学行为的影响。

方法: 从健康雄性大鼠腹股沟中提取的脂肪问质干细胞和尾椎间盘提取的髓核间质干细胞分别于四种不同的pH条件下进行培养：标准条件（pR7．4），模拟正常、轻度退变和重度退变的椎间盘微环境（pH分别为7．1、6．8和6．5）。采用流式AV／PI染色和CCK-8测定细胞存活和增殖，实时定量PCR和WesternBlot测定聚集蛋白聚糖、Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原、基质金属蛋白酶-2（matrix metalloproteinase．2，MMP-2）、IV型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs-4，ADAMTS4）和组织金属蛋白酶抑制因子3（tissue inhibitor of metalloproteinase．3，TIMP-3）的基因和蛋白表达水平。

结果: 两种干细胞的凋亡和坏死细胞比例在酸性培养条件下均出现上升，其中髓核间质干细胞的凋亡及坏死细胞比例低于脂肪间质干细胞。两种干细胞在酸性条件下培养3--5d增殖水平均出现下降。在相同的酸性培养条件下，髓核间质干细胞的增殖水平高于脂肪间质干细胞（P均〈O．05）。随着培养基pH值下降，两种干细胞的聚集蛋白聚糖、Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原和TIMP-3的mRNA和蛋白表达水平均下降，而MMP-2和ADAMTS4上升。同等培养条件下髓核间质干细胞中聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的mRNA和蛋白表达水平高于脂肪间质干细胞，而Ⅰ型胶原、MMP-2和ADAMTS4低于脂肪间质干细胞。

结论: 退变椎间盘酸性微环境对脂肪间质干细胞和髓核问质干细胞的细胞存活和增殖能力有抑制作用，对髓核间质干细胞的抑制作用较弱。