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间充质干细胞治疗腰椎间盘退行性病变和腰椎间盘突出的应用研究
腰椎间盘退行性病变和腰椎间盘突出是造成下腰痛最常见的原因，会严重影响患者的生活质量和工作效率。椎间盘退行性病变具有高发病率和高致残率，由于髓核组织损坏，变性具有不可逆性，脊柱融合手术为治疗的“金标准”，但手术难以恢复椎间盘的结构与功能，椎间盘治疗急需一些新的手段。间充质干细胞对治疗椎间盘退行性病变和腰椎间盘突出的治疗前景是非常可观同时也让人期待。这给被椎间盘退行性病变和腰椎间盘突出折磨的患者带来了曙光。骨髓间充质干细胞非常容易获得并且被研究的很透彻。这些间充质干细胞是多潜能的，并且显示出了强大的组织再生潜力，包括骨髓、软骨和纤维组织的再生。由于它们的再生、免疫调节和抗炎特性，使用这种细胞生物学方法治疗腰椎间盘突出和椎间盘退行性病变是一种极具前景的治疗手段。
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干细胞具有体外扩增及分化再生潜能，在特定条件下向成骨、成软骨、成脂及髓核细胞分化，且具有免疫原性低和免疫调节性的特点。目前研究最多的干细胞种类是间充质干细胞（MSCs），已被证明可以改善腰椎间盘退变的进展。
干细胞对于腰椎间盘退行性病变作用特点
1、数量多，易于获取；
2、分化为髓核细胞的性能好；
3、适应低氧、低糖及偏酸性的椎间盘退变局部微环境；
经研究，干细胞疗法已用于髓核细胞分化研究等基础研究，各种方式诱导MSCs向髓核细胞分化取得了效果。椎间盘内是一个特殊的低氧环境，髓核细胞在特殊低氧环境下具有正常繁殖及更新的能力，Hudson等人将MSCs在低氧（5%O2）情况下研究其分化能力，实验结果表明低氧条件促进MSCs向髓核分化，糖胺聚糖（GAG）及胶原蛋白表达增加，更好地促进骨修复。
除髓核分化研究外，干细胞外泌体也是最新研究方向。据《Cell Cycle》刊登报道，MSCs来源的外泌体通过传递靶向混合谱系激酶3 (MLK3)的miR-142-3p来抑制髓核细胞的凋亡和MAPK信号，并可减少IL-1细胞因子诱导的炎症细胞因子的分泌。
鉴于MSCs在体外研究的成功，研究人员已动物体内进行干细胞疗法研究。Zeng等人将负载人MSCs的凝胶植入犬椎间盘退变模型，影像学发现椎间盘高度和MRI信号强度均得到明显改善，Ⅱ型胶原及蛋白多糖表达增加；研究者又将骨髓来源的MSCs与富血小板血浆复合物局部注射到模型动物腰椎间盘，结果发现与富血小板血浆合用能更持久地改善椎间盘退变。
基于动物模型水平研究的成功，逐步将干细胞疗法用于临床研究，主要为椎间盘源性腰痛的治疗。2016年的一项研究显示，研究人员将自体MSCs在低氧环境培养后局部移植至5例受试者椎间盘后，随访发现4例腰部活动程度不同程度改善，且4～6年后经MRI检查证实注射部位附近未发现肿瘤增殖或其他并发症，说明干细胞移植在临床上是安全可行的。
间充质干细胞治疗腰椎间盘退行性病变和腰椎间盘突出的应用研究
从干细胞向软骨样细胞的分化：目前已有多种方法将骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）向软骨样细胞诱导分化。 将MSCs与髓核细胞直接接触，再加上缺氧及TGF-β1，TFG-β3、胰岛素样生长因子1、胰岛素样生长因子2、生长分化因子-5和骨形态发生蛋白等因子刺激，即可诱导MSCs的分化。联合基因治疗还可增强MSCs向软骨样细胞分化的能力。
MSCs的移植和细胞载体技术：要进行MSCs向退变椎间盘的移植还有两点需要注意：移植技术及载体。由于椎间盘组织内缺乏血管，因此只能依靠直接注射来实现MSCs向退行椎间盘的移植。在一个先导性研究中，研究人员直接将MSCs注射到责任间盘的髓核内，患者随后表现出髓核含水量增加，疼痛迅速缓解以及腰部功能的恢复。
干细胞疗法可能存在风险
1、骨赘形成，导致椎管狭窄；
2、椎间盘出现感染或炎症；
3、因干细胞的多能性导致的肿瘤发生风险。要解决这些潜在问题，还需在干细胞载体的选择，灭菌技术以及干细胞的诱导分化等方面继续深入研究。
总之，目前的离体和在体研究都显示干细胞具备分化成软骨样细胞，并合成蛋白多糖和II型胶原纤维的能力，它们还能够调节椎间盘内的微环境。在椎间盘退行性变的治疗方面有着巨大潜力。
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