综述：调控细胞凋亡的MicroRNAs及治疗椎间盘退变的递送策略

本综述系统阐述了MicroRNAs（miRNAs）通过调控髓核细胞（NPCs）凋亡通路在椎间盘退变（IDD）治疗中的前沿进展，重点探讨了针对椎间盘（IVD）无血管特性设计的靶向递送（如NPC靶向、细胞器靶向）和响应性递送（如pH、活性氧ROS、酶、温度、光、超声响应）策略，为开发精准治疗IDD的新型基因疗法提供了创新视角。

　　

椎间盘退变：一个全球性的健康挑战

椎间盘退变（IDD）是慢性腰痛（LBP）的主要诱因，全球有约6.19亿人受其困扰。IDD是一种与年龄相关的退行性肌肉骨骼疾病，严重影响功能和生活质量，并造成巨大的社会经济负担。当前的保守治疗和手术干预均无法逆转IDD的病理进程或恢复椎间盘（IVD）功能，因此迫切需要创新有效的治疗策略。

髓核细胞凋亡在IDD中的核心作用

椎间盘的核心是髓核（NP），其主要由髓核细胞（NPCs）和细胞外基质（ECM）组成。NPCs负责合成aggrecan和II型胶原等关键ECM成分，维持髓核的渗透压和生物力学性能。IDD的起始与NPCs的功能障碍和过度凋亡密切相关。NPCs凋亡主要通过内在途径（线粒体通路、内质网通路）和外在途径（死亡受体通路）被激活。

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  线粒体通路：由氧化应激、炎症和机械应力等凋亡信号触发。BCL2蛋白家族是关键调控者：促凋亡成员（如BAX、BAK）被激活后在线粒体外膜（OMM）上形成孔道，导致细胞色素c（CYCS）等蛋白释放，进而形成凋亡体并激活caspase-9，最终引发caspase级联反应。
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  内质网（ER）通路：当未折叠或错误折叠蛋白质在内质网腔内积累时，引发内质网应激（ERS）。持续的ERS通过激活PERK、IRE1α和ATF6等传感器，导致促凋亡转录因子CHOP表达上调，进而诱导线粒体凋亡。
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  死亡受体（DR）通路：由FasL、TRAIL等配体与细胞膜上的死亡受体（如Fas、DR4/5）结合而启动，形成死亡诱导信号复合物（DISC），激活caspase-8，并直接或通过切割Bid蛋白放大线粒体凋亡信号。

NPCs的过度凋亡会破坏ECM合成与降解的动态平衡，引发炎症反应，并与其他细胞死亡方式（如焦亡）相互作用（即PANoptosis），共同推动IDD进展。

MicroRNAs：调控NPC凋亡的关键分子

MicroRNAs（miRNAs）是短链非编码RNA，通过结合靶mRNA的3‘-非翻译区（3’-UTR）调控基因表达。在IDD中，多种miRNAs的表达发生改变，并精细调控着NPCs的凋亡过程。

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  促凋亡miRNAs：例如，miR-125b-5p、miR-206、miR-4478的上调会促进NPCs凋亡。
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  抗凋亡miRNAs：例如，miR-573通过下调Bax表达，miR-155通过下调FADD表达，miR-4306等通过各自靶点来抑制NPCs凋亡。

基于此，miRNA抑制疗法（使用anti-miRNA）和miRNA恢复疗法（使用miRNA mimics）成为潜在的治疗策略。然而，miRNAs本身存在易降解、细胞膜穿透效率低、可能引发免疫反应等挑战，因此需要高效的递送系统。

克服障碍：智能递送策略的前沿探索

由于椎间盘是无血管的封闭组织，系统给药难以达到有效治疗浓度。因此，开发高效的递送系统至关重要。

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  靶向递送策略
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    NPC靶向：策略包括利用细胞对递送系统（如外泌体EVs）的自然摄取；利用特异性配体-受体相互作用，如多巴胺修饰的透明质酸（HADA）靶向CD44受体，或利用通过SELEX技术筛选的适配体（如EY-3靶向FasL，RD4靶向IL-6R）实现精准靶向。
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    细胞器靶向：这是一种更高精度的策略。
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      线粒体靶向：利用线粒体膜电位（ΔΨm），使用亲脂性阳离子（如TPP）或线粒体穿透肽（如SS peptides）将药物递送至线粒体。
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      内质网靶向：利用小分子（如磺酰脲类 ligands 靶向磺酰脲受体SUR）或肽信号（如KDEL序列）将药物定向至内质网。
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  响应性递送策略
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    内源性刺激响应：
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      pH响应：IDD病变区域呈酸性（pH可低至6.2）。利用腙键、亚胺键等pH敏感键或可质子化基团（如羧基）设计递送系统，实现酸性环境下的药物释放。
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      ROS响应：IDD中活性氧（ROS）水平升高。利用含硼酸酯键、二硒键等ROS敏感材料构建递送系统，可在高ROS环境下智能释放药物并清除ROS。
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      酶响应：IDD中基质金属蛋白酶（MMPs）等酶表达升高。将MMP可切割肽段整合到递送系统中，可实现酶触发的药物释放。
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    外源性刺激响应：
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      温度响应：利用具有低临界溶解温度（LCST）的材料（如PNIPAAm、Pluronic F127），在体温下发生溶胶-凝胶转变，实现原位凝胶化和药物控释。
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      光响应：利用紫外（UV）、可见光或近红外（NIR）光触发递送系统的光化学反应（如光聚合、光解），实现药物的时空可控释放。
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      超声响应：利用超声的空化效应等，促使纳米气泡（NBs）或液滴等载体破裂，从而释放包封的药物。

结论与展望

本综述系统总结了NPCs凋亡在IDD中的核心机制、调控该过程的miRNAs以及先进的靶向与响应性递送策略。尽管miRNA疗法和智能递送材料展现出巨大潜力，但仍面临靶向效率、生物相容性、长期安全性以及从实验室到临床转化的挑战。未来的研究方向包括开发多模式协同的递送系统（如结合靶向与多重响应性），深入开展大动物模型研究，并最终推动其走向临床应用，为逆转IDD提供新的希望。