综述：髓核祖细胞在椎间盘退变和再生中的作用

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：The role of nucleus pulposus progenitor cells in intervertebral disc degeneration and regeneration

本综述系统阐述了髓核祖细胞(NPPCs)在椎间盘退变(IDD)中的关键作用及再生治疗潜力。文章详细解析了NPPCs的细胞标志物（如Tie2、GD2、CD24）、多向分化能力（成软骨/成骨/成脂）及其调控通路（MEK/ERK、PI3K/Akt），指出通过靶向微环境（缺氧、酸性）和信号通路可增强NPPCs的再生功能，为开发细胞疗法（如干细胞移植、外泌体递送）提供了新策略。

　　

髓核祖细胞的生物学特性

椎间盘退变（IDD）是引起低背痛（LBP）的主要病理基础，其特征是髓核（NP）区域细胞外基质（ECM）降解和髓核细胞（NPCs）功能丧失。近年来研究发现，髓核组织中存在一类具有自我更新和多向分化潜能的髓核祖细胞（NPPCs），它们起源于胚胎时期的脊索细胞（NCs），在成熟椎间盘中呈长梭形并呈涡旋状排列。

NPPCs的鉴定依赖于特定表面标志物。早期研究认为Tie2（CD202）与GD2共表达是NPPCs的特征，但近期谱系追踪显示Tie2更多与椎间盘衰老相关，而CD24、Sox9、Pdgfra等标志物在胚胎期和出生后均持续表达。值得注意的是，CD24⁺细胞亚群高表达脊索细胞标志物，且具有更强的克隆形成能力。此外，新发现的标志物如Ctsk和MKI67分别定位于NP外周区域，与细胞分裂和上皮-间质转化（EMT）活性相关。

多向分化潜能与微环境调控

NPPCs在体外可分化为软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞甚至施万样细胞。其中Tie2⁺亚群展现典型的三系分化能力，而Tie2^-细胞则无此特性。分化方向受微环境理化性质显著影响：基质硬度增加促进成骨分化，而柔软水凝胶环境更利于软骨形成。在生理性低氧（≤5% O₂）条件下，NPPCs代谢活性和软骨分化能力显著增强，表明其天然适应椎间盘的缺氧微环境。

退变过程中的病理改变与分子机制

IDD进展伴随NPPCs数量和功能下降。衰老和退变导致干细胞标志物（CD90、CD73、Tie2、CD24）表达减少，克隆形成能力减弱，多能性标志物POU5F1（OCT4）和NANOG表达下调。

分子层面，活性氧（ROS）积累和线粒体损伤通过P53/P21通路诱导细胞衰老，炎症因子（TNF-α、IL-1β）促进ECM降解。反之，生长因子（PDGF、bFGF、IGF-I）通过激活MEK/ERK和PI3K/Akt信号支持细胞增殖，Ang1/Tie2轴通过Akt介导的β-连环蛋白（β-catenin）活化增强基底膜形成。缺氧诱导因子HIF-1α在低氧环境中通过激活自噬通路减轻ROS损伤，并促进软骨基质合成。

NPPCs为基础的再生治疗策略

当前治疗策略包括体外扩增移植和体内原位激活。全组织培养（WTC）联合FGF2可更好维持Tie2⁺ NPPCs，EZSPHERE球体培养系统能大规模扩增表型稳定的细胞。移植前预处理策略如PEG-PIB抑制细胞焦亡、维持细胞静息状态可提升存活率。自组装肽RADA-RK5作为递送支架可增强NPPCs在凋亡环境中的存活与分化。

旁分泌治疗是另一重要方向。脐带间充质干细胞条件培养基（UCMSC-CM）可恢复退变NP细胞的干性，正常髓核祖细胞外泌体（N-NPSC-exo）通过传递microRNA支持纤维环修复。

挑战与展望

临床转化面临细胞来源有限、体外扩增后表型丢失、退变微环境导致移植细胞存活率低等挑战。未来研究需聚焦于：开发优化NPPCs扩增方案的功能性生物材料，探索内源性NPPCs激活策略，以及通过多组学技术解析细胞异质性。联合生物材料、细胞移植与微环境调控的多元策略，有望实现椎间盘结构与功能的真正重建。