《Journal of Translational Medicine 》FSTL1—— 椎间盘退变进程中的关键 “推手” 与潜在治疗靶点

安徽医科大学的研究人员为解决椎间盘退变（IVDD）治疗难题，开展 FSTL1 对髓核间充质干细胞（NP - MSCs）影响的研究，发现 FSTL1 加速 NP - MSCs 凋亡和 ECM 退变，为 IVDD 治疗提供新方向。

　　

腰痛，这个看似常见的健康问题，却像一个 “顽固分子”，严重影响着人们的生活质量，还带来了沉重的经济负担。医学研究发现，椎间盘退变（Intervertebral disc degeneration，IVDD）是导致腰痛的主要 “元凶”。在再生医学领域，利用髓核来源的间充质干细胞（Nucleus pulposus-derived mesenchymal stem cells，NP - MSCs）修复退变椎间盘被视为一种充满希望的治疗策略。然而，无论是原本存在的还是移植的 NP - MSCs，在退变椎间盘恶劣的微环境中，都面临着增殖能力受限、凋亡增加以及对环境适应能力下降等困境。为了攻克这一难题，安徽医科大学的研究人员展开了深入研究，相关成果为椎间盘退变的治疗开辟了新的道路，该研究成果具有重要的理论意义和潜在的临床应用价值，有望为众多受椎间盘退变困扰的患者带来新的希望。目前，该研究发表在相关领域期刊，引起了广泛关注。

在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们收集了来自安徽医科大学第一附属医院患者的 NP 组织样本，同时构建了大鼠 IVDD 模型。通过 RNA 测序（RNA - seq）技术，全面分析基因表达变化；利用 Western blotting、qPCR 和免疫荧光等实验手段，对相关蛋白和基因的表达进行检测；借助细胞转染技术，实现对 FSTL1 基因的调控；采用 TUNEL 染色、流式细胞术等方法评估细胞凋亡和细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）代谢情况。

研究结果如下：

1. 转录组测序分析确定退变相关基因：研究人员对在 pH 6.6 条件下培养的 NP - MSCs 进行转录组测序，发现了 670 个差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs），涉及 TGF - β 通路和 ECM 组织等相关功能。FSTL1 作为差异表达基因之一，引起了研究人员的关注，其可能与 TGF - β 通路相关蛋白相互作用，这为后续研究指明了方向。

2. FSTL1 在人 NP - MSCs 退变后表达增加：研究人员对不同退变程度的人 NP 组织进行分析，发现严重退变的 NP 组织出现萎缩、弹性下降，NPC 数量和蛋白聚糖含量显著减少。同时，FSTL1 在严重退变的 NP - MSCs 中的蛋白和 mRNA 表达水平均显著升高，免疫荧光染色也显示 FSTL1 阳性细胞增多，表明 FSTL1 表达与 NP - MSCs 退变程度呈正相关。

3. FSTL1 在退变大鼠 NP - MSCs 中表达上调：研究人员构建大鼠 IVDD 模型，通过 MRI 和组织学染色验证模型成功建立。对模型大鼠 NP - MSCs 进行分析，发现其 FSTL1 阳性细胞数量、mRNA 和蛋白水平均显著增加，与人类 IVDD 中 FSTL1 表达变化一致，为在大鼠模型中深入研究 FSTL1 的作用奠定了基础。

4. 酸性微环境诱导 NP - MSCs 中 FSTL1 表达和细胞凋亡：研究人员模拟椎间盘酸性微环境，对 NP - MSCs 进行不同 pH 条件处理。结果显示，FSTL1 表达随 pH 降低而增加，同时凋亡相关蛋白和 ECM 分解代谢蛋白表达上升，合成代谢蛋白表达下降，细胞凋亡率明显增加。这表明酸性微环境可诱导 FSTL1 表达并促进 NP - MSCs 凋亡，抑制 ECM 合成代谢。

5. FSTL1 在酸性诱导的 NP - MSCs 退变中起促凋亡作用：研究人员通过转染 siRNA 沉默 FSTL1 表达，发现可显著减少酸性条件下 NP - MSCs 的凋亡，增加 ECM 合成代谢蛋白表达，减少分解代谢蛋白表达。相反，添加外源性 r - FSTL1 则加剧酸性诱导的细胞凋亡和 ECM 退变。这充分证明了 FSTL1 在酸性诱导的 NP - MSCs 退变中发挥着促凋亡和破坏 ECM 代谢的作用。

6. FSTL1 激活 NP - MSCs 中的 TGF - β/Smad2/3 信号通路：研究人员对 FSTL1 与 TGF - β 信号通路的关系进行探究，发现 r - FSTL1 可促进 Smad2 和 Smad3 的激活和核转位，表明 FSTL1 可能通过激活 TGF - β/Smad2/3 信号通路影响 NP - MSCs 的生物学行为。

7. FSTL1 通过激活 TGF - β 通路促进 NP - MSC 凋亡：研究人员使用 TGF - β 受体激酶抑制剂 SB - 431542 进行实验，发现其可显著逆转 r - FSTL1 诱导的 Smad2 和 Smad3 磷酸化，减少细胞凋亡，改善 ECM 代谢。这进一步证实了 FSTL1 通过激活 TGF - β/Smad2/3 信号通路促进 NP - MSC 凋亡和 ECM 降解。

8. 沉默 NP - MSCs 中的 FSTL1 可改善大鼠 IVDD 进展：研究人员在大鼠 IVDD 模型中，将转染 FSTL1 siRNA 的 NP - MSCs 注射到椎间盘穿刺部位。结果显示，与对照组相比，注射 FSTL1 siRNA 预处理的 NP - MSCs 的大鼠 Pfirrmann 等级评分显著降低，组织学分析表明其椎间盘结构得到改善。这表明沉默 FSTL1 可有效减轻 IVDD 进展，为 IVDD 的治疗提供了新的潜在策略。

研究结论和讨论部分指出，本研究详细揭示了 FSTL1 在酸性诱导的 NP - MSCs 凋亡和 IVDD 进展中的作用机制。FSTL1 通过激活 TGF - β/Smad2/3 信号通路，加速 NP - MSCs 凋亡和 ECM 降解，而沉默 FSTL1 可改善 IVDD 进展。这一发现为 IVDD 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。然而，研究也存在一定局限性，如 RNA - seq 分析发现的其他相关基因和通路未深入研究，FSTL1 的细胞内功能尚不清楚，还需在基因工程小鼠模型和人类 IVDD 样本中进一步验证。尽管如此，该研究依然为未来 IVDD 的治疗研究奠定了坚实基础，有望推动再生医学领域针对 IVDD 治疗的新突破，为改善患者的健康状况提供有力支持。