腰痛是全球致残的主要原因，椎间盘退变是腰痛的核心病理基础。目前临床上缺乏能够有效延缓或逆转椎间盘退变的药物，因此深入研究其机制具有重要的科学价值和应用前景。一项发表在上的研究，通过单细胞RNA测序构建了人类髓核细胞的精细图谱，发现了一群以高表达丝甘蛋白聚糖（SRGN）为特征的晚期髓核细胞，并证实瑞香素可通过抑制SRGN的促炎作用延缓椎间盘退变。
研究背景
椎间盘由凝胶样髓核、外周纤维环和上下软骨终板构成。髓核细胞是维持椎间盘功能的核心细胞，其退变是椎间盘退变的主要原因。局部炎症反应的升高在椎间盘退变中起着重要作用，但具体机制尚不清楚。
SRGN是一种广泛存在于细胞内外基质中的糖蛋白，通过储存和释放细胞因子、趋化因子参与多种生理和病理过程。既往研究显示SRGN在炎症和多种癌症的进展中发挥作用，但其在椎间盘退变中的具体机制未见报道。瑞香素是从瑞香属植物中提取的天然香豆素衍生物，具有抗炎等药理活性，但对椎间盘退变的影响此前尚不明确。
研究方法
研究团队收集了7例接受椎间盘切除术患者的髓核组织（轻度退变4例、重度退变3例，年龄41.14±18.01岁），基于10X Genomics平台对55 264个细胞进行单细胞RNA测序。通过无监督聚类和标记基因鉴定细胞亚群，采用拟时序分析评估各亚群的分化命运。在动物实验中，构建了SRGN基因敲除小鼠和纤维环穿刺诱导的椎间盘退变模型，通过MRI、显微CT、组织学染色和免疫组化等手段评估退变程度。通过分子对接预测了SRGN与瑞香素的结合能力，并在细胞和动物水平进行了验证。
研究结果
单细胞图谱鉴定出6个髓核细胞亚群，纤维化亚群被定义为晚期髓核细胞。研究团队将髓核细胞注释后进一步分为6个亚群：前体髓核细胞、纤维化髓核细胞、整合调节髓核细胞、代谢髓核细胞、黏附髓核细胞和应激反应髓核细胞。拟时序分析显示，前体髓核细胞处于分化起点，纤维化髓核细胞位于轨迹终点，主要分布在重度退变组织中。基因本体分析表明该亚群参与胶原纤维和细胞外基质组织。根据其分化位置和功能特征，纤维化髓核细胞被定义为晚期髓核细胞。
1.晚期髓核细胞中SRGN表达上调与椎间盘退变程度正相关
单细胞测序显示重度退变组中SRGN的表达显著升高，尤其在晚期髓核细胞中。RNA-seq验证了该结果，联合分析发现SRGN是9个共同上调基因之一。免疫组化和免疫荧光染色证实，重度退变椎间盘组织中SRGN过表达。在椎间盘退变小鼠模型中，SRGN与晚期髓核细胞标志物FBLN1和COL1A1的表达同时上调。
2.抑制SRGN可缓解椎间盘退变性疾病的进展
研究者构建了Srgn-/-小鼠并进行纤维环穿刺造模。术后8周，MRI显示SRGN敲除组T2加权信号强度明显高于野生型穿刺组。显微CT和椎间盘高度分析证实敲除SRGN保护了椎间盘高度。组织学染色显示SRGN敲除组髓核组织保留更多、组织学评分更低。免疫组化和免疫荧光显示，敲除SRGN后COL2A1和ACAN（基质合成蛋白）阳性细胞比例升高，COL1A1（退变相关胶原）阳性细胞比例降低。
3.SRGN可促进炎症因子分泌和巨噬细胞浸润
机制研究表明，SRGN通过增加P65磷酸化激活NF-κB信号通路。Western blot显示经重组SRGN蛋白处理的髓核细胞中磷酸化P65显著上调。ELISA和免疫荧光证实SRGN促进了IL-1β、TNF-α和CCL3等炎症因子的分泌。单细胞测序发现重度退变组中TNF+巨噬细胞（M1型）比例更高。Transwell迁移实验显示SRGN处理组RAW264.7细胞迁移显著增加。流式细胞术表明SRGN增加了M1极化巨噬细胞的比例。这些结果说明SRGN高表达的晚期髓核细胞通过激活NF-κB通路促进炎症因子分泌、巨噬细胞浸润及M1极化，加剧椎间盘局部炎症反应。
4.瑞香素可减轻局部炎症反应并缓解椎间盘退变
分子对接预测显示瑞香素能有效与SRGN结合（结合能-15.313 kJ/mol）。细胞热转移分析证实了二者的结合。Western blot显示瑞香素下调了饥饿条件下髓核细胞中SRGN的表达。炎症因子检测表明瑞香素显著降低了经SRGN处理的髓核细胞中TNF、CCL3和IL-1β的表达。巨噬细胞迁移实验和流式细胞术证实瑞香素减少了巨噬细胞迁移和M1极化。在动物模型中，瑞香素腹腔注射后MRI显示T2加权信号增强，显微CT显示椎间盘高度得以维持。组织学染色显示髓核组织保留更多，免疫组化和免疫荧光证实炎症因子和巨噬细胞标志物表达降低。
该研究定义了一群以高表达SRGN为特征的晚期髓核细胞，证实其通过促进局部炎症反应介导椎间盘退变，发现并验证了SRGN的抑制剂瑞香素。SRGN有望成为椎间盘退变的临床前诊断生物标志物和治疗靶点，瑞香素则为椎间盘退变的药物干预提供了新的策略。
参考文献：
hen F，Le L，Chen S，et al.Late nucleus pulposus cells secreting Serglycin are a biomarker for intervertebral disc degeneration[J].Nat Commun，2024，15（1）：47.
编辑丨冯熙雯
审核丨柳海霞
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