SDF-1/CXCR4趋化信号轴介导退变椎间盘内骨髓间充质干细胞定向分布的机制研究

骨髓间充质干细胞（MSC）植入退变椎间盘内存在不均匀的分布和修复现象。介导干细胞迁移、归巢的SDF-1/CXCR4趋化信号轴可潜在调控椎间盘发育、退变甚至MSC移植修复过程中的细胞迁移。本项目探讨退变椎间盘内SDF-1的表达、分布特点；量化MSC在退变椎间盘内的迁移、分布范围，探讨MSC的CXCR4表达、椎间盘局部SDF-1分布梯度、MSC分布行为三者间的相关性；进而转基因上调MSC的CXCR4表达，超顺磁性铁粒子标记、高场强磁共振动态示踪MSC在退变椎间盘内的迁移分布，并结合组织病理学、细胞分子生物学、影像学等指标综合评价CXCR4基因修饰后MSC对椎间盘退变的修复效果。阐明SDF-1/CXCR4信号轴对退变椎间盘内MSC迁移行为的趋化机制，为定向介导MSC分布以及提高MSC移植修复椎间盘退变效率开辟崭新思路。

经过三年研究，课题组已顺利完成该项目的主要研究内容。我们发现：.（1）人退变椎间盘内SDF-1在中央区髓核、髓核纤维环交界区、内层纤维环、外层纤维环、软骨终板区域的表达量高于相对正常的椎间盘；髓核区域表达量最高，软骨终板区表达量最低，内层纤维环多于外层纤维环，中央区髓核与髓核纤维环交界区的表达差异不显著；人退变椎间盘内SDF-1的表达量与椎间盘退变等级、供者年龄呈一定正相关性。.（2）BMSC的体外趋化能力与干细胞CXCR4表达量和靶区域SDF-1浓度呈正相关；在髓核抽吸诱导的兔退变椎间盘内，BMSC移植后一定时间内主要分布在中央区髓核，从中央区髓核到髓核纤维环交界区BMSC的分布数量递减；在椎间盘特定区域内， BMSC的聚集量与局部髓核细胞SDF-1的表达量呈正相关性。.（3）超顺性铁离子可有效标记BMSC，转染CXCR4的干细胞可实现CXCR4蛋白的稳定上调表达；超顺性磁粒子标记的BMSC可被高场强磁共振（7.0T）成像，但尚不能动态示踪BMSC在椎间盘内的迁移分布；移植BMSC对退变椎间盘的修复效应可被组织学和影像学指标量化；兔退变椎间盘内，单纯上调表达CXCR4并不显著提高BMSC的迁移和分布效率，上调移植BMSC的CXCR4表达并未显著提高对退变椎间盘的修复能力。. 本课题资助下完成论文16篇，其中英文论文5篇（3篇已发表，2篇审稿中），中文论文12篇（10篇已发表，2篇审稿中）；资助并在国内及国际会议上交流学术论文17篇；培养硕士研究生18人（毕业14人，在读4人），博士研究生3人（在读）；衍生课题获江苏省医学领军人才与创新团队资助项目1项，国家自然科学基金面上项目1项，国家自然科学基金青年基金项目1项。