椎間盤退變所引起的下腰痛是常見的臨床慢性病,椎間盤組織自身無再生修復能力,目前臨床治療不能從根本上解決病因。隨著對椎間盤退變機制的認識不斷深入,以及細胞分子生物學、基因及材料工程的迅速發展,運用干細胞與組織工程技術延緩或逆轉退變椎間盤成為可能。筆者結合國內外的研究報道對采用干細胞技術治療退變椎間盤的研究現狀及進展作一概述。
引用本文： 謝光友, 呂富榮, 楊海濤. 干細胞治療退變椎間盤組織再生的研究現狀及進展. 生物醫學工程學雜志, 2014, 31(6): 1419-1422. doi: 10.7507/1001-5515.20140269 復制
引言
椎間盤退變是由基因預設多因素介導的進行性病變過程,負荷、外傷、年齡及病毒感染等可導致椎間盤細胞老化、變性、壞死，胞內酶量及活性改變，代謝失衡破壞椎間盤的內環境穩態，最終退變突出并壓迫周圍神經根及脊髓致椎管狹窄，引發一系列臨床癥狀和體征(如下腰背部疼痛、下肢麻痹及疼痛等)，重者可致殘[1]。盡管椎間盤退變治療的方法在不斷改良，內科以理療為主，但不能從根本上解決病因；外科手術(如全椎間盤置換術)雖然可以解決終末期癥狀，但不能逆轉疾病的進展，并且手術可能改變脊柱的應力傳導方向，繼發新的并發癥[2]。當下全球人口老齡化日益突出，該問題將會消耗更多有限的醫療資源，因此,運用干細胞技術延緩或逆轉椎間盤退變具有巨大的社會經濟效益。
1 椎間盤的微環境
椎間盤由位于中心的髓核和外周的纖維環及終板構成。椎間盤是人體最大的乏血供組織，生理狀態下處于相對狹窄封閉的椎間隙內，缺乏血供且無神經支配，長期承受機械性高壓并處在高滲透壓和低氧環境中。另外，椎間盤可逃避細胞及體液免疫，因此也是“免疫豁免”組織[2-3]之一。
髓核起源于胚胎脊索組織，正常髓核由帶負電荷的蛋白多糖和Ⅱ型膠原構成，蛋白質構成支架，而粘多糖構成側鏈，帶負電的分子相互排斥，于掃描電鏡下呈“毛刷”樣；這些分子具有保水性，使髓核維持高靜水壓。纖維環由15~25層聚集成束的膠原纖維和被覆有蛋白多糖的彈性纖維構成，外層纖維環主要由Ⅰ型膠原和纖維樣細胞構成，而內層纖維環則由Ⅱ型膠原、纖維細胞及軟骨細胞構成。終板與關節軟骨相似，由透明質酸、連接蛋白及Ⅱ型膠原構成，這些大分子物質在調節椎間盤營養物質的輸送中具有重要作用。供應椎體的毛細血管分布至終板邊緣就消失殆盡，而椎間盤的營養物質主要通過這些毛細血管以擴散滲透的方式輸送到髓核，代謝產物則由細胞排泄到細胞外基質中以擴散的方式入血[4-5]。椎間盤細胞數量與終板內血管的分布息息相關，而與椎間盤的高度無直接聯系[6]。
2 椎間盤退變的組織病理學特點
椎間盤退變中髓核細胞減少消失，髓核由軟骨細胞及細胞外基質取代。伴隨椎間盤退變，髓核脫水，高度減低，于外界壓力作用下，纖維環結構層次紊亂(斷裂、錯位、膨出及突出)，終板骨質進行性增厚，結構失常伴局限性骨質斷裂。椎間盤退變過程中蛋白多糖含量減少，葡聚糖降解，硫酸軟骨素和硫酸角質素比例失調，終板內水分、Ⅱ型膠原及蛋白多糖含量減少，逐漸轉變為礦化組織，致終板內毛細血管硬化閉塞減少，髓核組織營養短缺；同時，基質金屬蛋白酶量及活性進一步增強，加速退變進程。退變椎間盤失去正常生理解剖結構，脊柱出現異常運動，力學傳遞軸改變并失穩，椎間盤突出壓迫鄰近神經根和脊髓而引發一系列癥狀和體征[4-5, 7]。
3 椎間盤源性干細胞的特點
椎間盤退變始于細胞功能減退和數量減少，而椎間盤細胞的增殖能力較差，尤其是髓核細胞。不同器官組織的干細胞或祖細胞是維持器官組織內環境穩態的重要因素，干細胞活性減退和數量減少是引起器官組織功能下降的重要因素，因此要保證椎間盤內環境的穩態，需要維持椎間盤內原始細胞的數量及細胞活性。Risbud等[8]從成人的退變椎間盤組織中分離得到的干細胞表達CD105、CD49a及CD75等，實驗證實這些細胞具有向成骨、成軟骨及脂肪細胞分化的潛能。Feng等[9]證實纖維環祖細胞表達CD29、CD49a、CD166及Strol蛋白等，向纖維環原始細胞的培養液中加入不同的誘導因子，可分別向骨、軟骨、神經及內皮細胞方向分化，表明成體干細胞可為治療退變椎間盤提供優良的種子細胞，也為修復同種異體退變的椎間盤帶來理想的細胞來源。
4 其它來源的干細胞用于椎間盤退變的體外研究
同時，其它組織來源的干細胞也受到廣泛關注，其中脂肪源性間充質干細胞(adipose derived stem cells,ADSCs)亦可以作為干細胞的理想來源。Chun等[10]在C臂引導下用穿刺針制作兔腰椎間盤退變模型，分別于不同時間段行MRI動態觀察腰椎間盤的退變情況；19周后將兔源性ADSCs注射到退變椎間盤內，10周后行番紅精染色。結果第9周后椎間盤組織開始退變，15周后完全退變，細胞注射后第10周開始明顯增殖分化，染色發現細胞分泌的細胞外基質和軟骨基質增多。國內研究[11]證實將兔SPIO-ADSCs移植到兔退變腰椎間盤模型內，用MRI動態監測靶區的信號變化，結果植入細胞組的靶區信號較注入PBS組和空白對照組明顯增強，從而提示ADSCs有助于延緩和修復退變的椎間盤組織。Ganey等[12]把自體ADSCs注射到狗的退變椎間盤組織中，結果發現椎間盤大體形態有所恢復，細胞基質合成量增多；然后將ADSCs與透明質酸制成復合物注射到相應椎間盤內，結果發現椎間盤內髓核細胞密度增大，Ⅱ型膠原合成增多；蛋白質檢測結果證實ADSCs可以修復退變的椎間盤。研究[13]證實ADSCs的體外培養條件低，用不同廠家和批次的血清培養均能穩定生長，并在含有不同誘導分化因子的培養基中表現出多向分化潛能；ADSCs比骨髓源性間充質干細胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells,BMSCs)來源廣、取材容易且創傷小，同時ADSCs的體外增殖耗材少，但二者具有相似的生物學特征，因此應用前者治療退變的椎間盤組織將成為理想的種子細胞來源。
研究[14]證實經GFP-Bcl-2轉染的BMSCs表達更多的蛋白多糖和Ⅱ型膠原，比未經轉染的BMSCs表達量高6.2倍，表明轉基因BMSCs可以向髓核樣細胞分化，為干細胞移植治療退變椎間盤提供了有力的證據。Korecki等[15]認為，間充質干細胞與脊索細胞共培養后可以向髓核細胞和纖維環細胞方向分化，同時將間充質干細胞與成軟骨細胞共培養作為對照組，結果前者蛋白多糖、層粘連蛋白及膠原的合成量明顯增多。研究[16]證實將人臍血間充質干細胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells,hUCB-MSCs)移植到兔腰椎間盤組織內，4周后通過免疫熒光顯微鏡觀察到靶細胞存活并增殖，表現出軟骨樣細胞表型，免疫組化檢測結果證實靶區產生更多的Ⅱ型膠原和蛋白多糖，該研究結果支持hUCB-MSCs作為修復退變椎間盤的細胞來源。
國內研究[17]證實把椎間盤內的脊索細胞與BMSCs共培養，細胞間通過相互刺激可以促進BMSCs的增殖分化，并且可以誘導其產生Ⅱ型膠原及蛋白聚糖，表現出軟骨細胞的表型。Chen等[18]將滑膜干細胞與纖維環細胞共培養并加入不同劑量的轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)，大劑量下滑膜干細胞表現出向髓核細胞分化的潛能，其中Ⅱ型膠原、蛋白多糖及SOX-9蛋白的合成量增加，這種體外共培原理可為以后把干細胞注入退變椎間盤進行修復提供理論依據。
研究[19]證實，通過共培養而活化的纖維環細胞移植到兔退變椎間盤，在不同時間段根據Nishimura’s方法來評價椎間盤的退變程度，其中正常組無明顯變化；未植入細胞的退變椎間盤為2.8；植入與間充質干細胞共培養而活化的纖維環細胞組為2.2；注入間充質干細胞和纖維環細胞為1.2，這些數據證實間充質干細胞與纖維環細胞共培養可以活化纖維環細胞。Watanabe等[19]將人椎間盤術后得到的纖維環細胞與間充質干細胞共培養后，證實纖維環細胞的增殖分化能力和細胞基質合成量上調。Yamamoto等[20]在纖維環細胞和間充質干細胞的共培養體系中用含有0.45 μm孔徑的生物膜將二者分開，但掃描電鏡觀察到兩種細胞間有廣泛的細胞突起互相接觸。纖維環細胞合成的DNA和蛋白多糖分別用3H和35S來檢測，同時檢測細胞培養上清液中的各種生長因子。結果發現纖維環細胞的DNA和蛋白多糖的合成量增多，上清液中TGF-β1、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor,IGF-1)等細胞因子的含量明顯增多，一種合理的解釋就是細胞間通過細胞接觸并分泌不同的細胞生長因子來相互刺激而增殖分化。Strassburg等[21]將衰老的纖維環細胞與間充質干細胞共培養后發現纖維環細胞可以刺激間充質干細胞分化為纖維環樣細胞，同時細胞外基質合成量增加。
5 將干細胞移植到椎間盤的體內研究
Sakai等[22]報道將干細胞成功移植到兔退變椎間盤組織，隨后的研究[19]將綠色熒光蛋白標記經轉染的干細胞并將其移植到兔退變椎間盤內，48周后用MRI動態觀察；結果證實植入細胞在髓核中存活，MRI證實退變椎間盤的信號增高，免疫組化檢測結果證實靶細胞成功移植到退變椎間盤組織中存活增殖并向髓核細胞方向分化。研究[13]用15%的透明質酸作為載體與攜帶有綠色熒光蛋白的間充質干細胞注射到鼠尾椎間盤，4周后細胞數量、活力及相應節段椎間盤的高度得到維持，證實間充質干細胞在椎間盤組織內增殖。研究[23]將MSCs和髓核細胞共培養后，以纖維蛋白粘合劑為載體將其移植到去髓核的鼠尾椎間盤內，分別于14、35 d后把鼠處死，然后檢測椎間盤內蛋白多糖和細胞因子含量，結果二者的含量較正常對照組明顯增加，并且隨時間延長，實驗組細胞含量和相應椎間盤的高度明顯增高。Hiyama等[24]將間充質干細胞注射到狗退變椎間盤，發現植入細胞存活并增殖，表達出與人髓核細胞和纖維環細胞相似的蛋白，免疫組化結果顯示實驗組比對照組表達更多的細胞外基質；同時發現在植入細胞的髓核區域內的靶細胞還表達FasL，證實間充質干細胞發生了與椎間盤細胞相似的細胞免疫學改變。
Orozco等[25]對10例有完整纖維環但被診斷為腰椎退行性疾病的患者在患者知情同意后行臨床試驗，把自體BMSCs移植到椎間盤病變區，并隨訪1年。結果發現患者疼痛明顯減輕，MRI顯示病變區含水量明顯增加，這與椎體融合術或椎間盤置換術相比，具有顯著的生物療效。因此可以運用干細胞移植技術來治療由慢性退行性變導致的腰背部疼痛。Prologo等[26]將經放射標記的人源性間充質干細胞在透視引導下植入到豬的退變腰椎間盤，以正常的椎間盤為對照組，在植入第3 d后行PET-CT掃描，15 d后對植入區域的椎間盤組織行免疫組化染色；結果證實3 d后通過PET-CT檢查發現細胞成功植入到椎間盤內并存活增殖，15 d后檢測到細胞外基質的合成量明顯增多。Yoshikawa等[27]將兩例患者的自體間充質干細胞分別注射到椎間盤“真空”區，經CT證實兩例患者椎間盤內的“真空”區域明顯縮小，MRI T2WI證實細胞移植區域的椎間盤信號增高。
6 不足和展望
干細胞已成功治療過血液系統疾病和腫瘤，如今該技術逐漸被用來治療骨關節系統疾病，但還處在前期研究階段。如何在相對狹窄封閉且乏血供失神經支配的椎間盤組織中使經基因轉染或經細胞生長因子誘導的干細胞得到充足的營養并向目標方向增殖分化，還有待進一步研究。Vadal等[28]報道移植的干細胞外漏并致成骨畸形、異向分化致腫瘤等問題仍然存在，因此要將此技術成功運用到臨床，還需三思而后行。但是隨著組織細胞、基因及材料工程的不斷發展，相信采用干細胞生物治療甚至逆轉椎間盤退變終將成為可能。
引言
椎間盤退變是由基因預設多因素介導的進行性病變過程,負荷、外傷、年齡及病毒感染等可導致椎間盤細胞老化、變性、壞死，胞內酶量及活性改變，代謝失衡破壞椎間盤的內環境穩態，最終退變突出并壓迫周圍神經根及脊髓致椎管狹窄，引發一系列臨床癥狀和體征(如下腰背部疼痛、下肢麻痹及疼痛等)，重者可致殘[1]。盡管椎間盤退變治療的方法在不斷改良，內科以理療為主，但不能從根本上解決病因；外科手術(如全椎間盤置換術)雖然可以解決終末期癥狀，但不能逆轉疾病的進展，并且手術可能改變脊柱的應力傳導方向，繼發新的并發癥[2]。當下全球人口老齡化日益突出，該問題將會消耗更多有限的醫療資源，因此,運用干細胞技術延緩或逆轉椎間盤退變具有巨大的社會經濟效益。
1 椎間盤的微環境
椎間盤由位于中心的髓核和外周的纖維環及終板構成。椎間盤是人體最大的乏血供組織，生理狀態下處于相對狹窄封閉的椎間隙內，缺乏血供且無神經支配，長期承受機械性高壓并處在高滲透壓和低氧環境中。另外，椎間盤可逃避細胞及體液免疫，因此也是“免疫豁免”組織[2-3]之一。
髓核起源于胚胎脊索組織，正常髓核由帶負電荷的蛋白多糖和Ⅱ型膠原構成，蛋白質構成支架，而粘多糖構成側鏈，帶負電的分子相互排斥，于掃描電鏡下呈“毛刷”樣；這些分子具有保水性，使髓核維持高靜水壓。纖維環由15~25層聚集成束的膠原纖維和被覆有蛋白多糖的彈性纖維構成，外層纖維環主要由Ⅰ型膠原和纖維樣細胞構成，而內層纖維環則由Ⅱ型膠原、纖維細胞及軟骨細胞構成。終板與關節軟骨相似，由透明質酸、連接蛋白及Ⅱ型膠原構成，這些大分子物質在調節椎間盤營養物質的輸送中具有重要作用。供應椎體的毛細血管分布至終板邊緣就消失殆盡，而椎間盤的營養物質主要通過這些毛細血管以擴散滲透的方式輸送到髓核，代謝產物則由細胞排泄到細胞外基質中以擴散的方式入血[4-5]。椎間盤細胞數量與終板內血管的分布息息相關，而與椎間盤的高度無直接聯系[6]。
2 椎間盤退變的組織病理學特點
椎間盤退變中髓核細胞減少消失，髓核由軟骨細胞及細胞外基質取代。伴隨椎間盤退變，髓核脫水，高度減低，于外界壓力作用下，纖維環結構層次紊亂(斷裂、錯位、膨出及突出)，終板骨質進行性增厚，結構失常伴局限性骨質斷裂。椎間盤退變過程中蛋白多糖含量減少，葡聚糖降解，硫酸軟骨素和硫酸角質素比例失調，終板內水分、Ⅱ型膠原及蛋白多糖含量減少，逐漸轉變為礦化組織，致終板內毛細血管硬化閉塞減少，髓核組織營養短缺；同時，基質金屬蛋白酶量及活性進一步增強，加速退變進程。退變椎間盤失去正常生理解剖結構，脊柱出現異常運動，力學傳遞軸改變并失穩，椎間盤突出壓迫鄰近神經根和脊髓而引發一系列癥狀和體征[4-5, 7]。
3 椎間盤源性干細胞的特點
椎間盤退變始于細胞功能減退和數量減少，而椎間盤細胞的增殖能力較差，尤其是髓核細胞。不同器官組織的干細胞或祖細胞是維持器官組織內環境穩態的重要因素，干細胞活性減退和數量減少是引起器官組織功能下降的重要因素，因此要保證椎間盤內環境的穩態，需要維持椎間盤內原始細胞的數量及細胞活性。Risbud等[8]從成人的退變椎間盤組織中分離得到的干細胞表達CD105、CD49a及CD75等，實驗證實這些細胞具有向成骨、成軟骨及脂肪細胞分化的潛能。Feng等[9]證實纖維環祖細胞表達CD29、CD49a、CD166及Strol蛋白等，向纖維環原始細胞的培養液中加入不同的誘導因子，可分別向骨、軟骨、神經及內皮細胞方向分化，表明成體干細胞可為治療退變椎間盤提供優良的種子細胞，也為修復同種異體退變的椎間盤帶來理想的細胞來源。
4 其它來源的干細胞用于椎間盤退變的體外研究
同時，其它組織來源的干細胞也受到廣泛關注，其中脂肪源性間充質干細胞(adipose derived stem cells,ADSCs)亦可以作為干細胞的理想來源。Chun等[10]在C臂引導下用穿刺針制作兔腰椎間盤退變模型，分別于不同時間段行MRI動態觀察腰椎間盤的退變情況；19周后將兔源性ADSCs注射到退變椎間盤內，10周后行番紅精染色。結果第9周后椎間盤組織開始退變，15周后完全退變，細胞注射后第10周開始明顯增殖分化，染色發現細胞分泌的細胞外基質和軟骨基質增多。國內研究[11]證實將兔SPIO-ADSCs移植到兔退變腰椎間盤模型內，用MRI動態監測靶區的信號變化，結果植入細胞組的靶區信號較注入PBS組和空白對照組明顯增強，從而提示ADSCs有助于延緩和修復退變的椎間盤組織。Ganey等[12]把自體ADSCs注射到狗的退變椎間盤組織中，結果發現椎間盤大體形態有所恢復，細胞基質合成量增多；然后將ADSCs與透明質酸制成復合物注射到相應椎間盤內，結果發現椎間盤內髓核細胞密度增大，Ⅱ型膠原合成增多；蛋白質檢測結果證實ADSCs可以修復退變的椎間盤。研究[13]證實ADSCs的體外培養條件低，用不同廠家和批次的血清培養均能穩定生長，并在含有不同誘導分化因子的培養基中表現出多向分化潛能；ADSCs比骨髓源性間充質干細胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells,BMSCs)來源廣、取材容易且創傷小，同時ADSCs的體外增殖耗材少，但二者具有相似的生物學特征，因此應用前者治療退變的椎間盤組織將成為理想的種子細胞來源。
研究[14]證實經GFP-Bcl-2轉染的BMSCs表達更多的蛋白多糖和Ⅱ型膠原，比未經轉染的BMSCs表達量高6.2倍，表明轉基因BMSCs可以向髓核樣細胞分化，為干細胞移植治療退變椎間盤提供了有力的證據。Korecki等[15]認為，間充質干細胞與脊索細胞共培養后可以向髓核細胞和纖維環細胞方向分化，同時將間充質干細胞與成軟骨細胞共培養作為對照組，結果前者蛋白多糖、層粘連蛋白及膠原的合成量明顯增多。研究[16]證實將人臍血間充質干細胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells,hUCB-MSCs)移植到兔腰椎間盤組織內，4周后通過免疫熒光顯微鏡觀察到靶細胞存活并增殖，表現出軟骨樣細胞表型，免疫組化檢測結果證實靶區產生更多的Ⅱ型膠原和蛋白多糖，該研究結果支持hUCB-MSCs作為修復退變椎間盤的細胞來源。
國內研究[17]證實把椎間盤內的脊索細胞與BMSCs共培養，細胞間通過相互刺激可以促進BMSCs的增殖分化，并且可以誘導其產生Ⅱ型膠原及蛋白聚糖，表現出軟骨細胞的表型。Chen等[18]將滑膜干細胞與纖維環細胞共培養并加入不同劑量的轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)，大劑量下滑膜干細胞表現出向髓核細胞分化的潛能，其中Ⅱ型膠原、蛋白多糖及SOX-9蛋白的合成量增加，這種體外共培原理可為以后把干細胞注入退變椎間盤進行修復提供理論依據。
研究[19]證實，通過共培養而活化的纖維環細胞移植到兔退變椎間盤，在不同時間段根據Nishimura’s方法來評價椎間盤的退變程度，其中正常組無明顯變化；未植入細胞的退變椎間盤為2.8；植入與間充質干細胞共培養而活化的纖維環細胞組為2.2；注入間充質干細胞和纖維環細胞為1.2，這些數據證實間充質干細胞與纖維環細胞共培養可以活化纖維環細胞。Watanabe等[19]將人椎間盤術后得到的纖維環細胞與間充質干細胞共培養后，證實纖維環細胞的增殖分化能力和細胞基質合成量上調。Yamamoto等[20]在纖維環細胞和間充質干細胞的共培養體系中用含有0.45 μm孔徑的生物膜將二者分開，但掃描電鏡觀察到兩種細胞間有廣泛的細胞突起互相接觸。纖維環細胞合成的DNA和蛋白多糖分別用3H和35S來檢測，同時檢測細胞培養上清液中的各種生長因子。結果發現纖維環細胞的DNA和蛋白多糖的合成量增多，上清液中TGF-β1、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor,IGF-1)等細胞因子的含量明顯增多，一種合理的解釋就是細胞間通過細胞接觸并分泌不同的細胞生長因子來相互刺激而增殖分化。Strassburg等[21]將衰老的纖維環細胞與間充質干細胞共培養后發現纖維環細胞可以刺激間充質干細胞分化為纖維環樣細胞，同時細胞外基質合成量增加。
5 將干細胞移植到椎間盤的體內研究
Sakai等[22]報道將干細胞成功移植到兔退變椎間盤組織，隨后的研究[19]將綠色熒光蛋白標記經轉染的干細胞并將其移植到兔退變椎間盤內，48周后用MRI動態觀察；結果證實植入細胞在髓核中存活，MRI證實退變椎間盤的信號增高，免疫組化檢測結果證實靶細胞成功移植到退變椎間盤組織中存活增殖并向髓核細胞方向分化。研究[13]用15%的透明質酸作為載體與攜帶有綠色熒光蛋白的間充質干細胞注射到鼠尾椎間盤，4周后細胞數量、活力及相應節段椎間盤的高度得到維持，證實間充質干細胞在椎間盤組織內增殖。研究[23]將MSCs和髓核細胞共培養后，以纖維蛋白粘合劑為載體將其移植到去髓核的鼠尾椎間盤內，分別于14、35 d后把鼠處死，然后檢測椎間盤內蛋白多糖和細胞因子含量，結果二者的含量較正常對照組明顯增加，并且隨時間延長，實驗組細胞含量和相應椎間盤的高度明顯增高。Hiyama等[24]將間充質干細胞注射到狗退變椎間盤，發現植入細胞存活并增殖，表達出與人髓核細胞和纖維環細胞相似的蛋白，免疫組化結果顯示實驗組比對照組表達更多的細胞外基質；同時發現在植入細胞的髓核區域內的靶細胞還表達FasL，證實間充質干細胞發生了與椎間盤細胞相似的細胞免疫學改變。
Orozco等[25]對10例有完整纖維環但被診斷為腰椎退行性疾病的患者在患者知情同意后行臨床試驗，把自體BMSCs移植到椎間盤病變區，并隨訪1年。結果發現患者疼痛明顯減輕，MRI顯示病變區含水量明顯增加，這與椎體融合術或椎間盤置換術相比，具有顯著的生物療效。因此可以運用干細胞移植技術來治療由慢性退行性變導致的腰背部疼痛。Prologo等[26]將經放射標記的人源性間充質干細胞在透視引導下植入到豬的退變腰椎間盤，以正常的椎間盤為對照組，在植入第3 d后行PET-CT掃描，15 d后對植入區域的椎間盤組織行免疫組化染色；結果證實3 d后通過PET-CT檢查發現細胞成功植入到椎間盤內并存活增殖，15 d后檢測到細胞外基質的合成量明顯增多。Yoshikawa等[27]將兩例患者的自體間充質干細胞分別注射到椎間盤“真空”區，經CT證實兩例患者椎間盤內的“真空”區域明顯縮小，MRI T2WI證實細胞移植區域的椎間盤信號增高。
6 不足和展望
干細胞已成功治療過血液系統疾病和腫瘤，如今該技術逐漸被用來治療骨關節系統疾病，但還處在前期研究階段。如何在相對狹窄封閉且乏血供失神經支配的椎間盤組織中使經基因轉染或經細胞生長因子誘導的干細胞得到充足的營養并向目標方向增殖分化，還有待進一步研究。Vadal等[28]報道移植的干細胞外漏并致成骨畸形、異向分化致腫瘤等問題仍然存在，因此要將此技術成功運用到臨床，還需三思而后行。但是隨著組織細胞、基因及材料工程的不斷發展，相信采用干細胞生物治療甚至逆轉椎間盤退變終將成為可能。