研究背景及目的腰痛已成为现代社会中困扰人们生活的主要疾病。据研究调查显示，腰椎间盘退行性病变是引起腰痛的主要原因。目前，研究认为腰椎压应力增加，营养供给减弱以及遗传易感性增加是腰椎间盘发生退行性改变的主要原因。椎间盘由三部分组成。在椎间盘的外周部位为致密的纤维环，其中央部位是胶冻状的髓核组织，以及紧贴于上下椎体表面的终板软骨。椎间盘的生理作用主要是通过髓核内的蛋白多糖以及Ⅱ型胶原与水分子结合后产生的静水压传导和抵抗压力。腰椎间盘可为腰椎提供一定的活动度，维持腰椎在各个方向上的活动。而髓核周围的纤维环则可限制内部髓核组织的移动。由于腰椎间盘缺乏血管供应，其主要营养供给主要依靠上下椎体通过软骨终板的渗透作用。在腰椎退行性改变中，位于腰椎间盘上下面的终板软骨首先发生钙化，引起营养渗透作用的减弱，从而导致腰椎间盘内的细胞无法得到充分的营养供给而发生退变。而且，腰椎间盘压应力增加可导致髓核内基质成分的变化，从而减弱其对抗重力的作用。目前腰椎间盘退行性疾病的治疗手段多种多样，其中主要包括保守治疗和外科手术治疗。保守治疗主要针对疼痛或麻木感不明显的患者，主要有物理治疗，如按摩、牵引和服用塞来昔布等NSAIDS类药物。但是，如经三个月到半年的正规保守治疗无效，则需要进行外科手术。目前主要的外科手术方式包括髓核摘除术和腰椎融合术等。但是，无论哪种术式，均是以牺牲患者运动节段的方式缓解症状，并无法恢复正常的脊柱运动功能。所以，目前对于腰椎退行性疾病的治疗手段都存在明显缺陷。近年来，细胞移植技术和组织工程技术的出现和发展，有望为退变椎间盘疾病提供生物修复可能。已有动物研究证实，首先将髓核细胞进行体外培养，然后将经富集的细胞移植入受损的椎间盘内，通过观察椎间盘高度与其生物力学特性发现，此方法可以修复受损的椎间盘。然而，由于髓核组织内数量较少，且来源较少，在一定程度上限制了髓核组织工程的发展。已有多项研究表明，将BMSC与髓核细胞共培养后移植入椎间盘内后也可达到治疗受损椎间盘的作用。以干细胞为基础的髓核组织工程解决了上述问题。但是，由于现在尚缺乏髓核细胞特征性表达基因，这限制了干细胞向髓核细胞诱导分化后细胞的分离和鉴定，进而也限制了细胞治疗椎间盘退行性疾病的研究。一直以来，由于其在形态和功能上与软骨细胞相似，髓核细胞均视为“类软骨细胞”，所以一直采用Sox-9和COL2A1等软骨细胞标志物鉴定髓核细胞。但是，无论从胚胎发生、组织分类以及细胞外基质成分上来看，这两种细胞都有较大差异。所以，理论上，髓核细胞应有与软骨细胞不同的基因表达谱。迄今为止，仅有少量关于髓核细胞特征性表型的研究。Fujita，Sakei，Minogue等人分别在大鼠、犬以及牛的髓核细胞中发现了其标志物。但是由于物种差异，以及脊柱形态的差异，此研究结果并不能直接用于人体内。Power等通过人体标本发现CAⅫ可用作鉴定人髓核细胞，但是由于其样本量少，且样本为退变的髓核细胞，所以此结果也有待进一步研究商榷。研究方法与结果本实验首先通过取10对脊柱骨折内固定患者的健康髓核与终板软骨组织，分别对髓核细胞与终板软骨细胞进行单层培养后，进行微阵列基因芯片分别分析其表达谱，并初步比较两种细胞的基因表达谱的差别。随后，用同样的标本对芯片中表达差异较大的基因进行Real-time PCR准确定量其在mRNA水平的表达。然后使用Western blot在另外3对髓核细胞与终板软骨细胞中对表达差异较大的基因进行蛋白水平定量分析。最后取1对标本分别对表达差异最大的蛋白进行免疫细胞化学分析，并采用髓核细胞和终板软骨细胞分别与BMSC共培养后同样进行免疫细胞化学验证此蛋白在两种细胞中的表达。结果在微阵列基因芯片中，发现有15个基因在髓核细胞中的表达显著高于软骨细胞。然后通过Real-time PCR，我们发现有三个基因（POTEB，ROBO4以及EGR4）在髓核细胞中与软骨细胞中的表达有明显差异。其中，POTEB的表达差异倍数最高。在Western blot中，我们发现POTEB在两种细胞间的表达存在明显差异。最后，我们通过免疫细胞化学发现POTEB在髓核细胞中的表达较高，并且其在髓核细胞与BMSC共培养后的细胞中的表达也明显高于BMSC与终板软骨细胞共培养后的细胞。结论POTEB在髓核细胞的胞浆中表达，且可作为成人髓核细胞的特征性表达基因。