《BMC Musculoskeletal Disorders》：Exosomes derived from senescent skeletal muscle cells aggravate nucleus pulposus cell metabolic dysregulation via p38MAPK pathway for promoting intervertebral disc degeneration
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为探索骨骼肌旁分泌在椎间盘退变(IVDD)中的作用，本研究聚焦于衰老骨骼肌细胞来源的外泌体(sSkM-Exos)。研究人员发现sSkM-Exos可被髓核细胞(NPCs)内化，并通过激活p38MAPK通路，加剧NPCs的衰老、凋亡及细胞外基质(ECM)代谢失衡，在体实验也证实其可加重大鼠IVDD。该研究从分子层面补充了传统生物力学模型，为理解IVDD病理机制提供了新维度，并提示靶向sSkM-Exos或p38MAPK通路或成潜在治疗策略。
腰痛困扰着无数人，而椎间盘退变(Intervertebral Disc Degeneration, IVDD)正是其背后最主要的病理推手。传统观点认为，椎间盘退变主要与椎间盘自身的劳损、老化有关，而支撑脊柱的骨骼肌则主要扮演着“力学支架”的角色。然而，除了提供机械稳定，骨骼肌是否还会通过其他“看不见”的方式影响邻居椎间盘的命运呢？近年来的研究发现，细胞之间可以通过一种名为“外泌体”(exosomes)的微小囊泡进行“远程通信”，传递蛋白质、核酸等生物活性物质。这不禁让人猜想：在机体衰老过程中，那些“年老力衰”的骨骼肌细胞，是否也会向外释放特殊的“信号包裹”，从而加速椎间盘的退化进程？为了回答这一问题，一项发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》的研究将目光投向了衰老骨骼肌细胞来源的外泌体(senescent skeletal muscle cell-derived exosomes, sSkM-Exos)，探究它们如何影响髓核细胞(nucleus pulposus cells, NPCs)的健康，并深入挖掘了其背后的分子机制。
为开展此项研究，作者运用了几个关键的技术方法。在体外，研究人员利用过氧化氢(H2O2)诱导骨骼肌细胞(SkMCs)衰老，并通过差速离心法分离、鉴定了sSkM-Exos。通过体外共培养等方式，观察了sSkM-Exos对NPCs的生物学行为（增殖、衰老、凋亡）及ECM代谢相关基因（COL2、ACAN、MMP13、ADAMTS5）表达的影响，并使用了p38MAPK通路抑制剂SB203580来验证该通路的参与。在体内，研究构建了大鼠IVDD模型，通过局部注射sSkM-Exos，并采用椎间盘高度测量、磁共振成像(MRI) T2加权信号及组织学分析等手段，评估了sSkM-Exos在活体动物中对椎间盘退变进程的影响。
研究结果主要包括以下几方面：
- 1.
sSkM-Exos的提取、鉴定与内化：研究成功用H2O2诱导了SkMCs的衰老，并通过差速离心法获得了sSkM-Exos。实验证明，这些来自衰老肌肉细胞的sSkM-Exos能够被NPCs有效内化，为后续的旁分泌作用提供了前提。
- 2.
sSkM-Exos对NPCs的负面作用：体外实验发现，sSkM-Exos加剧了H2O2诱导的NPCs增殖抑制、细胞衰老和细胞凋亡。更重要的是，sSkM-Exos扰乱了NPCs的细胞外基质(ECM)代谢平衡，具体表现为：下调了ECM合成相关基因COL2（II型胶原）和ACAN（聚集蛋白聚糖）的表达，同时上调了ECM降解相关基因MMP13（基质金属蛋白酶13）和ADAMTS5（具有血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶5）的表达。
- 3.
p38MAPK通路的关键机制：机制探索表明，sSkM-Exos对NPCs的上述损害作用与p38MAPK信号通路的激活相关。当使用特异性抑制剂SB203580阻断p38MAPK通路后，sSkM-Exos所引起的NPCs功能障碍和ECM代谢失衡得到了部分逆转，这证实了p38MAPK通路在此过程中的核心媒介作用。
- 4.
sSkM-Exos在体内加重IVDD：在体实验验证了上述发现。在大鼠IVDD模型中，局部注射sSkM-Exos加剧了椎间盘高度的丧失和组织学上的退变程度，从活体动物层面证实了sSkM-Exos具有促进椎间盘退变的病理作用。
研究结论与讨论部分总结道，本研究表明衰老骨骼肌细胞来源的外泌体(sSkM-Exos)能够通过激活p38MAPK通路，促进髓核细胞(NPCs)的衰老、凋亡和ECM代谢失衡，从而在实验条件下加剧椎间盘退变(IVDD)。这一发现具有多重重要意义。首先，它突破了传统上将骨骼肌对脊柱的影响局限于生物力学支持的观念，揭示了一种从前未被充分认识的、基于外泌体的跨组织分子对话机制，为理解IVDD的发病机制增添了全新的维度。其次，该研究将细胞衰老、外泌体介导的细胞间通讯与ECM代谢调控网络联系起来，为IVDD的病理过程提供了一个更整合的视角。最后，研究指出sSkM-Exos及其作用的关键通路p38MAPK可能是潜在的干预靶点，这为未来开发延缓或治疗IVDD的新策略（例如，靶向清除有害外泌体或抑制p38MAPK信号）提供了重要的实验依据和思路方向。
