《Frontiers in Immunology》：Duhuo Jisheng Decoction ameliorates experimental intervertebral disc degeneration by modulating immune-inflammatory responses through regulation of macrophage polarization
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下背痛（LBP）的主要病因椎间盘退行性变（IVDD）是重大的健康与经济负担。研究人员围绕IVDD中的免疫炎症反应，通过单细胞测序、生物信息学及体内外实验，深入探讨了传统中药方剂独活寄生汤（DHJSD）通过调控巨噬细胞M1/M2极化，从而调节免疫炎症反应、改善细胞外基质（ECM）代谢失衡、减缓IVDD进程的作用机制。结果表明，DHJSD可有效抑制M1促炎极化、促进M2抗炎极化，尤其在IVDD中晚期阶段效果更佳。这为IVDD的临床治疗提供了新的理论依据和潜在的干预靶点。
腰痛，特别是下背痛，是现代社会中困扰无数人的常见健康问题，其背后的一大“元凶”便是椎间盘退行性变。想象一下，我们脊柱中像软垫一样起缓冲作用的椎间盘，随着时间推移或由于损伤，其内部结构开始瓦解、功能衰退，这不仅仅是简单的“老化”，更是一场复杂的生物学事件。目前针对椎间盘退行性变的治疗多侧重于缓解疼痛症状，难以从根本上扭转退变进程。这主要是因为其核心的发病机制尚未被完全阐明。近年来，越来越多的证据将矛头指向了“免疫炎症反应”——椎间盘内部的一场慢性、低度的“炎症风暴”。在这场风暴中，巨噬细胞作为关键的免疫细胞扮演了双重角色：一方面，促炎型的M1巨噬细胞会“火上浇油”，释放大量炎症因子，加速组织破坏；另一方面，抗炎修复型的M2巨噬细胞则致力于“救灾维稳”，促进组织修复。两者之间的平衡深刻影响着椎间盘的命运。那么，能否通过调节巨噬细胞的“善恶”取向来平息这场风暴，从而治疗椎间盘退行性变呢？一项发表在《Frontiers in Immunology》上的研究对此进行了深入探索，并将目光投向了拥有悠久历史的传统中药方剂——独活寄生汤。
为回答上述问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。首先，他们利用来自公共数据库（GEO）的单细胞RNA测序数据（GSE244889, GSE205535）和基因表达谱数据（GSE15227, GSE34095, GSE124272, GSE150408），通过生物信息学分析，系统描绘了椎间盘退行性变样本中的细胞图谱，并筛选出与疾病相关的关键基因和信号通路。其次，他们建立了大鼠尾椎椎间盘穿刺退变模型，模拟人类椎间盘退行性变的进程，并设置了不同退变阶段（造模后15、30、45天）的治疗组，以评估独活寄生汤干预的最佳时间窗。在机制验证层面，研究采用了体外细胞共培养体系，将用脂多糖（LPS）等诱导极化的人源性巨噬细胞（THP-1细胞系来源）的条件培养基与大鼠髓核细胞共培养，观察其对细胞外基质代谢和炎症因子分泌的影响。此外，质谱分析被用于鉴定独活寄生汤水煎液和醇提液中的活性化学成分。表型与机制的表征则依赖于影像学（X线）、组织病理学染色（苏木精-伊红染色、Masson染色）、免疫荧光、蛋白质免疫印迹和流式细胞术等技术。
3.1 单细胞测序数据
研究人员对椎间盘退行性变患者和正常人的椎间盘组织进行单细胞测序分析，发现退变组织中髓核细胞比例下降，而巨噬细胞比例显著上升。京都基因与基因组百科全书通路富集分析显示，在严重和中度退变组中，免疫炎症相关通路被显著激活。进一步对巨噬细胞亚群分析发现，椎间盘退行性变患者的巨噬细胞中，促炎的M1型比例增加，而抗炎的M2型比例减少，且巨噬细胞的促炎基因集评分在退变组中更高。这些结果提示，巨噬细胞是驱动椎间盘退行性变免疫炎症反应的主要细胞，其向M1表型的极化加剧了疾病进展。
3.2 生物信息学数据
通过分析多个基因表达综合数据库数据集，研究人员筛选出131个与椎间盘退行性变显著相关的基因。利用加权基因共表达网络分析，他们识别出一个与疾病临床特征高度相关的基因模块（绿色模块）。将该模块基因与前述关键基因取交集，并结合蛋白质-蛋白质相互作用网络分析，最终筛选出10个枢纽基因，包括胶原蛋白II型α1链、聚集蛋白聚糖、基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶13、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β等。差异表达分析证实了这些基因在椎间盘退行性变与正常组织间的表达差异。
3.3 体内实验数据
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独活寄生汤质谱分析：质谱分析鉴定了独活寄生汤水提物和醇提物中的多种活性成分，如芍药苷、甘草酸等，这些成分被认为具有潜在的免疫调节作用。
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影像学和组织形态学发现：X线及组织学评分显示，大鼠椎间盘退行性变模型成功建立，椎间盘高度指数降低，组织病理学评分升高。独活寄生汤治疗，特别是在造模后30天和45天开始给药，能显著改善这些退变指标，提高椎间盘高度指数，降低病理评分，并增加细胞外基质蛋白（聚集蛋白聚糖、胶原蛋白II）的表达。
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正常对照和模型大鼠组织中M1和M2型巨噬细胞的表达：免疫荧光结果显示，在退变早期和中期（M-15D, M-30D组），M1型巨噬细胞比例显著高于正常组。而在所有模型组中，均未检测到M2型巨噬细胞。独活寄生汤治疗不仅能减少M1型巨噬细胞，还能诱导M2型巨噬细胞的出现，且在治疗晚期（T-45D组）M2型巨噬细胞比例最高。
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独活寄生汤有效降低大鼠椎间盘退行性变模型中细胞外基质的降解和炎症因子：蛋白质免疫印迹实验表明，模型组中细胞外基质蛋白（聚集蛋白聚糖、胶原蛋白II）表达降低，而基质金属蛋白酶和炎症因子表达升高。独活寄生汤治疗逆转了这一趋势，显著提升了细胞外基质蛋白水平，并降低了基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶13、白细胞介素-5、白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α的表达。治疗在退变中晚期效果更为明显。
3.4 体外实验数据
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M1和M2巨噬细胞极化的验证：流式细胞术成功验证了用脂多糖+干扰素-γ诱导出M1型巨噬细胞，用白细胞介素-4+白细胞介素-13诱导出M2型巨噬细胞。
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巨噬细胞对脂多糖处理的髓核细胞分泌细胞外基质和炎症介质的影响：将M1型巨噬细胞条件培养基与髓核细胞共培养，会加剧细胞外基质降解和炎症因子分泌；而M2型巨噬细胞条件培养基则具有保护作用，能促进细胞外基质积累并抑制炎症。
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独活寄生汤能够通过调节巨噬细胞来调控脂多糖处理的髓核细胞的细胞外基质和炎症介质分泌：在巨噬细胞极化过程中加入含独活寄生汤的血清，再将其条件培养基与髓核细胞共培养。结果显示，与未加药的对照组相比，独活寄生汤处理组的条件培养基能更好地促进髓核细胞表达细胞外基质蛋白，并抑制基质金属蛋白酶和炎症因子的产生。
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独活寄生汤显著抑制M1巨噬细胞极化并促进M2巨噬细胞极化：流式细胞术结果直接证明，独活寄生汤含药血清的处理降低了M1型巨噬细胞标志物的阳性率，同时提高了M2型巨噬细胞标志物的阳性率。
研究结论与意义
本研究系统阐明了独活寄生汤改善实验性椎间盘退行性变的作用机制。核心结论是：椎间盘退行性变进程中，巨噬细胞浸润增加并向促炎的M1表型极化，驱动了有害的免疫炎症反应，导致细胞外基质降解加剧和炎症因子风暴。独活寄生汤通过“纠偏”巨噬细胞极化状态——即抑制M1极化、促进M2极化，重塑椎间盘内的免疫微环境，从而有效抑制炎症、保护细胞外基质，最终延缓或改善椎间盘退行性变。尤为重要的是，研究发现独活寄生汤在椎间盘退行性变的中、晚期阶段治疗效果更佳，这为临床治疗时机的选择提供了有价值的实验依据。
这项研究的意义在于多方面。首先，它从免疫炎症这一新颖视角，深入揭示了椎间盘退行性变，特别是巨噬细胞极化在其中扮演的关键角色，深化了对该疾病病理机制的理解。其次，研究证实了传统中药复方独活寄生汤通过多成分、多靶点的协同作用，能够精确调控免疫细胞功能，为椎间盘退行性变的治疗提供了除单纯抗炎镇痛外，更具病理针对性的新策略。最后，研究将现代生物信息技术（单细胞测序、生物信息学）、经典分子生物学实验与中药研究相结合，为中医药的现代化研究和机制阐释提供了范例，推动了中医药在治疗退行性疾病领域的国际学术交流与应用潜力。尽管研究尚未明确独活寄生汤中具体是哪些成分通过哪条信号通路起效，但已为进一步开发靶向巨噬细胞极化的抗椎间盘退行性变药物或疗法奠定了坚实的理论基础。
