腰痛影响着全球数亿人的生活质量，也是导致残疾的最主要原因之一。椎间盘退变是腰痛的核心病理基础，而炎症反应在退变过程中扮演着关键角色。然而，目前临床上尚缺乏能够有效延缓或逆转椎间盘退变的药物。

2024年1月，Nature Communications发表了一项重磅研究。研究者通过单细胞RNA测序技术，首次绘制了人类髓核细胞的精细图谱，发现了一群“晚期髓核细胞”，其高表达的Serglycin是促进炎症和退变的关键分子。更令人振奋的是，天然产物瑞香素能够与Serglycin结合、下调其表达，在小鼠体内显著缓解椎间盘退变。

一、研究背景

椎间盘由中央的髓核、周围的纤维环和上下软骨终板构成。髓核细胞是维持椎间盘功能的核心细胞。随着年龄增长或长期异常应力，髓核细胞会发生表型改变，局部炎症因子升高，巨噬细胞浸润，最终导致细胞外基质降解、椎间盘结构破坏。

Serglycin是一种细胞内糖蛋白，参与炎症因子和趋化因子的储存与释放。既往研究发现其在多种炎症性疾病和肿瘤中上调，但在椎间盘退变中的作用尚不明确。瑞香素是一种天然香豆素衍生物，已知具有抗炎、抗凋亡等活性，但其对椎间盘退变的影响此前未见报道。

二、研究目的

本研究旨在：①通过单细胞RNA测序构建人类髓核细胞图谱，鉴定出与退变密切相关的髓核细胞亚群；②探索该亚群的关键分子Serglycin在椎间盘退变中的作用机制；③验证瑞香素能否通过靶向Serglycin缓解椎间盘退变。

三、研究方法

本研究以7例接受椎间盘切除术患者的髓核组织（轻度退变4例、重度退变3例，年龄41.14±18.01岁）为主要样本来源，并另收集48例椎间盘样本用于验证。采用10X Genomics平台对55 264个细胞进行单细胞RNA测序，通过无监督聚类和标记基因鉴定细胞亚群。

检测指标涵盖影像学、组织病理、蛋白表达、分子机制以及细胞实验。统计方法采用t检验、方差分析（Bonferroni校正）或Kruskal-Wallis H检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

四、研究结果

1.单细胞图谱鉴定出6个髓核细胞亚群，其中“纤维化髓核细胞”是晚期退变的关键群体

研究者对55 264个细胞进行聚类，伪时间轨迹分析显示，前体髓核细胞位于分化起点，而纤维化髓核细胞位于终点，主要分布在重度退变组织中，因此被定义为晚期髓核细胞。基因本体分析表明，该亚群参与胶原纤维和细胞外基质组织。

2.晚期髓核细胞高表达Serglycin，且与退变程度正相关

单细胞测序显示，重度退变组中Serglycin的表达显著升高，尤其在晚期髓核细胞中。RNA-seq验证了该结果，且Serglycin与椎间盘退变标志物呈正相关。联合分析发现，Serglycin是9个共同上调基因之一。

3.敲除Serglycin显著缓解小鼠椎间盘退变

研究者构建了Srgn^-/-小鼠，并进行纤维环穿刺造模。术后8周，MRI显示：野生型+穿刺组T2信号明显降低（退变加重），而Srgn^-/-+穿刺组T2信号强度明显高于野生型+穿刺组（退变减轻）。显微CT和椎间盘高度测量也证实，敲除Serglycin保护了椎间盘高度。

组织学染色（H&E、番红-O、天狼星红）显示：Srgn^-/-+穿刺组髓核组织保留更多，组织学评分更低。免疫组化显示：敲除Serglycin后，COL2A1和ACAN（基质合成蛋白）阳性细胞比例升高，而COL1A1（退变相关胶原）阳性细胞比例降低。免疫荧光结果一致。

4.Serglycin通过激活NF-κB通路促进炎症因子分泌

伪时间动态分析显示，晚期髓核细胞中IL1B、TNF和CCL3表达上调。炎症因子阵列定量证实，退变模型和重组Serglycin处理均可显著升高多种炎症因子。

在人体髓核细胞中，敲低Serglycin可显著降低IL-1β、TNF-α和CCL3的表达。机制探索发现，Serglycin处理可显著增加p-P65（NF-κB活化标志）水平，而敲低P65可阻断Serglycin诱导的炎症因子升高。这表明Serglycin通过激活NF-κB通路促进炎症。

5.晚期髓核细胞分泌的Serglycin促进巨噬细胞浸润和M1极化

单细胞数据分析发现，重度退变组织中存在一群TNF⁺巨噬细胞，具有M1表型（CD11c^⁺CD86^⁺）。CellPhoneDB分析显示，晚期髓核细胞与TNF⁺巨噬细胞之间存在配体-受体对（包括CCL3及其受体）。

Transwell迁移实验表明：重组Serglycin处理的髓核细胞上清可显著促进RAW264.7巨噬细胞迁移，而敲低Serglycin或P65则抑制迁移。流式细胞术证实，Serglycin增加M1型巨噬细胞（CD11c⁺CD86⁺）比例，而敲低P65可逆转这一效应。

在小鼠模型中，Srgn^-/-+穿刺组的F4/80（巨噬细胞）和CD86（M1标志）双阳性细胞显著少于野生型+穿刺组，说明Serglycin促进巨噬细胞浸润和M1极化。

6.瑞香素与Serglycin结合，下调其表达并缓解椎间盘退变

研究者使用AlphaFold2预测Serglycin蛋白结构，分子对接显示瑞香素与Serglycin具有良好结合能力（RMSD=0.406，结合能=-15.313 kJ/mol）。细胞热转移分析证实瑞香素在细胞内与Serglycin结合。

体外实验：瑞香素（2 μM）处理可显著降低饥饿诱导的髓核细胞中Serglycin的表达。炎症因子阵列和Western blot显示，瑞香素可抑制重组Serglycin诱导的TNF、CCL3、IL-1β以及p-P65升高。功能上，瑞香素处理可减少巨噬细胞迁移，并降低M1极化比例。

五、结论

瑞香素通过下调SRGN的表达，减少炎性细胞因子的分泌并抑制巨噬细胞的浸润，从而有效延缓椎间盘退变的进展。目前，瑞香素已被成功合成并纳入临床用药，用于治疗血栓闭塞性脉管炎及其他闭塞性血管疾病。基于其抑制SRGN表达、减轻椎间盘局部炎症反应的能力，瑞香素有望成为治疗椎间盘退变的一种有效策略。

参考文献

Chen F，Lei L，Chen S，et al.Serglycin secreted by late-stage nucleus pulposus cells is a biomarker of intervertebral disc degeneration[J].Nat Commun，2024，15（1）：47.