Mechanistic study of adipose-derived mesenchymal stem cell ameliorating nucleus pulposus cell senescence

HU Hong-tao; WANG Sheng; ZHAO Si-shun; WANG Sheng; TENG Hai-jun

doi:10.11659/jjssx.02E025056

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Mechanistic study of adipose-derived mesenchymal stem cell ameliorating nucleus pulposus cell senescence

Basic Research | 更新时间：2026-03-09

- Mechanistic study of adipose-derived mesenchymal stem cell ameliorating nucleus pulposus cell senescence
- JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY Vol. 35, Issue 2, Pages: 133-138(2026)
- 作者机构：
  
  山东第二医科大学附属医院脊柱外科/潍坊市脊柱外科微创脊柱内镜重点实验室，山东潍坊 261000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11659/jjssx.02E025056
  CLC： R34
- Received：11 February 2025，
  
  Published：25 February 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
胡红涛,王胜,赵司顺等.脂肪间充质干细胞改善椎间盘髓核细胞衰老的机制研究[J].局解手术学杂志,2026,35(02):133-138.

HU Hong-tao,WANG Sheng,ZHAO Si-shun,et al.Mechanistic study of adipose-derived mesenchymal stem cell ameliorating nucleus pulposus cell senescence[J].JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY,2026,35(02):133-138.
胡红涛,王胜,赵司顺等.脂肪间充质干细胞改善椎间盘髓核细胞衰老的机制研究[J].局解手术学杂志,2026,35(02):133-138. DOI： 10.11659/jjssx.02E025056.

HU Hong-tao,WANG Sheng,ZHAO Si-shun,et al.Mechanistic study of adipose-derived mesenchymal stem cell ameliorating nucleus pulposus cell senescence[J].JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY,2026,35(02):133-138. DOI： 10.11659/jjssx.02E025056.

摘要

目的

探究脂肪间充质干细胞在氧化应激下衰老髓核细胞（NPC）中的作用及其介导凋亡调控的相关分子机制。

方法

根据处理条件不同将NPC分为空白组（NPC组）、实验组（NPC+ADSC组）、氧化损伤模型组（NPC+H

组）、实验+氧化损伤组（NPC+ADSC+H

组）。通过CCK-8法确定合适的H

浓度以构建氧化损伤模型，然后通过β-半乳糖苷酶染色分析各组NPC衰老程度。免疫荧光检测NPC组和NPC+ADSC组细胞中Ⅱ型胶原（Collagen Ⅱ）和聚集蛋白聚糖（Aggrecan）的表达；Western blot分析各组NPC中P53、P16、P-Rb、SIRT1、FoxO1、p-FoxO1、β-catenin、Bax、Bcl-2、Caspase-3的蛋白表达水平。

结果

与NPC+H

组相比，NPC+ADSC+H

组NPC衰老数量减少（

0.05）。NPC与ADSC共培养后细胞中Collagen Ⅱ、Aggrecan蛋白表达增加（

0.05）。Western blot检测发现，与ADSC共培养可以抑制H

诱导的NPC衰老相关蛋白（P53、P16及P-Rb）及线粒体凋亡相关蛋白（Bax及Caspase-3）的表达（

0.05），而SIRT1、p-FoxO1及Bcl-2蛋白表达升高（

0.05），FoxO1、β-catenin蛋白表达降低（

0.05）。

结论

ADSC可以修复氧化应激导致的NPC线粒体损伤，抑制其细胞衰老，该过程可能与调控SIRT1/FoxO1/β-catenin信号通路有关。

Abstract

Objective

To explore the role of adipose-derived mesenchymal stem cells in nucleus pulposus cell （NPC） senescence induced by oxidative stress and the related molecular mechanisms mediating apoptosis regulation.

Methods

The NPCs were divided into the blank group （NPC group），experimental group （NPC+ADSC group），oxidative damage model group （NPC+H

group），experimental+oxidative damage group （NPC+ADSC+H

group） according to the different treatment conditions. The appropriate concentration of H

was determined by the CCK-8 method to construct the oxidative damage model， and then the senescence degree of NPCs in each group was analyzed by β-galactosidase staining. The expressions of Collagen Ⅱ and Aggrecan were detected in the NPC and NPC+ADSC groups by immunofluorescence. The expression levels of P53，P16，P-Rb，SIRT1，FoxO1，p-FoxO1，β-catenin，Bax，Bcl-2，Caspase-3 proteins in each group were detected by Western blot.

Results

Compared with the NPC+H

group， the number of aging NPCs in the NPC+ADSC+H

group was decreased （

0.05）. After co-culture with ADSC，the expressions of Collagen Ⅱ and Aggrecan proteins in NPCs were increased（

0.05）. Western blot results showed that co-culture with ADSC could inhibit the expression of aging-related proteins （P53， P16 and P-Rb） and mitochondrial apoptosis-related proteins （Bax and Caspase-3） in NPCs induced by H

（

0.05）， and the expressions of SIRT1， p-FoxO1 and Bcl-2 proteins increased（

0.05）， the expressions of FoxO1 and β-catenin proteins decreased（

0.05）.

Conclusion

ADSC can repair oxidative stress-induced mitochondrial damage in NPC and inhibit its cellular senescence，the process that may be related to the regulation of the SIRT1/FoxO1/β-catenin signaling pathway.

关键词

Keywords

references

Urits I ， Burshtein A ， Sharma M ， et al . Low back pain，a comprehensive review： pathophysiology，diagnosis，and treatment ［J］. Curr Pain Headache Rep ， 2019 ， 23 （ 3 ）： 23 . doi： 10.1007/s11916-019-0757-1 http://dx.doi.org/10.1007/s11916-019-0757-1 .

Vergroesen PPA ， Kingma I ， Emanuel KS ， et al . Mechanics and biology in intervertebral disc degeneration： a vicious circle ［J］. Osteoarthritis Cartilage ， 2015 ， 23 （ 7 ）： 1057 - 1070 . doi： 10.1016/j.joca.2015. 03.028 http://dx.doi.org/10.1016/j.joca.2015.03.028 .

Novais EJ ， Tran VA ， Miao J ， et al . Comparison of inbred mouse strains shows diverse phenotypic outcomes of intervertebral disc aging ［J］. Aging Cell ， 2020 ， 19 （ 5 ）： e13148 . doi： 10.1111/acel.13148 http://dx.doi.org/10.1111/acel.13148 .

Nakamichi R ， Asahara H . The transcription factors regulating inter-vertebral disc development ［J］. JOR Spine ， 2020 ， 3 （ 1 ）： e1081 . doi： 10.1002/jsp2.1081 http://dx.doi.org/10.1002/jsp2.1081 .

Eisenstein SM ， Balain B ， Roberts S . Current treatment options for intervertebral disc pathologies ［J］. Cartilage ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 143 - 151 . doi： 10.1177/1947603520907665 http://dx.doi.org/10.1177/1947603520907665 .

Bowles RD ， Setton LA . Biomaterials for intervertebral disc regeneration and repair ［J］. Biomaterials ， 2017 ， 129 ： 54 - 67 . doi： 10.1016/j.biomaterials.2017.03.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.03.013 .

Kang L ， Liu S ， Li J ， et al . Parkin and Nrf2 prevent oxidative stress-induced apoptosis in intervertebral endplate chondrocytes via inducing mitophagy and anti-oxidant defenses ［J］. Life Sci ， 2020 ， 243 ： 117244 . doi： 10.1016/j.lfs.2019.117244 http://dx.doi.org/10.1016/j.lfs.2019.117244 .

Sakai D ， Andersson GBJ . Stem cell therapy for intervertebral disc regeneration： obstacles and solutions ［J］. Nat Rev Rheumatol ， 2015 ， 11 （ 4 ）： 243 - 256 . doi： 10.1038/nrrheum.2015.13 http://dx.doi.org/10.1038/nrrheum.2015.13 .

Zhang Y ， Wang Y ， Zhou X ， et al . Osmolarity controls the differentiation of adipose-derived stem cells into nucleus pulposus cells via histone demethylase KDM4B ［J］. Mol Cell Biochem ， 2020 ， 472 （ 1-2 ）： 157 - 171 . doi： 10.1007/s11010-020-03794-8 http://dx.doi.org/10.1007/s11010-020-03794-8 .

Wang B ， Xu N ， Cao L ， et al . miR-31 from mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles alleviates intervertebral disc degeneration by inhibiting NFAT5 and upregulating the Wnt/β-catenin pathway ［J］. Stem Cells Int ， 2022 ： 2164057 . doi： 10.1155/2022/2164057 http://dx.doi.org/10.1155/2022/2164057 .

Bhujel B ， Shin HE ， Choi DJ ， et al . Mesenchymal stem cell-derived exosomes and intervertebral disc regeneration：review ［J］. Int J Mol Sci ， 2022 ， 23 （ 13 ）： 7306 . doi： 10.3390/ijms23137306 http://dx.doi.org/10.3390/ijms23137306 .

Zhao Y ， Qin Y ， Wu S ， et al . Mesenchymal stem cells regulate inflammatory milieu within degenerative nucleus pulposus cells via p38 MAPK pathway ［J］. Exp Ther Med ， 2020 ， 20 （ 5 ）： 22 . doi： 10.3892/etm.2020.9150 http://dx.doi.org/10.3892/etm.2020.9150 .

Zhu L ， Shi Y ， Liu L ， et al . Mesenchymal stem cells-derived exosomes ameliorate nucleus pulposus cells apoptosis via delivering miR-142-3p： therapeutic potential for intervertebral disc degenerative diseases ［J］. Cell Cycle ， 2020 ， 19 （ 14 ）： 1727 - 1739 . doi： 10.1080/15384101. 2020.1769301 http://dx.doi.org/10.1080/15384101.2020.1769301 .

Yoshikawa T ， Ueda Y ， Miyazaki K ， et al . Disc regeneration therapy using marrow mesenchymal cell transplantation： a report of two case studies ［J］. Spine ， 2010 ，15， 35 （ 11 ）： E475 - E480 . doi： 10.1097/BRS.0b013e3181cd2cf4 http://dx.doi.org/10.1097/BRS.0b013e3181cd2cf4 .

Li M ， Li R ， Yang S ， et al . Exosomes derived from bone marrow mesenchymal stem cells prevent acidic pH-induced damage in human nucleus pulposus cells ［J］. Med Sci Monit ， 2020 ， 26 ： e922928 . doi： 10.12659/MSM.922928 http://dx.doi.org/10.12659/MSM.922928 .

Chen TS ， Liao WY ， Huang CW ， et al . Adipose-derived stem cells preincubated with green tea EGCG enhance pancreatic tissue regeneration in rats with type 1 diabetes through ROS/Sirt1 signaling regulation ［J］. Int J Mol Sci ， 2022 ， 23 （ 6 ）： 3165 . doi： 10.3390/ijms23063165 http://dx.doi.org/10.3390/ijms23063165 .

Hsieh DJY ， Marte L ， Kuo WW ， et al . Epigallocatechin-3-gallate preconditioned adipose-derived stem cells confer neuroprotection in aging rat brain ［J］. Int J Med Sci ， 2020 ， 17 （ 13 ）： 1916 - 1926 . doi： 10.7150/ijms.46696 http://dx.doi.org/10.7150/ijms.46696 .

Shi RF ， Jin YP ， Hu WW ， et al . Exosomes derived from mmu_circ_0000250-modified adipose-derived mesenchymal stem cells promote wound healing in diabetic mice by inducing miR-128-3p/SIRT1-mediated autophagy ［J］. Am J Physiol Cell Physiol ， 2020 ， 318 （ 5 ）： C848 - C856 . doi： 10.1152/ajpcell.00041.2020 http://dx.doi.org/10.1152/ajpcell.00041.2020 .

Li M ， Li RY ， Yang SD ， et al . Exosomes derived from bone marrow mesenchymal stem cells prevent acidic ph-induced damage in human nucleus pulposus cells ［J］. Med Sci Monit ， 2020 ， 26 ： e922928 . doi： 10.12659/MSM.922928 http://dx.doi.org/10.12659/MSM.922928 .

Zhuo Y ， Wang H ， Zou L ， et al . SIRT1 attenuates apoptosis of nucleus pulposus cells by targeting interactions between LC3B and Fas under high-magnitude compression ［J］. Oxid Med Cell Longev ， 2021 ： 2420969 . doi： 10.1155/2021/2420969 http://dx.doi.org/10.1155/2021/2420969 .

Santos BF ， Grenho I ， Martel PJ ， et al . FOXO family isoforms ［J］. Cell Death Dis ， 2023 ， 14 （ 10 ）： 702 . doi： 10.1038/s41419-023-06177-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41419-023-06177-1 .

Iyer S ， Han L ， Bartell SM ， et al . Sirtuin1 （Sirt1） promotes cortical bone formation by preventing β-catenin sequestration by FoxO transcription factors in osteoblast progenitors ［J］. J Biol Chem ， 2014 ， 289 （ 35 ）： 24069 - 24078 . doi： 10.1074/jbc.M114.561803 http://dx.doi.org/10.1074/jbc.M114.561803 .

Yao H ， Yao Z ， Zhang S ， et al . Upregulation of SIRT1 inhibits H 2 O 2 ‑induced osteoblast apoptosis via FoxO1/β‑catenin pathway ［J］. Mol Med Rep ， 2018 ， 17 （ 5 ）： 6681 - 6690 . doi： 10.3892/mmr. 2018.8657 http://dx.doi.org/10.3892/mmr.2018.8657 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Research progress of inflammation-related signaling pathways in Parkinson's disease

Research progress of long non-coding RNAs in the regulation of intervertebral disc degeneration

Mechanism of Juanbi decoction for osteoarthritis based on network pharmacology and molecular docking

Related Author

CHEN Bin-bin

XIAO Li

LIU Ke-ting

LI Jia-hua

BAI Yun

JIA Yuan-yuan

REN Zhi-qiong

SHI Qing-ming

Related Institution

Anesthesiology Major， Grade 2019，Chengdu Medical College

Anesthesiology Major， Grade 2020， Chengdu Medical College

Center of Disease Control and Prevention， Western Theater Command

Department of Neurology，Chengdu Seventh People's Hospital

Department of Human Anatomy/Development and Regeneration Key Laboratory of Sichuan Province， Chengdu Medical College

⁰