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目的:椎间盘退变(Intervertebral disc degeneration,IVDD)是腰背痛的主要诱发因素之一。尽管确切的机制尚不清楚,但炎症反应和髓核细胞的凋亡在该过程中起着重要作用。催乳素(Prolactin,PRL)被证实可防止炎症相关的关节炎软骨细胞凋亡,而我们都知道髓核细胞是由脊索细胞和软骨样细胞组成的。基于这些研究,我们推测催乳素可能通过抑制退行性椎间盘髓核细胞的炎症反应和凋亡而对IVDD产生治疗作用。本研究拟探讨PRL及其受体是否在椎间盘髓核组织中表达,并通过建立大鼠椎间盘退变动物模型,探讨PRL对IVDD影响的潜在机制,为PRL对治疗椎间盘退变的潜在可能提供理论基础。方法:三月龄雄性SD大鼠80只,水合氯醛腹腔麻醉,使用21G针头在Co7-8和Co8-9行纤维穿刺法建立椎间盘退变模型。将建模成功后的80只SD大鼠随机分为高剂量组和低剂量组(n=40只/组),从建模当天开始即进行椎间盘内PRL局部注射(高剂量组PRL浓度100μg/ml,低剂量组PRL浓度10μg/ml),并每周注射一次以保持药物浓度。将同一只大鼠建模后的Co7-8椎间盘作为药物注射的治疗组,建模后的Co8-9椎间盘作为无菌PBS注射的对照组,而未做任何处理的Co9-10椎间盘作为正常组。分别于术后4天、7天、14天、28天高低剂量组各随机选取10只大鼠进行X线检查、MRI检查,并处死收集标本制成石蜡切片,行苏木素-伊红染色(H&E染色)和番红O-快绿染色观察组织学大体形态。各个处理组石蜡切片行免疫组化染色,观察PRL和PRL受体是否在椎间盘髓核内表达,以及PRL干预后髓核内Col-I、Col-II、TNF-α、IL-1β、cleaved-caspase 3、P65、IKKα和IκBα的表达情况。使用末端脱氧核苷酸转移酶介导的d UTP缺口末端标记测定法(terminal deoxynucleotidyl transferase mediated d UTP nick end labeling,TUNEL)凋亡试剂盒染色观察PRL对髓核细胞凋亡的影响。结果:纤维环穿刺法成功建立大鼠椎间盘退变模型。H&E染色显示对照组椎间盘的髓核中细胞数量明显减少,排列紊乱、聚集成团,空泡几乎消失不见。番红O-快绿染色对照组髓核内,橘红染色的细胞外基质大量丢失。X线检查结果显示正常组椎间盘高度在各个时间点都没有明显差异(P>0.05)。在术后7天,与对照组相比,低剂量组和高剂量组的%DHI分别为对照组的1.24倍和1.28倍(P<0.05),但均低于正常组(P<0.05)。MRI-T2WI检查显示正常组椎间盘在各个时间点均呈饱满完整的椭圆形高信号区域。对照组椎间盘则呈低信号改变,椎间隙压缩,上下终板与椎间盘边界模糊不清。与对照组相比,PRL治疗组椎间盘信号强度的降低明显延缓。H&E染色结果显示PRL局部注射使椎间盘的退变进程得到明显减缓,治疗组的节段在7天的时候仍具有较为完整的椎间盘结构,仅出现纤维环的轻度压缩。而高剂量组在28天的时候仍能保持大约50%的髓核面积,上下终板结构仍较为完整,纤维环出现一定的断裂和扭曲。番红O-快绿染色结果显示PRL治疗能较大程度的延缓髓核内细胞外基质的丢失,髓核细胞外基质呈现橘红染色,与周围绿染的纤维环和上下终板可以明显区分。组织学评分显示正常组椎间盘在各个时间点组织学评分没有任何差异(P>0.05)。而针扎穿刺造模节段(包括治疗组和对照组)随术后时间进展,均出现不同程度的椎间盘退变。其中,对照组评分由术后4天的5.8±0.40上升到术后28天的11.6±0.49(P<0.05),而低剂量组和高剂量组评分分别由4.2±0.40上升到10.4±0.49(P<0.05)和4.2±0.40上升到9.6±0.49(P<0.05)。在术后7天,低剂量组和高剂量组的评分分别比对照组低了12.8%(P<0.05)和15.4%(P<0.05),但均明显高于正常组(P<0.05)。PRL和PRL受体在大鼠椎间盘髓核内有表达,并且在正常的椎间盘髓核内PRL及PRL受体的阳性细胞显著多于退变的椎间盘髓核内的数量(P<0.05)。II型胶原免疫组化发现,对照组髓核内Col-II染色区域明显减少,排列稀疏散乱,只可见少数片状残留,仅为正常组的57.9%(P<0.05)。I型胶原染色情况则正好相反,对照组髓核内可见明显深染的细胞外基质,而正常组和高剂量组几乎找不到阳性区域(P<0.05)。IL-1β和TNF-α在对照组髓核细胞内均呈强阳性表达,PRL干预明显抑制了IL-1β和TNF-α在髓核内的表达,高剂量组与对照组相比,每个高倍镜视野下IL-1β和TNF-α阳性细胞分别减少了82.6%(P<0.05)和62.8%(P<0.05)。TUNEL染色显示,相比于对照组,低剂量和高剂量PRL干预使髓核细胞凋亡指数分别下降了60.7%(P<0.05)和78.5%(P<0.05)。cleaved-caspase 3免疫组化染色结果与TUNEL凋亡染色结果一致,PRL干预后使椎间盘退变过程中髓核细胞的凋亡显著减少(P<0.05)。NF-κB染色结果显示与对照组相比,低剂量和高剂量PRL干预使IKKα的表达分别降低了57.7%(P<0.05)和75.8%(P<0.05),而相应的,未被磷酸化的IκBα则在治疗组和正常组的胞浆中呈阳性表达。同时,与对照组相比,低剂量组和高剂量组游离至细胞核内的P65则分别减少了60.0%(P<0.05)和80.0%(P<0.05)。结论:本研究首先证实了PRL和它的受体在大鼠椎间盘髓核组织中有表达,通过在针扎穿刺建立的大鼠椎间盘退变模型上椎间盘内局部注射PRL,可以有效的延缓椎间盘退变。这一作用可能与抑制椎间盘退变过程中NF-κB通路的活化,减少髓核内炎症因子的表达和髓核细胞的凋亡有关。