近年来,越来越多的研究发现低毒性兼性厌氧菌存在退变的椎间盘组织中,其中最主要的是痤疮丙酸杆菌（Propionibacterium acnes,P.acnes）。其感染与椎间盘退变存在相关性。但是P.acnes在椎间盘组织中的感染率如何?以及引起椎间盘退行性改变的作用机制目前仍不甚明确。在本研究中,我们首先通过细菌培养和16SrRNA检测了 P.acnes在椎间盘退变患者中的感染率并统计分析P.acnes感染和椎间盘退变的相关性;然后通过髓核细胞和P.acnes共培养开展细胞水平研究,通过构建大鼠尾椎间盘P.acnes感染的椎间盘退变模型开展动物实验研究,深入研究了 P.acnes是否能够诱导髓核细胞发生经典通路细胞焦亡,髓核细胞的焦亡能否进一步引起椎间盘退变;最后通过reactive oxygen species（ROS）抑制剂和 NOD-like receptor 3（NLRP3）拮抗剂进一步探讨了 P.acnes是否通过ROS/NLRP3通路激活了经典通路的髓核细胞焦亡。本项研究结果显示在80例退变的人椎间盘组织中,排除可能污染的标本后,有23例标本细菌培养阳性（23/80,28.7%）,其中P.acnes感染20例（20/80,25%）,凝固酶阴性葡萄球菌（coagulase negative staphylococcus,CNS）感染 3 例（3/80,3.8%）。椎体终板退变Modic changes（MCs）和P.acnes的隐性感染密切相关（P＜0.001）。在体外实验中髓核细胞和P.acnes共培养后,焦亡关键蛋白活性Caspase1和活性gasdermin D（GSDMD）表达明显增加;焦亡产物IL-1β和IL-18的表达也明显增高,且呈现时间依赖性和浓度依赖性。此外,Trans well小室实验进一步验证了 P.acnes感染的髓核细胞可以导致正常的髓核细胞炎症因子和分解代谢酶基因的表达增高;中和焦亡产物后可以抑制炎症因子和分解代谢酶的高表达。大鼠尾椎间盘注射P.acnes后,Western blot检查发现鼠椎间盘组织中焦亡相关蛋白表达明显增加,细胞外基质Ⅱ型胶原和蛋白多糖的表达明显降低;小动物磁共振和组织染色进一步验证了感染的椎间盘发现明显退变;抑制细胞焦亡或清除焦亡产物可以缓解鼠椎间盘退变。最后,本项目通过 Western blot 和流式细胞检测进一步发现,感染的髓核细胞ROS和炎性小体NLRP3表达显著增高且具有相关性,抑制ROS后NLRP3的表达降低,髓核细胞的焦亡率降低;抑制NLRP3的活性后髓核细胞焦亡率也明显降低。总而言之,本项目首先明确了P.acnes感染在国人椎间盘退变性疾病中的发生率以及与椎间盘退变的相关性;然后通过形态学检测、分子标记、蛋白组学等方法明确了P.acnes可以诱导髓核细胞发生Caspase1/GSDMD通路的细胞焦亡并引起椎间盘退变;最后围绕ROS/NLRP3通路探讨了P.acnes感染诱导髓核细胞焦亡的机制。本项目首次研究P.acnes通过ROS/NLRP3信号通路诱导髓核细胞焦亡参与椎间盘退变,揭示P.acnes导致椎间盘退变的新机制,为临床治疗椎间盘退变提供新的思路。