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腰椎退行性变是常见病和多发病，其病因复杂。目前众多的研究认为椎间盘退变与终板下微循环障碍密切相关。终板下微循环障碍引起的局部缺血性改变，影响了营养物质透过终板对椎间盘的供应，最终导致椎间盘退变。如能在终板下椎体的缺血阶段进行及时治疗，改善局部微循环，便有可能预防或延缓椎间盘退变的发生。因此研究如何改善终板下微循环从病因上防治椎间盘退变有重要的临床意义。血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPC)是血管内皮细胞(endothelial cells，EC)的前体细胞，具有较强的增殖和分化能力，在缺血区域归巢后能形成新生的血管。EPC已在心肌及下肢等缺血性疾病的基础研究和初步临床应用中显示出重要的治疗价值，有广阔的临床应用前景。但目前尚未见EPC用于治疗腰椎退性变疾病的研究。
本研究首先采用经皮穿刺兔腰椎终板下椎体注射平阳霉素的方法破坏终板下微循环，造成终板下缺血动物模型，观察椎间盘退变过程。MRI及病理验证显示动物模型稳定、可靠；通过兔腰动脉数字减影血管造影(DSA)和血管铸型的对照研究，分析兔腰椎椎体及椎间盘血供的来源，可为今后经腰动脉选择性插管给药或细胞治疗提供指导。将终板下缺血动物模型骨髓来源的EPC,在体外CM-DiI荧光标记后自体移植，分为腰动脉和耳缘静脉两种移植途径，术后观察EPC在终板下缺血椎体的归巢、分化和血管生成情况，比较两种移植途径对防治椎间盘退变的疗效差异。初步探讨EPC移植治疗终板下椎体缺血防治椎间盘退变的可行性。本研究分为三个部分：
第一章：兔腰椎终板下缺血模型的制作及腰动脉造影与血管铸型研究。
目的：评价经皮穿刺兔腰椎终板下椎体，注射平阳霉素制作椎体终板下缺血模型的可行性；通过兔腰动脉血管铸型与造影的对照研究，探讨椎体及椎间盘的血供来源。
方法：选取42只新西兰大白兔，每兔设第5腰椎(L5)为实验组、第4腰椎(L4)为自身对照组。穿刺腰椎终板下椎体，L5注射平阳霉素(2 mg/mL)1 mL，L4注射生理盐水1 mL。术后第1、2、3、4、5周、2月及3月随机选取6只行MRI检查，并取病理送检。测量对比第4周实验组MRI与病理切片的缺血面积。另选6只兔行腰动脉造影和血管铸型，测量腰动脉及其分支的长度和直径。
结果：对照组MRI和病理学检查均无特异性变化，实验组MRI和病理第1～2周变化不明显，第3周出现FST1WI低信号，T2WI及FST2WI呈稍高信号，第4周信号变化更明显；第3～4周病理骨小梁排列杂乱，骨细胞逐渐减少，椎体骨髓内血细胞减少，脂肪细胞增多融合，终板软骨细胞减少、结构紊乱，纤维环及髓核无明显变化；第5周出现椎间盘退变表现，第2、3月终板下椎体缺血持续存在、椎间盘退变更加明显。实验组第4周MRI与病理切片缺血面积之间有显著正相关性(r=0.965,P＜0.001)。腰动脉DSA与血管铸型可以清楚显示腰动脉的达3级分支水平，两者对比研究显示测量结果具有一致性(t检验，P＞0.05)。
结论采用经皮穿刺终板下椎体注射平阳霉素的方法可成功制作兔腰椎终板下缺血动物模型，具有创伤小、操作简便、重复性好和成功率高的特点。该模型是研究腰椎及椎间盘退变较理想的一种动物模型。腰动脉DSA与血管铸型研究显示，腰动脉支干内侧支是兔腰椎体及椎间盘的血供来源，这可以指导经腰动脉途径细胞治疗或插管给药。
第二章：兔骨髓来源血管内皮祖细胞的分离培养及生物学特性鉴定。
目的：建立新西兰大白兔骨髓来源的内皮祖细胞(EPC)分离、培养、诱导分化与鉴定的方法，并探讨其生物学特性，为EPC移植防治椎间盘退变提供前期实验基础。
方法：穿刺收集终板下椎体缺血模型兔的股骨及胫骨骨髓24例，单核细胞采用密度梯度离心法分离，接种在纤维连接蛋白包被的培养瓶贴壁培养。以EGM-2培养基诱导扩增EPC。EPC的鉴定：DiI-ac-LDL、FITC-UEA-I荧光双标记、流式细胞术；EPC向血管内皮细胞(EC)分化的能力采用透射电镜和管腔形成实验予以鉴定。
结果：分离的EPC培养72小时可见贴壁细胞形成明显克隆集落，培养7天见克隆集落数目增加，9天的细胞融合度约达85％，第13天时见细胞排列呈铺路石样。培养至第7天细胞Dil-ac-LDL、FITC-UEA-I双荧光染色阳性率为(86.4±4.0)％，CD133、CD34及KDR标记阳性率分别为(20.3±3.2)％、(48.3±5.2)％及(62.4±4.2)％。第14天CD133、CD34及KDR标记阳性率分别为(3.6±3.8)％、(35.6±2.4)％及(86.5±6.3)％，CD133、CD34及KDR阳性率的前后比较，有显著意义(t检验，P＜0.05)。培养第10天的EPC透射电镜检查显示成熟血管EC特征性结构-Weibel-Palade小体。EPC的管腔形成实验表明，体外培养7天至12天的EPC具有较强的管腔形成能力。
结论：采用密度梯度离心与贴壁培养法分离、培养的兔骨髓来源的单个核细胞在特定诱导条件下可分化为EPC，纯度较高，稳定性和重复性较好。体外培养7天至12天的EPC具有良好的管腔形成能力。
第三章：经不同途径移植CM-DiI标记的兔血管内皮祖细胞在腰椎终板下缺血区的归巢及疗效研究。
目的：经兔腰动脉和耳缘静脉途径自体移植CM-DiI标记的EPC，探讨EPC在兔在终板下椎体缺血的归巢情况与治疗效果。
方法：分次抽取48只模型兔的骨髓并分离出EPC，培养至7天的贴壁细胞以CM-DiI荧光标记计数。48只抽髓兔随机分为经腰动脉移植组(A组，n=24)和经耳缘静脉移植组(B组，n=24)，未抽髓模型兔设为空白对照组(C组，n=18)。每兔自体移植的EPC数量4×106。A、B组术后7天，1月荧光显微镜下观察EPC在终板下缺血区的归巢与血管生成情况，术后1、2及3月行腰椎MRI检查，测量三组终板下椎体缺血区的血管计数变化并做统计学比较。
结果：A组术后7天见呈红色荧光标记的EPC在终板下椎体缺血区归巢、1月可见局部血管形成；1月至3月缺血区血管计数增多，MRI示EPC移植后缺血区信号逐渐恢复正常，椎间盘未见退变表现；B、C组则未见EPC归巢，血管计数逐渐减少，MRI示终板下椎体缺血信号逐渐明显，对应椎间盘逐渐退变。EPC移植1、2及3月三组的血管计数的单因素ANOVA：A组1、2、3月组内比较，F=34.887，不同时间点的三组间比较：1月F=40.724，2月F=157.343，3月F=267.234，均P＜0.05(单因素ANOVA)。以上结果进一步以LSD法行两两多重比较的结果：A组的1月与2月、1月与3月、2月与3月比较；不同时间的A组与B组、A组与C组比较，所有差异均有显著性(P＜0.05)；而B组与C组间比较差异无显著性(P＞0.05)。
结论：经腰动脉途径移植CM-DiI标记的EPC能在终板下椎体缺血区归巢、血管形成，有改善缺血预防椎间盘退变的疗效；而经耳缘静脉的移植EPC未显示其归巢，最终发生椎间盘退变。