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目的:成体干细胞在体内生态位内以静息状态（G0期）的形式存在;在机体衰老的过程中,静息状态的丧失常常导致成体干细胞向衰老态转变,干细胞的数量和功能下降,损害了组织的再生和修复能力。髓核源性干细胞内源性修复在椎间盘退变（Intervertebral disc degeneration,IDD）治疗中显示出良好的再生潜力。然而,髓核干细胞（Nucleus pulposus-derived stem cells,NPSCs）也会随着年龄的增长、机体的老化而发生衰老相关性改变,包括细胞衰老、自我更新及分化能力下降。细胞的数量和功能在IDD过程中呈现下降趋势。这种病理现象的发生也可能与静息状态的失衡有关。多项研究表明,髓核组织中的干细胞也表现出了静息状态的特性。然而,静息状态的NPSCs的生物学特性及调节机制尚未见报道。我们首先从髓核中提取并鉴定了NPSCs,并在体外利用血清饥饿的方法诱导了NPSCs的静息状态。接下来的问题是调节NPSCs静息状态的机制是什么?最近的研究提示自噬在维持干细胞静息状态中有重要的作用,自噬是否以及如何调节NPSCs的静息状态,需要我们进一步研究确定。联系到NPSCs在机体老化的进程中会发生衰老相关性的改变,这些病理过程是否与NPSCs的自噬以及静息状态的改变有关?本研究将从干细胞的静息状态这样一个崭新的角度,揭示椎间盘老化退变过程中内源性干细胞修复失效的可能机制,从而为椎间盘退变内源性的修复提供了新的可能的治疗靶点。方法:第一部分,大鼠髓核NPSCs的提取和鉴定以及NPSCs静息状态体外模型的建立应用组织块培养法从SD大鼠尾椎椎间盘髓核中提取了NPSCs。并从干细胞免疫表型及三系分化能力方面对提取的NPSCs进行鉴定。体外应用血清饥饿的方法,诱导了NPSCs的静息状态,并通过G0期检测等方法对诱导的NPSCs静息状态进行鉴定。第二部分,自噬通过调节P27表达维持NPSCs静息状态的机制研究对比增殖状态与静息状态的NPSCs,发现自噬被激活,P27蛋白的表达也增加了。在诱导静息的过程中,通过应用药物激活与抑制自噬,观察对NPSCs静息状态以及P27表达的影响。通过siRNA转染沉默P27观察对静息状态的影响。第三部分,自噬在维持NPSCs的静息状态防止衰老相关性改变中的作用及机制研究体外通过H2O2处理诱导NPSCs发生衰老相关性改变,并对比静息状态与增殖状态的NPSCs对H2O2处理的不同反应,证实静息状态的NPSCs可延缓衰老相关性改变。进一步探讨了自噬和ROS在此过程中的调节机制。最后,在体内初步观察了随着年龄的老化,CD133+NPSCs所处细胞周期的变化以及细胞发生的衰老相关性改变。并探索了自噬激活剂雷帕霉素在此过程中的治疗作用。结果:第一部分:1.成功提取了NPSCs,并证明NPSCs具有干细胞的特性;2.体外诱导了NPSCs的静息状态,细胞进入了G0期,重新激活后可重返细胞周期。第二部分:1.静息状态的NPSCs自噬增强,P27的表达升高;2.激活自噬维持了NPSCs的静息状态,促进了P27的表达;3.抑制自噬干扰了NPSCs的静息状态,抑制了P27的表达;4.P27 siRNAs干扰了NPSCs进入静息状态。第三部分:1.H2O2诱导增殖状态的NPSCs发生衰老相关性变化,包括细胞衰老,自我更新及成软骨分化能力的下降;2.静息状态的NPSCs可延缓H2O2导致的衰老和再生能力下降;3.H2O2处理后,静息的NPSCs自噬水平比增殖的NPSCs高;4.激活自噬维持了静息状态,阻止了H2O2导致的NPSCs增殖和分化潜能的丧失;5.抑制自噬加剧了H2O2导致的NPSCs增殖以及分化潜能的丧失;6.自噬通过调节ROS-P53延缓NPSCs的衰老;7.体内证实自噬激活剂雷帕霉素可抑制细胞增殖,恢复老年大鼠NPSCs的再生能力。结论:1.NPSCs可在体外被诱导进入静息状态。2.自噬可通过调节P27的表达介导NPSCs的静息。3.自噬可维持NPSCs的静息状态,防止氧化应激导致的NPSCs衰老,增殖潜能与成软骨分化能力的下降。4.体内雷帕霉素可恢复老年大鼠NPSCs再生能力,对NPSCs增殖的抑制可能与促进细胞进入静息状态有关。