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研究背景下腰痛（low back pain,LBP）逐渐成为全世界关注的公共健康问题,约80%的人群在其一生中经历过下腰痛。椎间盘退变（intervertebral disc degeneration,IVDD）是造成LBP的重要因素之一,其与炎症反应和氧化应激密切相关,局部炎症环境的形成涉及白细胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）等多种炎症相关细胞因子。髓核（nucleus pulposus,NP）是椎间盘中心软骨样的NP细胞、胶原纤维和蛋白多糖组成的弹性胶冻物质,主要负责调节椎间盘内压力,发挥吸收传递外力和支撑椎节运动的作用。由于椎间盘组织内氧、葡萄糖和其他营养物质的浓度较低,故身处恶劣环境的NP细胞主要通过无氧糖酵解产生能量。因此,维持NP细胞稳定的氧化还原平衡状态对维持椎间盘功能稳定至关重要,而NP细胞的氧化还原紊乱和伴随的炎症反应则是IVDD发生的重要始动事件。核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2）是一种维持氧化还原平衡的关键调节因子,其与核因子-κB（nuclear factor-kappa B,NF-κB）形成的交互机制在调控椎间盘炎症和维持氧化还原稳态、减缓IVDD的过程中占据核心地位,两者在椎间盘微环境中的串扰强弱关系决定了IVDD的发展方向。乌司他丁（ulinastatin,UTI）具有抑制氧化应激、抑制肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor alpha,TNF-α）和其他炎症因子释放的作用,主要在急性炎性疾病中发挥对器官的作用,已经广泛应用于临床。然而,对于UTI是否存在对NP细胞的保护作用,如何影响NP细胞在IVDD发生进展过程的生物学行为,如何影响Nrf2/NF-κB这一对关键氧化还原调节因子,目前仍然未知。研究方法在第一部分实验中,我们从接受胸/腰后路融合内固定手术的患者获取并鉴定NP细胞。首先,按Pfirrmann分级将NP细胞为非退变组和退变组。利用WB分析、免疫组化分析、免疫荧光分析,检测两组的Nrf2/NF-κB表达、细胞凋亡、细胞外基质（extracellular matrix,ECM）降解、炎性因子表达和氧化应激变化,明确椎间盘退变程度与NP细胞的表型的关系。然后通过CCK-8试剂盒,探究UTI对NP细胞的细胞毒性作用。在第二部分实验中,我们进一步利用流式细胞术、线粒体膜电位评估、Hoechst染色、活性氧（reactive oxygen species,ROS）分析,详细检测NP细胞在IL-1β诱导损伤和UTI干预作用下的细胞表型变化。在第三部分实验中,我们利用si RNANrf2构建了NP细胞Nrf2基因敲降模型,而后施加IL-1β诱导损伤和UTI干预,明确UTI发挥对NP细胞保护作用的分子机制。研究结果顺利提取人NP细胞,其特征为表达Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖。对比非退变组和退变组NP细胞,后者细胞TUNEL阳性率较高,细胞凋亡更加显著。WB分析表明,退变组具有IVDD的典型特征,包括MMP-3表达增加、Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖表达减少。免疫组化分析表明,退变组IL-1β和NF-κB阳性细胞比率较高,而Nrf2阳性细胞的比率较低。对NP细胞予UTI干预,发现其浓度低于4000U/m L时,可显著提高体外培养NP细胞的细胞活力,无明显细胞毒性,IC50为6898 U/m L。WB分析和免疫荧光表明,UTI可以浓度依赖方式促进NP细胞中PCNA的表达,并且提高Ki-67阳性细胞的比例。WB示IL-1β诱导后,Bax和C-caspase 3的表达增加,Bcl-2的表达减少。CCK-8分析、Hoechst试验、流式细胞术、WB分析和Jc-1免疫荧光染色示,UTI可以逆转IL-1β的这种促凋亡作用。免疫荧光示,IL-1β刺激抑制Ⅱ型胶原的合成,同时造成MMP-3生成增加,UTI则能显著抑制这种ECM的异常改变。ELISA示,UTI预处理可以浓度依赖方式减轻IL-1β诱导的MMP-3/13表达增加,改善Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达受抑情况。IL-1β的诱导造成NP细胞ROS水平明显增加。经UTI预处理后,这种ROS水平的升高会受到抑制。ELISA和WB示,UTI对IL-1β诱导的氧化应激具有抑制作用。在炎症方面,UTI可抑制IL-1β诱导的COX2和i NOS以及促炎因子IL-6和TNF-α的表达。ELISA示,UTI可以降低内源性NO和PGE2的产生。IL-1β处理可导致p65的核易位,以及细胞质中IκBα的磷酸化和降解。UTI则能抑制这种核易位效应。WB示IL-1β干预NP细胞后,细胞核中Nrf2和细胞质中血红素氧合酶-1（heme oxygenase-1,HO-1）的含量降低,UTI处理则能抑制如此改变。si RNA-Nrf2干预明显抑制了Nrf2的表达。对Nrf2基因敲降的NP细胞进行IL-1β刺激,发现无论是否施加UTI处理,细胞核中p65含量均明显升高。研究结论我们发现UTI干预可以浓度依赖方式提高NP细胞的活力,促进UTI细胞增殖。此外,UTI还可以通过抑制IL-1β诱导的细胞凋亡、炎症反应、氧化应激和细胞外基质降解从而保护NP细胞。使用si RNA干扰Nrf2表达,从而降低Nrf2及下游HO-1的水平,可发现UTI干预失去了对IL-1β处理NP细胞的保护作用,进一步证实UTI的保护作用是通过激活Nrf2/HO-1信号通路和抑制NF-κB信号通路实现的。综上所述,UTI是一种具有缓解IVDD进程作用的潜力药物。