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第一部分兔椎间盘细胞气压加压培养模型的建立目的建立兔椎间盘细胞体外气压加压培养模型,观察在持续静压力培养12h、24h和36h后兔椎间盘细胞生物学行为改变,评价该细胞加压模型的优缺点。方法将体外培养的兔纤维环和髓核细胞随机分为对照组(不加压)、加压12h组、24h组和36h组,在1MPa压力下干预后观察各组细胞形态学变化、增殖活性和细胞基质(COAⅠ、Ⅱ及AGG)表达改变。结果加压培养后,倒置相差显微镜下纤维环和髓核细胞均有不同程度密度减低和细胞体积减小,细胞呈长梭形变。加压24h和36h可见明显纤维环和髓核细胞增殖活性抑制；髓核细胞加压时间>12h后即出现AGG的mRNA表达下降,而加压时间>24h后出现COAⅡ的mRNA表达下降；纤维环细胞加压时间>24h后COAⅠ、Ⅱ的mRNA均出现不同程度的表达下降。结论该细胞气压加压培养装置可短期内模拟机械应力导致的兔椎间盘细胞退变改变,为实验室实施体外压力细胞实验提供了一种简单、安全的方案。第二部分线粒体凋亡途径参与过度压力诱导的兔椎间盘细胞的凋亡目的探讨过度机械压力刺激诱导体外培养的兔纤维环和髓核细胞凋亡的主要信号途径。方法将体外培养的兔椎间盘纤维环和髓核细胞给予1MPa的持续机械压力干预12h、24h和36h,另设不加压的对照组,各4组。各组纤维环和髓核细胞达到加压时间后,流式细胞仪检测细胞凋亡,荧光显微镜、荧光分光光度计和激光共聚焦显微镜检测细胞线粒体膜电位平均相对荧光强度,酶标仪检测caspase-8,9,3活性。结果流式细胞仪结果显示纤维环细胞加压24h组、36h组和髓核细胞加压12h组、24h组和36h组均出现明显细胞凋亡增加；荧光显微镜、荧光分光光度计和激光共聚焦显微镜结果显示,加压24h组和36h组的纤维环和髓核细胞以绿色荧光为主,红色荧光明显减少,细胞线粒体膜电位均明显下降；酶标仪结果显示髓核细胞组加压后caspase-8,9,3活性均升高,而纤维环细胞组加压后caspase-9活性明显增强,caspase-8活性无明显变。结论1MPa静压力加压时间>24h作为过度机械压力可以明显诱导椎间盘纤维环和髓核细胞的凋亡。机械压力诱导的纤维环细胞凋亡信号途径主要是由线粒体依赖的凋亡途径参与的,而线粒体依赖途径和DISC途径(非线粒体依赖途径)二者则均参与了髓核细胞的凋亡。第三部分过度压力对兔内外层纤维环细胞线粒体功能和超微结构的影响目的研究过度机械压力对体外藻酸盐串珠培养的兔椎间盘内外层纤维环细胞线粒体功能和超微结构的影响。方法将体外藻酸盐串珠培养的兔纤维环细胞分为四组：OA1组为外层纤维环细胞,不加压；OA2组为外层纤维环细胞,1MPa压力干预24h；IA1组为内层纤维环细胞,不加压；IA2组,内层纤维环细胞,1MPa压力干预24h。加压完成后,荧光酶标仪检测ATP产量,荧光显微镜和荧光分光光度计检测线粒体膜电位和活性氧簇的释放,分光光度计检测4种线粒体呼吸链酶复合物活性和透射电镜观察线粒体超微结构。结果兔纤维环细胞经1MPa压力作用24h后,与各对照组相比,内外层纤维环细胞均可见ATP产量明显减少,活性氧簇释放增加,线粒体膜电位显著下降,细胞线粒体超微结构呈现损伤的病理改变；外层纤维环细胞呼吸链酶复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ活性相比对照组显著下降,而内层纤维环细胞呼吸链酶复合物仅Ⅲ和Ⅳ活性相比对照组明显下降。外层纤维环细胞的线粒体损伤作用更为明显。结论过度压力负荷损害椎间盘细胞线粒体的能量代谢功能,并使线粒体形态结构发生明显病理改变,这可能是从能量代谢角度研究椎间盘退变的重要机制。