Purpose/Aim: The intervertebral disc (IVD) is composed of cell types whose subtle phenotypic differences allow for the formation of distinct tissues. The role of the nucleus pulposus (NP) in the initiation and progression of IVD degeneration is well established; however, the genes and pathways associated with NP degeneration are poorly characterized.Materials and Methods: Using a genetic strategy for IVD lineage-specific fluorescent reporter expression to isolate cells, gene expression and bioinformatic analysis was conducted on the murine NP at 2.5, 6, and 21 months-of-age and the annulus fibrosus (AF) at 2.5 and 6 months-of-age. A subset of differentially regulated genes was validated by qRT-PCR.Results: Transcriptome analysis identified distinct profiles of NP and AF gene expression that were remarkably consistent at 2.5 and 6 months-of-age. Prg4, Cilp, Ibsp and Comp were increased >50-fold in the AF relative to NP. The most highly enriched NP genes included Dsc3 and Cdh6, members of the cadherin superfamily, and microRNAs mir218-1 and mir490. Changes in the NP between 2.5 and 6 months-of-age were associated with up-regulation of molecular functions linked to laminin and Bmp receptor binding (including up-regulation of Bmp5 & 7), with the most up-regulated genes being Mir703, Shh, and Sfrp5. NP degeneration was associated with molecular functions linked to alpha-actinin binding (including up-regulation of Ttn & Myot) and cytoskeletal protein binding, with the overall most up-regulated genes being Rnu3a, Snora2b and Mir669h.Conclusions: This study provided insight into the phenotypes of NP and AF cells, and identified candidate pathways that may regulate degeneration.

中文翻译：

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小鼠椎间盘的转录分析和髓核中与年龄相关的变化。

目的/目的：椎间盘 (IVD) 由细胞类型组成，其细微的表型差异允许形成不同的组织。髓核 (NP) 在 IVD 退行性变的发生和进展中的作用已得到充分证实；然而，与 NP 变性相关的基因和途径的特征很差。 材料和方法：使用 IVD 谱系特异性荧光报告基因表达的遗传策略来分离细胞、基因表达和生物信息学分析在 2.5、6、和 21 个月大以及 2.5 和 6 个月大的纤维环 (AF)。qRT-PCR 验证了一组差异调节基因。结果：转录组分析确定了 NP 和 AF 基因表达的不同特征，它们在 2.5 和 6 个月大时非常一致。与 NP 相比，AF 中的 Prg4、Cilp、Ibsp 和 Comp 增加了 > 50 倍。最高度富集的 NP 基因包括 Dsc3 和 Cdh6，钙粘蛋白超家族的成员，以及 microRNA mir218-1 和 mir490。2.5 至 6 个月大时 NP 的变化与与层粘连蛋白和 Bmp 受体结合相关的分子功能的上调有关（包括 Bmp5 和 7 的上调），上调最多的基因是 Mir703，嘘，和 Sfrp5。NP 变性与与 α-辅肌动蛋白结合（包括 Ttn 和 Myot 的上调）和细胞骨架蛋白结合相关的分子功能相关，总体上调最高的基因是 Rnu3a、Snora2b 和 Mir669h。 结论：这项研究提供了深入了解NP 和 AF 细胞的表型，并确定了可能调节退化的候选途径。相对于 NP，AF 中的 Cilp、Ibsp 和 Comp 增加了 50 倍以上。最高度富集的 NP 基因包括 Dsc3 和 Cdh6，钙粘蛋白超家族的成员，以及 microRNA mir218-1 和 mir490。2.5 至 6 个月大时 NP 的变化与与层粘连蛋白和 Bmp 受体结合相关的分子功能的上调有关（包括 Bmp5 和 7 的上调），上调最多的基因是 Mir703，嘘，和 Sfrp5。NP 变性与与 α-辅肌动蛋白结合（包括 Ttn 和 Myot 的上调）和细胞骨架蛋白结合相关的分子功能相关，总体上调最高的基因是 Rnu3a、Snora2b 和 Mir669h。 结论：这项研究提供了深入了解NP 和 AF 细胞的表型，并确定了可能调节退化的候选途径。相对于 NP，AF 中的 Cilp、Ibsp 和 Comp 增加了 50 倍以上。最高度富集的 NP 基因包括 Dsc3 和 Cdh6，钙粘蛋白超家族的成员，以及 microRNA mir218-1 和 mir490。2.5 至 6 个月大时 NP 的变化与与层粘连蛋白和 Bmp 受体结合相关的分子功能的上调有关（包括 Bmp5 和 7 的上调），上调最多的基因是 Mir703，嘘，和 Sfrp5。NP 变性与与 α-辅肌动蛋白结合（包括 Ttn 和 Myot 的上调）和细胞骨架蛋白结合相关的分子功能相关，总体上调最高的基因是 Rnu3a、Snora2b 和 Mir669h。 结论：这项研究提供了深入了解NP 和 AF 细胞的表型，并确定了可能调节退化的候选途径。相对于 NP，AF 中的 Ibsp 和 Comp 增加了 > 50 倍。最高度富集的 NP 基因包括 Dsc3 和 Cdh6，钙粘蛋白超家族的成员，以及 microRNA mir218-1 和 mir490。2.5 至 6 个月大时 NP 的变化与与层粘连蛋白和 Bmp 受体结合相关的分子功能的上调有关（包括 Bmp5 和 7 的上调），上调最多的基因是 Mir703，嘘，和 Sfrp5。NP 变性与与 α-辅肌动蛋白结合（包括 Ttn 和 Myot 的上调）和细胞骨架蛋白结合相关的分子功能相关，总体上调最高的基因是 Rnu3a、Snora2b 和 Mir669h。结论：这项研究提供了深入了解NP 和 AF 细胞的表型，并确定了可能调节退化的候选途径。相对于 NP，AF 中的 Ibsp 和 Comp 增加了 > 50 倍。最高度富集的 NP 基因包括 Dsc3 和 Cdh6，钙粘蛋白超家族的成员，以及 microRNA mir218-1 和 mir490。2.5 至 6 个月大时 NP 的变化与与层粘连蛋白和 Bmp 受体结合相关的分子功能的上调有关（包括 Bmp5 和 7 的上调），上调最多的基因是 Mir703，嘘，和 Sfrp5。NP 变性与与 α-辅肌动蛋白结合（包括 Ttn 和 Myot 的上调）和细胞骨架蛋白结合相关的分子功能相关，总体上调最高的基因是 Rnu3a、Snora2b 和 Mir669h。 结论：这项研究提供了深入了解NP 和 AF 细胞的表型，并确定了可能调节退化的候选途径。