In Brief Study Design. A cross-sectional population study of magnetic resonance imaging (MRI) changes. Objective. To examine the pattern and prevalence of lumbar spine MRI changes within a southern Chinese population and their relationship with back pain. Summary of Background Data. Previous studies on MRI changes and back pain have used populations of asymptomatic individuals or patients presenting with back pain and sciatica. Thus, the prevalence and pattern of intervertebral disc degeneration within the population is not known. Methods. Lumbar spine MRIs were obtained in 1043 volunteers between 18 to 55 years of age. MRI changes including disc degeneration, herniation, anular tears (HIZ), and Schmorl’s nodes were noted by 2 independent observers. Differences were settled by consensus. Disc degeneration was graded using Schneiderman’s classification, and a total score (DDD score) was calculated by the summation of the Schneiderman’s score for each lumbar level. A K-mean clustering program was used to group individuals into different patterns of degeneration. Results. Forty percent of individuals under 30 years of age had lumbar intervertebral disc degeneration (LDD), the prevalence of LDD increasing progressively to over 90% by 50 to 55 years of age. There was a positive correlation between the DDD score and low back pain. L5–S1 and L4–L5 were the most commonly affected levels. Apart from the usual patterns of degeneration, some uncommon patternsof degeneration were identified, comprising of subjects with skip level lesions (intervening normal levels) and isolated upper or mid lumbar degeneration. Conclusion. LDD is common, and its incidence increases with age. In a population setting, there is a significant association of LDD on MRI with back pain. This large scale population study of magnetic resonance imaging changes of the lumbar spine between the ages of 18 and 55 years showed that lumbar intervertebral disc degeneration was found to be common and age dependent. Magnetic resonance imaging changes of degeneration are associated with low back pain. Some unusual patterns of degeneration were identified.

According to current dogma, chondrocytes and osteoblasts are considered independent lineages derived from a common osteochondroprogenitor. In endochondral bone formation, chondrocytes undergo a series of differentiation steps to form the growth plate, and it generally is accepted that death is the ultimate fate of terminally differentiated hypertrophic chondrocytes (HCs). Osteoblasts, accompanying vascular invasion, lay down endochondral bone to replace cartilage. However, whether an HC can become an osteoblast and contribute to the full osteogenic lineage has been the subject of a century-long debate. Here we use a cell-specific tamoxifen-inducible genetic recombination approach to track the fate of murine HCs and show that they can survive the cartilage-to-bone transition and become osteogenic cells in fetal and postnatal endochondral bones and persist into adulthood. This discovery of a chondrocyte-to-osteoblast lineage continuum revises concepts of the ontogeny of osteoblasts, with implications for the control of bone homeostasis and the interpretation of the underlying pathological bases of bone disorders.

This phase III randomized study compared concurrent cisplatin–radiotherapy (CRT) versus radiotherapy (RT) alone in patients with locoregionally advanced nasopharyngeal carcinoma. A total of 350 patients were randomly assigned to receive external RT alone or concurrently with cisplatin at a dosage of 40 mg/m 2 weekly. The primary endpoint was overall survival, and the median follow-up was 5.5 years. The 5-year overall survival was 58.6% (95% confidence interval [CI] = 50.9% to 66.2%) for the RT arm and 70.3% (95% CI = 63.4% to 77.3%) for the CRT arm. In Cox regression analysis adjusted for T stage, age, and overall stage, the difference in overall survival was statistically significantly in favor of concurrent CRT ( P = .049, hazard ratio [HR] = 0.71 [95% CI = 0.5 to 1.0]). Subgroup analysis demonstrated that there was no difference between overall survival in the arms for T1/T2 stage ( P = .74, HR = 0.93 [95% CI = 0.59 to 1.4]), whereas there was a difference between the arms for T3/T4 stage ( P = .013, HR = 0.51 [95% CI = 0.3 to 0.88]), favoring the CRT arm. The regimen of weekly concurrent CRT is a promising standard treatment strategy for locoregionally advanced nasopharyngeal carcinoma patients.

PURPOSE: Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is highly sensitive to both radiotherapy (RT) and chemotherapy. This randomized phase III trial compared concurrent cisplatin-RT (CRT) with RT alone in patients with locoregionally advanced NPC. PATIENTS AND METHODS: Patients with Ho’s N2 or N3 stage or N1 stage with nodal size ≥ 4 cm were randomized to receive cisplatin 40 mg/m 2 weekly up to 8 weeks concurrently with radical RT (CRT) or RT alone. The primary end point was progression-free survival (PFS). RESULTS: Three hundred fifty eligible patients were randomized. Baseline patient characteristics were comparable in both arms. There were significantly more toxicities, including mucositis, myelosuppression, and weight loss in the CRT arm. There were no treatment-related deaths in the CRT arm, and one patient died during treatment in the RT-alone arm. At a median follow-up of 2.71 years, the 2-year PFS was 76% in the CRT arm and 69% in the RT-alone arm (P = .10) with a hazards ratio of 1.367 (95% confidence interval [CI], 0.93 to 2.00). The treatment effect had a significant covariate interaction with tumor stage, and a subgroup analysis demonstrated a highly significant difference in favor of the CRT arm in Ho’s stage T3 (P = .0075) with a hazards ratio of 2.328 (95% CI, 1.26 to 4.28). For T3 stage, the time to first distant failure was statistically significantly different in favor of the CRT arm (P = .016). CONCLUSION: Concurrent CRT is well tolerated in patients with advanced NPC in endemic areas. Although PFS was not significantly different between the concurrent CRT arm and the RT-alone arm in the overall comparison, PFS was significantly prolonged in patients with advanced tumor and node stages.

Despite the high prevalence of intervertebral disc disease, little is known about changes in intervertebral disc cells and their regenerative potential with ageing and intervertebral disc degeneration. Here we identify populations of progenitor cells that are Tie2 positive (Tie2+) and disialoganglioside 2 positive (GD2+), in the nucleus pulposus from mice and humans. These cells form spheroid colonies that express type II collagen and aggrecan. They are clonally multipotent and differentiated into mesenchymal lineages and induced reorganization of nucleus pulposus tissue when transplanted into non-obese diabetic/severe combined immunodeficient mice. The frequency of Tie2+ cells in tissues from patients decreases markedly with age and degeneration of the intervertebral disc, suggesting exhaustion of their capacity for regeneration. However, progenitor cells (Tie2+GD2+) can be induced from their precursor cells (Tie2+GD2−) under simple culture conditions. Moreover, angiopoietin-1, a ligand of Tie2, is crucial for the survival of nucleus pulposus cells. Our results offer insights for regenerative therapy and a new diagnostic standard. Back pain and sciatica are often caused by intervertebral disc degeneration. Sakai and colleagues identify a subset of nucleus pulposus progenitor cells from the intervertebral disc and show that loss of these progenitor cells correlates with ageing and intervertebral disc degeneration.

Abstract Objective To investigate the association of being overweight or obese with the presence, extent, and severity of lumbar disc degeneration on magnetic resonance imaging (MRI) in adults. Methods A population‐based cross‐sectional study of 2,599 southern Chinese volunteers was conducted. Subjects underwent radiographic and clinical assessment, and weight and height were measured. Sagittal T2‐weighted MRIs of the lumbar spine were obtained. The presence, extent, and severity of disc degeneration and additional radiographic and clinical parameters were assessed. Asian‐modified body mass index (BMI) (kg/m 2 ) categories were used. Odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (95% CIs) were calculated. Results The study included 1,040 men and 1,559 women (mean age 41.9 years). Disc degeneration was noted in 1,890 subjects (72.7%). BMI was significantly higher in subjects with disc degeneration (mean 23.3 kg/m 2 ) than in subjects without degeneration (mean 21.7 kg/m 2 ) ( P < 0.001). A significant increase in the number of degenerated levels ( P < 0.001), global severity of disc degeneration ( P < 0.001), and end‐stage disc degeneration with disc space narrowing ( P < 0.001) was noted with elevated BMI, in particular in overweight and obese subjects. In the adjusted multivariate logistic regression model, there was a positive linear trend (r 2 = 0.99) between BMI and the overall presence of disc degeneration in overweight (OR 1.30 [95% CI 1.03–1.62]) and obese (OR 1.79 [95% CI 1.17–2.74]) subjects. End‐stage disc degeneration with disc space narrowing was significantly more pronounced in obese subjects (adjusted OR 1.72 [95% CI 1.23–2.41] [reference normal weight]). Conclusion Our findings, in one of the largest studies to systematically assess lumbar disc degeneration on MRI, indicated a significant association between the presence, extent, and global severity of disc degeneration with weight in overweight and obese adults.

Abstract The circadian clock in mammals temporally coordinates physiological and behavioural processes to anticipate daily rhythmic changes in their environment. Chronic disruption to circadian rhythms (e.g., through ageing or shift work) is thought to contribute to a multitude of diseases, including degeneration of the musculoskeletal system. The intervertebral disc (IVD) in the spine contains circadian clocks which control ∼6% of the transcriptome in a rhythmic manner, including key genes involved in extracellular matrix (ECM) homeostasis. However, it remains largely unknown to what extent the local IVD molecular clock is required to drive rhythmic gene transcription and IVD physiology. In this work, we identified profound age-related changes of ECM microarchitecture and an endochondral ossification-like phenotype in the annulus fibrosus (AF) region of the IVD in the Col2a1 - Bmal1 knockout mice. Circadian time series RNA-Seq of the whole IVD in Bmal1 knockout revealed loss of circadian patterns in gene expression, with an unexpected emergence of 12-hour ultradian rhythms, including FOXO transcription factors. Further RNA sequencing of the AF tissue identified region-specific changes in gene expression, evidencing a loss of AF phenotype markers and a dysregulation of ECM and FOXO pathways in Bmal1 knockout mice. Consistent with an up-regulation of FOXO1 mRNA and protein levels in Bmal1 knockout IVDs, inhibition of FOXO1 in AF cells suppressed their osteogenic differentiation. Collectively, these data highlight the importance of the local molecular clock mechanism in the maintenance of the cell fate and ECM homeostasis of the IVD. Further studies may identify potential new molecular targets for alleviating IVD degeneration.

Abstract Extracellular matrix (ECM) in the intervertebral disc (IVD), lung and artery are thought to undergo the age-dependant accumulation of damage by chronic exposure to mechanisms such as reactive oxygen species, proteases and glycation. It is unknown whether this damage accumulation is species-dependant (via differing lifespans and hence cumulative exposures) or whether it can influence the progression of age-related diseases such as atherosclerosis. Peptide location fingerprinting (PLF) is a new proteomic analysis method, capable of the non-targeted identification of structure-associated changes within proteins. Here we applied PLF to publicly available ageing human IVD (outer annulus fibrosus), ageing mouse lung and human arterial atherosclerosis datasets and identified novel target proteins alongside common age-associated differences within protein structures which were conserved between tissue regions, organs, sexes and species and in age-related disease. We identify peptide yield differences across protein structures which coincide with biological regions, potentially reflecting the functional consequences of ageing or atherosclerosis for macromolecular assemblies (collagen VI and fibrin), enzyme/inhibitor activity (cathepsin B and alpha-2 macroglobulin), activation states (complement C3 and thrombin) and interaction states (laminins, perlecan, fibronectin, filamin-A, collagen XIV and apolipoprotein-B). Furthermore, we show that alpha-2 macroglobulin, prothrombin, collagen XIV and apolipoprotein-B all exhibit possible shared structural consequences in IVD ageing and arterial atherosclerosis, providing novel links between an age-related disease and intrinsic ageing. Crucially, we also demonstrate that fibronectin, laminin beta chains and filamin-A all exhibit conserved age-associated structural differences between mouse lung and human IVD, providing evidence that ECM, and their associating proteins, may be subjected to potentially similar mechanisms or consequences of ageing across species, irrespective of differences in lifespan and tissue function.

Lumbar disc degeneration (LDD) is age-related break-down in the fibrocartilaginous joints between lumbar vertebrae. It is a major cause of low back pain and is conventionally assessed by magnetic resonance imaging (MRI). Like most other complex traits, LDD is likely polygenic and influenced by both genetic and environmental factors. However, genome-wide association studies (GWASs) of LDD have uncovered few susceptibility loci due to the limited sample size. Previous epidemiology studies of LDD also reported multiple heritable risk factors, including height, body mass index (BMI), bone mineral density (BMD), lipid levels, etc. Genetics can help elucidate causality between traits and suggest loci with pleiotropic effects. One such approach is polygenic score (PGS) which summarizes the effect of multiple variants by the summation of alleles weighted by estimated effects from GWAS. To investigate genetic overlaps of LDD and related heritable risk factors, we calculated the PGS of height, BMI, BMD and lipid levels in a Chinese population-based cohort with spine MRI examination and a Japanese case-control cohort of lumbar disc herniation (LDH) requiring surgery. Because most large-scale GWASs were done in European populations, PGS of corresponding traits were created using weights from European GWASs. We calibrated their prediction performance in independent Chinese samples, then tested associations with MRI-derived LDD scores and LDH affection status. The PGS of height, BMI, BMD and lipid levels were strongly associated with respective phenotypes in Chinese, although phenotype variances explained were lower than in Europeans which would reduce the power to detect genetic overlaps. Despite of this, the PGS of BMI and lumbar spine BMD were significantly associated with LDD scores; and the PGS of height was associated with the increased the liability of LDH. Furthermore, linkage disequilibrium score regression suggested that, osteoarthritis, another degenerative disorder that shares common features with LDD, also showed genetic correlations with height, BMI and BMD. The findings suggest a common key contribution of biomechanical stress to the pathogenesis of LDD and will direct the future search for pleiotropic genes.