Abstract Intervertebral disc degeneration (IDD) is a complicated process that involves both cellular apoptosis and senescence. Metformin has been reported to stimulate autophagy, whereas autophagy is shown to protect against apoptosis and senescence. Therefore, we hypothesize that metformin may have therapeutic effect on IDD through autophagy stimulation. The effect of metformin on IDD was investigated both in vitro and in vivo . Our study showed that metformin attenuated cellular apoptosis and senescence induced by tert-butyl hydroperoxide in nucleus pulposus cells. Autophagy, as well as its upstream regulator AMPK, was activated by metformin in nucleus pulposus cells in a dose- and time-dependent manner. Inhibition of autophagy by 3-MA partially abolished the protective effect of metformin against nucleus pulposus cells’ apoptosis and senescence, indicating that autophagy was involved in the protective effect of metformin on IDD. In addition, metformin was shown to promote the expression of anabolic genes such as Col2a1 and Acan expression while inhibiting the expression of catabolic genes such as Mmp3 and Adamts5 in nucleus pulposus cells. In vivo study illustrated that metformin treatment could ameliorate IDD in a puncture-induced rat model. Thus, our study showed that metformin could protect nucleus pulposus cells against apoptosis and senescence via autophagy stimulation and ameliorate disc degeneration in vivo , revealing its potential to be a therapeutic agent for IDD.

Objective To demonstrate the feasibility of oblique lumbar interbody fusion (OLIF) combined with 4-screw fixation for treating two-level lumbar degenerative diseases.Methods An intact finite element model of L3-S1 (M0) was constructed and validated.Then,we constructed the M1 model by simulating OLIF surgery at L3/4 and L4/5 segments on the M0 model.By attachment of posterior 4-screw or 6-screw fixation to the M1 model,three 4-screw fixation models (M2-M4) and one 6-screw fixation model (M5) were established.The segmental and overall range of motion (ROM) and the peak von Mises stresses of superior endplate,cage,and posterior screw-rod were investigated under each implanted condition.Results Under the motion modes of forward flexion,backward extension,bilateral (left and right) flexion,and left and right rotation,the L3/4 ROM of M2 model and L4/5 ROM of M3 model increased,while the L3/4 and L4/5 ROM of M4 and M5 models significantly decreased compared with those of M1 model.Under all motion modes,the L4 superior endplate in M2 model and the L5 superior endplate in M3 model showed the maximum peak von Mises stress,and the peak von Mises stresses of L4 and L5 superior endplates in M4 and M5 models were close.The L3/4 cage in M2 model and the L4/5 cage in M3 model showcased the largest peak von Mises stress,and the peak von Mises stresses of cages in M4 and M5 models were close.The peak stresses of internal fixation in M2-M5 models were close.Conclusion Four-screw fixation can replace 6-screw fixation in the OLIF surgery for treating two-level degenerative lumbar diseases.