海藻酸钠复合多能诱导干细胞修复椎间盘研究

[目的]探讨海藻酸钠盐微球凝胶复合多能诱导干细胞(induced pluripotent stem cells, IPS)定向分化的髓核细胞对退变椎间盘修复作用。[方法] 50只新西兰大白兔分为5组,10只作为正常对照组,40只建立兔椎间盘退变模型,并随机分为4组,每组10只。模型组不行治疗,材料组注射不含髓核细胞的海藻酸钠盐微球凝胶材料,细胞组注射诱导分化的髓核细胞,联合组注射IPS定向分化的髓核细胞与海藻酸钠盐微球凝胶材料复合物,治疗8周后,采用组织学Mankin评分评估各组椎间盘软骨退变情况;采用免疫组化分析各组椎间盘组织蛋白多糖、Ⅱ型胶原和MMP3的表达水平。[结果]与细胞组比较,联合组兔椎间盘软骨退变改善最显著,各组组织学评分分别为:对照组(1.27±0.19)分,模型组(19.43±3.48)分,材料组(18.59±4.01)分,细胞组(13.11±3.81)分,联合组(5.90±2.01)分,差异有统计学意义(P0.05)。与细胞组比较,联合组兔椎间盘组织蛋白多糖和Ⅱ型胶原增加更显著,MMP3蛋白下调更显著,差异有统计学意义(P0.05)。[结论]海藻酸钠盐微球凝胶复合IPS定向分化的髓核细胞可显著改善椎间盘内环境,促进退变椎间盘组织修复。     

兔脊索细胞体外培养及生物学特点观察

目的建立体外兔椎间盘脊索细胞藻酸盐凝胶培养模型,观察脊索细胞形态及生物学特点。方法采用胶原酶消化法及Percoll不连续密度梯度沉淀法体外分离收集原代椎间盘脊索细胞,于1.2%藻酸盐凝胶(低密度)中培养。倒置相差显微镜下观察细胞形态,经Ⅱ型胶原免疫荧光染色对细胞表型初步鉴定,并分别以细胞增殖和细胞毒性试剂-8(CCK-8)检测细胞在藻酸盐凝胶中的存活和增殖能力。结果成功分离获得原代椎间盘脊索细胞,可稳定表达Ⅱ型胶原。原代脊索细胞在藻酸盐凝胶中生长良好,但增殖缓慢。结论初步了解兔椎间盘脊索细胞体外生物学特性,为椎间盘退变机制及组织工程学髓核种子细胞的研究提供一定的实验依据。     

骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体移植治疗椎间盘退变

目的 观察兔骨髓间充质干细胞.壳聚糖凝胶复合体移植修复椎间盘髓核缺损退变的效果.方法 建立兔椎间盘髓核缺损退变模型,将兔骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体注射移植入缺损退变模型中,兔继续培养4周后处死,取出移植修复的椎间盘进行组织HE染色、Aggre-can番红O染色及Ⅱ-collagen免疫组织化学染色,与正常椎间盘及未行移植的缺损退变椎间盘进行随机对照,检测移植修复的效果.结果 骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体可以在缺损的椎间盘中正常生长,并呈现向类髓核细胞分化的趋势,合成分泌Ⅱ-collagen和Aggrecan,维持原椎间盘髓核组织的生物学特性,而缺损退变组髓核组织纤维化、完整性丧失,水分丢失,Ⅱ-collagen合成明显减少(P<0.05).结论 兔骨髓间充质干细胞-壳聚糖凝胶复合体能够修复椎间盘缺损退变.     

骨髓基质细胞/藻酸盐凝胶复合修复骨缺损的研究

目的 探讨骨髓基质细胞(BMSCS)复合藻酸盐凝胶修复骨缺损的效果。方法 将体外培养的骨髓基质细胞与藻酸盐凝胶复合，实验组、对照组和空白组分别经皮注射BMSCS／藻酸盐凝胶复合物、BMSCS悬液和生理盐水，比较3者修复骨缺损的疗效。结果实验组术后12周时全部骨愈合，对照组有2例未愈合，空白组无1例愈合。结论 BMSCS／藻酸盐凝胶复合物有明显促进骨缺损修复的作用。     

BMSCs-壳聚糖凝胶复合体移植治疗椎间盘退变的实验研究

目的 探讨兔BMSCs-壳聚糖凝胶复合体移植治疗椎间盘髓核缺损退变的效果,为临床应用提供实验依据. 方法 6只健康1月龄新西兰白兔,雌雄不限,体重1.0～1.5 kg.取骨髓2 mL,分离培养BMSCs.取第3代BMSCs,5-BrdU活细胞示踪剂标记,与壳聚糖凝胶混匀,制备BMSCs-壳聚糖凝胶复合体.将6只动物建立兔椎间盘髓核缺损退变模型,并随机分为3组(n=2):正常对照组仅分离暴露椎间盘,不作任何处理;移植治疗组将30 μL自体BMSCs-壳聚糖凝胶复合体注射入缺损椎间盘中心;缺损退变组仅注射入0.01 mol/L PBS液30 μL.移植后4周处死动物,取出移植修复的椎间盘,行细胞5-BrdU标记检测、HE、aggrecan番红.染色及Col Ⅱ免疫组织化学染色;Col Ⅱ免疫组织化学染色切片行灰度值测定. 结果 细胞标记检测发现,自体BMSCs移植后继续存活并增殖,形成细胞克隆.正常对照组及移植组椎间盘HE染色示椎间盘结构清晰,髓核组织及外周纤维环分界清晰,细胞核及细胞浆染色明显;缺损退变组示椎间盘结构紊乱,髓核组织和外周纤维化分界不清.aggrecan番红O染色示正常对照组及移植治疗组椎间盘染色明显,椎间盘结构清晰;缺损退变组椎间盘结构紊乱,髓核组织和外周纤维化分界不清.Col Ⅱ免疫组织化学染色示正常对照组以中央髓核组织染色为主,呈黄褐色阳性反应,椎间盘结构清晰;移植治疗组中央髓核组织呈阳性反应,细胞间质可见明显黄褐色,大体结构仍保持完整;缺损退变组染色较前两组浅,且结构不清.3组Col Ⅱ免疫组织化学染色切片行灰度值测定,正常对照组为223.84±3.93,与移植治疗组(221.03±3.53)比较差异无统计学意义(P>0.05),但两组与缺损退变组(172.50±3.13)比较,差异均有统计学意义(P<0.05). 结论 兔BMSCs-壳聚糖凝胶复合体可修复椎间盘缺损退变,为临床应用可注射式组织工程髓核移植治疗椎间盘退变奠定实验基础.     

骨髓间充质干细胞治疗椎间盘退变研究进展

骨髓间充质干细胞(BMSC)具有多向分化能力、免疫原性和免疫调节性等特点,可大量获取。许多学者对BMSC特性进行实验研究,并诱导其在体外和体内向椎间盘样细胞分化,已有大量研究成果证实将BMSC用于治疗椎间盘退变的可行性。近年也有将BMSC移植入椎间盘退变患者并获得延缓椎间盘退变效果的临床报道。该文就BMSC治疗椎间盘退变的基础研究和临床研究作一综述。     

可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型的建立及评价

[目的]建立可控轴向压力诱发的椎间盘退变动物模型并考察其特性.[方法]取4个月龄日本大白兔40只,将其随机分为5组(每组8只).采用基于横穿椎体的克氏针的自制加压装置,分别对2～4组动物腰椎间盘施加10 kg压力1、2、4周及8周,第1组作为假手术对照组.Thompson分级法及兔腰椎间盘磁共振(MRI)评价退变程度,HE染色及Ⅰ、Ⅱ型胶原免疫组化染色考察其组织学改变.另外构建纤维环损伤致兔腰椎间盘退变模型,并对标本行HE染色以供比较.[结果]①Thompson分级:第2组7只均为Ⅱ级,第3组6只Ⅲ级,第4组5只为Ⅳ级,第5组4只动物退变程度达到V级.②MRI评分显示,第2组椎间盘以轻度退变为主;第3组椎间盘主要为中度退变.第4组、第5组则以重度退变为主.③HE染色显示,该模型椎间盘各区域的退变情况较纤维环损伤模型更为均匀.④免疫组化染色显示,退变过程中椎间盘基质成分退化的趋势与人体相符.[结论]可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型可以高效诱发椎间盘退变,尤其在轻、中度椎间盘退变方面具有优势.该模型可供深入研究,并用于椎间盘退变的治疗研究.     

可注射型及柱型藻酸钙载体联合运用修复兔膝关节软骨缺损的效果观察

目的：使用软骨细胞、可注射藻酸钙及柱型藻酸钙载体，修复兔股骨髁间非负重区骨软骨缺损，观察同种材料不同形态联合修复的效果。方法：将24只新西兰大白兔随机分成4组，第1组给予注射藻酸钙凝胶修复，第2组放置单纯柱型藻酸钙载体修复，第3组放置柱型藻酸钙载体后于周缘注射凝胶，第4组为空白不用任何支架材料修复。每只动物修复效果以Xij表示，以定量的方法统计出所有动物修复效果，以评分的形式表示，作统计学分析。结果：实验组与对照组一共4组数据，统计每组（i）中每只兔（j）膝关节软骨缺损修复效果评分Xij，然后进行组间比较。根据单向方差分析的思想，用SPSS 12．0软件计算F=69．0，P〈0．05，联合修复组效果好于其他各组。结论：柱型藻酸钙载体具有良好的成型效果且有一定的机械强度，可注射藻酸钙凝胶具有良好的黏附性，用于人工材料与正常结构的整合具有明显优势，两者联合修复软骨缺损，优势互补，符合软骨组织工程的修复与整合的要求。     

去卵巢致肾虚的腰椎间盘退变模型的实验研究

目的:观察去前肢卵巢对大鼠腰椎间盘和椎体骨密度的影响,建立大鼠肾虚型腰椎间盘退变模型,探讨椎间盘退变的内在机制、椎间盘退变和骨质疏松之间的关系。方法:选择1月龄雌性SD大鼠30只,随机分为正常对照组、腰椎间盘退变组、肾虚型腰椎间盘退变组(复合模型组),每组10只。腰椎间盘退变组大鼠去除双前肢,肾虚型腰椎间盘退变组大鼠在去除双前肢3个月后,再去除双卵巢。8个月后,通过Micro-CT扫描观察椎体骨密度,藏红O-快绿染色法观测椎间盘组织形态学改变,免疫组织化学法观察Ⅱ、Ⅹ胶原在椎间盘中的蛋白表达,实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time polymerase chain reaction,RT-PCR)法检测细胞外基质相关基因的表达,以评价去除双前肢和双卵巢对椎间盘退变和椎体骨密度的影响。结果:Micro-CT扫描发现,肾虚型腰椎间盘退变组动物椎体骨质疏松明显;藏红O-快绿染色法显示椎间隙变窄,肾虚型腰椎间盘退变组椎间盘组织退变明显,软骨板发育不全;免疫组织化学染色显示肾虚型腰椎间盘退变组相对于正常对照组,椎间盘内Ⅹ型胶原表达增加,Ⅱ型胶原表达降低;RT-PCR分析发现,腰椎间盘退变组和肾虚型腰椎间盘退变组Ⅱ型胶原(typeⅡcollagen,Col2a1)基因的表达较正常对照组低,3组比较差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000﹚;腰椎间盘退变组和肾虚型腰椎间盘退变组聚集蛋白聚糖(aggrecan-1,Agc1)基因的表达较正常对照组低,差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000﹚;腰椎间盘退变组和肾虚型腰椎间盘退变组Ⅹ型胶原(type X collagen,Col10al)基因的表达较正常对照组高,差异无统计学意义;肾虚型腰椎间盘退变组基质金属蛋白酶-13(matrix metalloproteinase 13,MMP-13)基因的表达较正常对照组和腰椎间盘退变组高,3组比较差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000);腰椎间盘退变组和肾虚型腰椎间盘退变组聚集蛋白聚糖降解酶2(aggrecanase-2,ADAMTS-5)基因的表达较正常对照组高,差异有统计学意义(P=0.006,P=0.008)。结论:采用去双前肢和去卵巢的方式建立的大鼠腰椎间盘退变模型,出现了肾虚"骨象"———骨质疏松,并在组织形态学、分子细胞生物学等方面的表现与临床肾虚型腰椎间盘退变更加相似。     

髓核内注射过氧化还原酶Ⅱ对兔椎间盘退变过程的影响

目的探讨髓核内注射人重组过氧化还原酶（Peroxiredoxin,Prx）对兔椎间盘退变过程的影响。方法通过纤维环穿刺法建立新西兰大白兔椎间盘退变模型（L3～4～L5～6）,24只兔随机分为高浓度组、低浓度组和对照组,每组各8只。4周后MRI显示造模成功,然后行L3～4～L5～6椎间盘内注射,高浓度组和低浓度组分别注射1 mg/mL、10μg/mL Prx蛋白,对照组注射0.1%磷酸盐缓冲液,注射量均为25μL。在注射后2、4、12、16周每组分别随机取2只兔行脊柱MRI检查,采用硫酸咔唑法检测髓核蛋白多糖的含量,免疫组化检测型胶原含量,并做病理切片HE染色观察组织及细胞的改变情况。结果蛋白注射后三组椎间盘均发生不同程度退变,注射后16周,高浓度组髓核内水分的含量明显低于低浓度组和对照组（P〈0.05）;髓核内蛋白多糖含量高浓度组显著低于低浓度组和对照组（P〈0.05）;细胞外基质型胶原灰度值高浓度组显著低于低浓度组和对照组（P〈0.05）,而低浓度组和对照组比较差异没有统计学意义（P〉0.05）。结论高浓度（1 mg/mL）Prx在椎间盘退变过程中起促进退变作用。     

移植骨髓间充质干细胞对兔退变椎间盘髓核细胞凋亡的影响

目的 观察骨髓间充质干细胞(MSCs)移植对兔退变椎间盘髓核细胞凋亡的影响.方法 以各兔L2/3、L3/4、L4/5、L5/6节段分为正常组、退变组、成纤维细胞(SFs)移植对照组、MSCs移植治疗组.MSCs和SFs分别经绿色荧光蛋白(GFP)转染后,注射植入退变椎间盘的髓核.通过透射电镜观察退变椎间盘凋亡髓核细胞形态;用实时定量聚合酶链反应(PCR)检测退变组织中髓核细胞凋亡相关基因bcl-2和box mRNA的表达;免疫荧光法标记髓核细胞凋亡相关蛋白Caspase-3,并通过TUNEL法标记凋亡髓核细胞,激光共聚焦显微镜检测髓核细胞凋亡蛋白表达率和细胞凋亡比率.结果 透射电镜下,退变椎间盘中凋亡髓核细胞呈现出核染色质边集,空泡形成,核膜断裂,凋亡小体形成等变化.MSCs移植治疗组bcl-2 mRNA的表达量高于退变组和SFs移植对照组(P<0.05),bax mRNA的表达量与退变组差异无统计学意义(P>0.05).MSCs移植治疗组细胞凋亡率和Caspase-3表达率均高于正常组[细胞凋亡率分别为(16.75±2.14)%和(6.86±1.08)%;Caspase-3表达率分别为[(20.34±1.03)%和(6.09±0.77)%](P<0.05),低于退变组和SFs移植对照组[细胞凋亡率分别为(31.87±4.16)%和(29.02±2.16)%;Caspase-3表达率分别为(31.50±3.78)%和(30.20±4.93)%](P<0.05).结论 髓核细胞凋亡在椎间盘退变过程中起重要作用.MSCs移植能有效抑制椎间盘髓核细胞凋亡,延缓椎间盘退变过程.     

Regeneration potential and mechanism of bone marrow mesenchymal stem cell transplantation for treating intervertebral disc degeneration

Intervertebral disc degeneration is a primary cause of low back pain and has a high societal cost. The pathological mechanism by which the intervertebral disc degenerates is largely unknown. Cell-based therapy especially using bone marrow mesenchymal stem cells as seeds for transplantation, although still in its infancy, is proving to be a promising, realistic approach to intervertebral disc regeneration. This article reviews current advances regarding regeneration potential in both the in vivo and vitro studies of bone marrow mesenchymal stem cell-based therapy and discusses the up-to-date regeneration mechanisms of stem cell transplantation for treating intervertebral disc degeneration.     

丹镁合剂对兔腰椎间盘突出症模型动物血清IgG、IgM的影响

目的：探讨丹镁合剂对自身免疫引起的炎症反应的影响。方法：60只日本大耳白兔按照随机数字表法分为空白组（10只）,假手术组（10只）,造模组（40只）。对造模组大耳白兔制造腰椎间盘突出模型,待造模成功后,造模组40只兔子再随机分成4组：模型组（A组,10只）,生理盐水组（B组,10只）,七叶皂甙钠组（C组,10只）,丹镁合剂组（D组,10只）。生理盐水组兔耳静脉给予生理盐水（5ml/kg）;七叶皂甙钠组耳缘静脉给予七叶皂甙钠（0.5mg/kg）;丹镁合剂组耳缘静脉给予丹镁合剂（2.0ml/kg）;共连续给药14d。空白组、假手术组及模型组未予给药。应用ELISA法观察不同药物对免疫反应和炎症反应的影响。结果：模型组IgG、IgM明显高于空白组与假手术组（P〈0.05）;丹镁合剂组血清中IgG、IgM含量明显降低,与七叶皂甙钠组和生理盐水组比较有明显的统计学意义（P〈0.05）。结论：丹镁合剂可以明显抑制腰椎间盘突出症自身免疫反应,这为临床治疗椎间盘突出症提供了一种新的治疗选择。     

兔骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/左旋聚乳酸修复兔软骨缺损的实验研究

目的评价兔骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/左旋聚乳酸(Nano-HA/PLLA)修复兔膝关节全层软骨缺损的效果。方法体外分离培养兔骨髓间充质干细胞(rBMSCs),取第3代将其与Nano-HA/PLLA在体外构建组织工程软骨(tissue engineering cartilage,TEC)。将18只新西兰大白兔股骨内髁关节面造一直径4.5 mm、深度5 mm的软骨缺损模型,随机分成3组,即实验组、支架组和空白对照组,每组6只,分别予复合细胞的Nano-HA/PLLA、Nano-HA/PLLA及空白填充。术后12、24周取材行大体标本、组织学、免疫组织化学观察及Wakitani组织学评分。结果实验组显示缺损有骨软骨组织形成,软骨下骨基本达到生理整合,组织学及免疫组化显示有大量细胞外基质形成;支架组及对照组显示出有限的再生重建。以上三组12周Wakitani组织学评分分别为5.5±1.401,9.3±1.304和10.2±1.052,24周时为2.2±0.837,7.4±1.144和8.2±1.225,两个时间点实验组均优于支架组及空白组,差异有统计学意义(P<0.05);且实验组24周时优于12周(P<0.05)。结论复合骨髓间充质干细胞的多孔Nano-HA/PLLA能提高成年兔膝关节承重部的骨软骨缺损的修复。     

间充质干细胞诱导分化椎间盘细胞的研究进展

目的综述关于间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)诱导分化椎间盘细胞的实验研究进展。方法广泛查阅国内外近期相关文献,对基础理论及实验研究进行总结及分析。结果国内外相关实验研究表明,MSCs具有诱导分化为椎间盘细胞表型的潜能。结论MSCs诱导分化椎间盘细胞有美好前景。     

脊索细胞培养基促进BMSCs增殖分化的研究

目的为研究椎间盘组织工程种子细胞,观察脊索细胞培养基对BMSCs增殖分化的影响。方法取4周龄日本大耳白兔胸腰段椎间盘分离培养脊索细胞,取双侧股骨分离培养BMSCs,用含15%FBS的DMEM/F12培养基培养脊索细胞,5 d后制备脊索细胞培养基。实验分为两组,实验组BMSCs中加入脊索细胞培养基培养,对照组BMSCs中加入含15%FBS的DMEM/F12培养基培养。使用细胞活力细胞毒性检测检测细胞增殖情况,采用免疫荧光及实时荧光定量PCR检测BMSCs蛋白多糖及Ⅱ型胶原表达情况。结果成功分离脊索细胞及BMSCs。细胞增殖检测示,培养5、7、9、14 d,实验组细胞数量明显多于对照组(P<0.05)。免疫荧光检测示对照组培养7、14 d细胞内均无或者有较少Ⅱ型胶原及蛋白多糖表达,实验组二者均有较多表达,且培养14 d时表达明显多于7 d。实时荧光定量PCR检测示,培养7、14 d实验组蛋白多糖和Ⅱ型胶原mRNA表达均显著高于对照组(P<0.05);实验组14 d蛋白多糖和Ⅱ型胶原mRNA表达显著高于7 d(P<0.05)。结论脊索细胞培养基可促进BMSCs增殖,并诱导BMSCs向类软骨细胞分化,为脊索细胞和BMSCs作为种子细胞治疗椎间盘退变提供了依据。     

兔椎间盘炎模型的建立

目的建立椎间盘炎的动物模型。方法采用新西兰大白兔12只，随机分为对照组、实验组，其中对照组4只、实验组8只。将一定量的金黄色葡萄球菌或等量生理盐水注入兔腰椎间隙，术后定期进行磁共振检查及实验区椎间盘组织细菌培养和常规病理学检查，对术后C-反应蛋白（CRP）进行动态观察，并与血沉（ESR）做对照分析。结果一周后注射金黄色葡萄球菌的所有动物均出现椎间盘炎发病，ESR、CRP均明显升高，MRI提示椎间盘炎改变。活检物细菌培养阳性，病理学检查证实有椎间盘炎发生。而注射生理盐水组无椎间盘炎发病。结论将一定量的金黄色葡萄球菌注入兔腰椎间隙可制做椎间盘炎模型，炎症反应明显，模型稳定。可用于人的椎间盘炎的病理学、外科学及药物治疗等多方面的类比实验。     

经碱性成纤维细胞生长因子修饰骨髓基质干细胞注射式修复全层软骨缺损

目的 探讨经碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)修饰的骨髓基质干细胞(BMSCs)注射式修复全层软骨缺损的可行性.方法 体外培养家兔自体骨髓基质干细胞,并以bFGF处理修饰细胞,免疫组织化学Ⅱ型胶原蛋白表达、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测蛋白聚糖表达.将其与藻酸钙凝胶支架复合注射式植入兔股骨髁全层软骨缺损处,同时设立凝胶支架对照组和空白对照组.术后8周取材观察修复效果,并行苏木素-伊红(HE)、甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色检测;透射电镜观察修复组织的微观结构.结果 BMSCs的细胞群体倍增时间(PDT)为33.8 h,经bFGF处理的BMSCs可检测到Ⅱ型胶原和蛋白聚糖的表达.至术后8周可见质硬的类白色修复组织完全充填软骨缺损处,组织学检查可见大量软骨样细胞分布于深染的细胞外基质中,检测到Ⅱ型胶原的表达.透射电镜可见丰富的细胞器和胞外基质.凝胶支架对照组和空白对照组仅有部分质软组织充填缺损处,未检测到Ⅱ型胶原的表达.结论 经hFGF修饰的自体骨髓基质干细胞藻酸钙凝胶复合物可用于修复全层软骨缺损.