生长板软骨细胞对骨髓基质干细胞体外分化的影响

目的 观察大鼠骨髓基质干细胞(BMSCs)在与大鼠生长板软骨细胞体外共培养条件下，BMSCs碱性磷酸酶(ALP)活性变化及成骨分化的标志骨钙素与Ⅰ型胶原mRNA水平表达的影响，从而认识生长板软骨细胞旁分泌作用对BMSCs分化的影响，以期帮助认识生长板损伤后骨桥形成的发生机制。方法 大鼠BMSCs在与生长板软骨细胞进行间接共培养，并设阴性对照。测定ALP活性．用RT-PCR方法，检测Ⅰ型胶原与骨钙素mRNA的表达。结果 BMSCs随共培养时间的延长，ALP活性明显升高，Ⅰ胶原mRNA表达丰度明显高于对照组，骨钙素mRNA在对照组中几乎未见PCR扩增产物，共培养组在终末期则有一定的表达。结论 BMSCs在与大鼠生长板软骨细胞体外共培养后，出现成骨分化倾向：随时间延长效应愈加显著，提示生长板软骨细胞的旁分泌作用可以促进BMSCs向成骨分化。     

VEGF165过表达对BMP2成骨细胞分化影响的实验研究

[目的]探讨腺病毒转染血管内皮生长因子165(vascular endothelial growth factor 165,VEGF165)对骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein 2,BMP2)促成骨细胞分化的抑制性作用研究。[方法]采用密度梯度离心法分离兔骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs),取第3代BMSCs进行细胞表型鉴定并作为细胞实验对象,使用Ad-BMP2和Ad-BMP2-VEGF165载体体外转染BMSCs,倒置荧光显微镜下观察GFP表达变化;同时ELISA和Western blot检测BMP2和VEGF165蛋白的表达。然后,应用成骨细胞诱导培养液定向诱导BMSCs向成骨细胞分化。实验分3组:Ad-BMP2-VEGF165转染BMSCs组(Ad-BMP2-VEGF165组),AdBMP2转染BMSCs组(Ad-BMP2组),BMSCs组(对照组)。分别在成骨细胞诱导培养后7、14、21 d,通过Real-time PCR分析ALP和OC mRNA相对表达水平和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性测定、骨钙素(Osteocalcin,OC)免疫组化染色来评价各组BMSCs成骨分化潜能的影响。[结果]第3代细胞表面高表达CD29(99.82%)、CD44(94.14%),低表达CD14(3.11%)、CD34(0.34%);腺病毒转染后第5 h BMP2和h VEGF165蛋白水平表达最高;成骨细胞诱导培养14和21 d后,Ad-BMP2组成骨相关基因表达、OC免疫组化和ALP活性表达最高,结果与其他两组相比较差异具有统计学意义(P<0.05);而对照组表达最弱,与Ad-BMP2-VEGF165组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。[结论]腺病毒载体Ad-BMP2与Ad-BMP2-VEGF165转染BMSCs后,均具有明显促进BMSCs体外诱导成骨细胞分化潜能,但Ad-BMP2诱导作用更为显著,同时说明VEGF165可能对BMSCs成骨细胞分化起抑制作用。     

成骨诱导的兔骨髓基质干细胞成骨活性的表达及维持

目的观察成骨诱导的兔骨髓基质干细胞(BMSCs)体内、外环境下成骨活性的表达及维持。方法观察BMSCs在体外成骨诱导培养条件下的成骨分化特性;构建兔BMSCs与活骨组织共培养模型模拟体内“成骨环境”,将成骨诱导的MSCs置于共培养及普通传代培养条件下进行传代培养,观察经成骨诱导的BMSCs在体外及模拟体内的培养条件下细胞的表型维持情况。结果药物成骨诱导培养的BMSCs,其ALP活性及骨钙素均显著高于普通培养组(P<0.05);经过诱导培养的BMSCs,其Ⅰ型胶原、骨钙素免疫组化阳性。RT-PCR法半定量测定Ⅰ型胶原mRNA,成骨诱导培养的Ⅰ型胶原mRNA表达量明显高于普通传代培养对照组。药物成骨诱导后的细胞在体外普通传代培养传5代后,细胞碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素水平及Ⅰ型胶原表达稳定维持在较高水平,保持其成骨细胞的表型;在共培养条件下,ALP活性、骨钙素水平Ⅰ型胶原表达保持在高水平,且ALP活性、骨钙素水平在大部分时间点均高于普通传代培养。结论药物成骨诱导培养呈现促BMSCs向成骨方向转化的特点,能使ALP、骨钙素及Ⅰ型胶原表达短期内达到高水平;经成骨诱导的BMSCs在体外或模拟的体内传代培养条件下,均能维持成骨表型,保持成骨活力。     

骨细胞Wnt/β-Catenin通过Notch信号促进BMSCs成骨分化

目的探讨骨细胞Wnt信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的作用及其分子机制。方法采用条件性基因敲出Cre/loxp技术制备特异性激活骨细胞Wnt/β-Catenin信号通路的小鼠;体外分离其和野生对照组小鼠的骨细胞,并分别与野生型小鼠骨髓间充质干细胞共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量、茜素红(Alizarin red)染色检测共培养早期成骨分化和晚期钙盐沉积;Real-Time PCR检测骨细胞Notch信号配体Jag1、Jag2、Dll1、Dll4及共培养后成骨分化特异标志物Runx2、ALP、Osteocalcin的mRNA表达水平。随后于共培养中加入Notch信号通路化学抑制剂DAPT(对照组加DMSO),再次行碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量和Real-Time PCR检测成骨分化特异标志物表达水平。结果 Wnt/β-Catenin激活的骨细胞其自身Jag1、Jag2、Dll4 mRNA表达较对照组骨细胞明显升高(P0.05),与BMSCs共培养后成骨转录因子Runx2,成骨分化特异标志物ALP、Osteocalcin mRNA的表达较野生型明显升高(P0.05),钙盐沉积增加。加入DAPT后,骨细胞Wnt激活组成骨转录因子Runx2、ALP、Osteocalcin mRNA的表达明显下降(P0.05)。结论骨细胞调控骨的代谢,激活其Wnt/β-Catenin信号通路将通过上调Notch信号而促进BMSCs的成骨分化。     

SVF与PRP联合应用对BMSCs成骨分化体外影响研究

目的探究脂肪来源血管基质成分(stromal vascular fraction, SVF)与富血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)对骨缺损周围骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)的作用,以及两者联合对骨缺损的修复作用。方法自2018年6月至2019年12月,中国医科大学附属第一医院整形外科利用Transwell小室建立SVF与BMSCs共培养体系,SVF以及PRP作为刺激因素分别处理BMSCs,将实验分为4组:BMSCs组为A组(对照组);BMSCs+SVF共培养组为B组;BMSCs+PRP共培养组为C组;BMSCs+SVF+PRP共培养组为D组。分别观察作用24 h和48 h时BMSCs的增殖情况,以探究SVF的旁分泌作用以及PRP对BMSCs增殖和成骨分化效能影响。结果⑴SVF、PRP和SVF+PRP组较空白对照组BMSCs于24 h和48 h细胞增殖率明显升高,其中SVF+PRP组增殖率最高。⑵共培养2 d时,PRP组和SVF+PRP组与BMSCs组相比ALP、RUNX2蛋白表达明显升高,而SVF组与BMSCs组相比,ALP蛋白表达无明显差异,RUNX2蛋白表达升高。⑶共培养7 d时,ALP和RUNX2蛋白在其他三组中的表达明显高于BMSCs组,且SVF+PRP组成骨相关蛋白表达最明显。结论 SVF与PRP均可促进BMSCs的增殖以及成骨的分化,并且两者联合促进作用明显增强。目前我们可以认为,在骨再生修复中,SVF细胞注射修复骨缺损,不仅仅是由于其自身具有成骨分化作用,同时还能够促进骨缺损周围BMSCs的增殖及成骨的分化。SVF与PRP联合应用能达到更强的修复作用。     

成骨细胞条件培养液对BMSCs诱导分化作用研究

目的 探讨大鼠成骨细胞条件培养液对同种大鼠BMSCs的成骨诱导分化作用,为骨组织工程种子细胞的获得寻找一种新方法 . 方法 健康1周龄SD大鼠10只,雌雄不限,体重20～30 g,采用贴壁法和酶消化法分别获得BMSCs和成骨细胞,并进行鉴定.无菌条件收集第1～5代成骨细胞培养液上清,与完全培养基1:1混合,制备成骨细胞条件培养液,与第2代BMSCs共培养为诱导组,相同代次BMSCs与完全培养液共培养为对照组.倒置相差显微镜下观察共培养后BMSCs形态变化,MTT法检测BMSCs生长情况,免疫组织化学染色检测共培养后BMSCs的ALP、Col Ⅰ、骨钙素(osteocalcin,OCN)蛋白的表达,采用RT-PCR检测Col Ⅰ、OCN mRNA的表达. 结果 诱导组共培养7 d BMSCs体积变大,细胞由长梭形展开为扁平形和多边形,并带有突起;9 d细胞呈集落状生长.细胞生长曲线示BMSCs数量随培养时间延长而增加,对照组增殖能力较诱导组强;诱导培养4～7 d,对照组细胞数量与诱导组比较差异有统计学意义(P<0.05).诱导组培养12 d,ALP染色呈阳性表达;18 d 出现钙结节;21 d Col Ⅰ和OCN呈阳性表达;对照组均呈阴性表达.RT-PCR检测示诱导组培养21 d有Col Ⅰ、OCN mRNA表达,对照组未见表达. 结论 体外大鼠成骨细胞条件培养液有明显的诱导同种大鼠BMSCs向成骨样细胞分化的作用.     

甲状旁腺素抑制人骨关节炎软骨细胞终末期分化的实验研究

目的:探讨甲状旁腺素(PTH)对人骨关节炎软骨细胞终末期分化的抑制作用。方法:分离和培养人骨关节炎软骨细胞,将其进行分组(PTH处理组和对照组),分别经PTH和盐水处理细胞,倒置显微镜观察细胞形态的变化,碱性磷酸酶(ALP)染色法检测ALP的分泌,RT-PCT法和WesternBlot法检测细胞内促终末期分化因子基因mR-NA和蛋白的表达。结果:人骨关节炎软骨细胞具有终末期成熟分化的特征,与对照组相比,PTH明显降低ALP染色的强度,显著降低细胞内促终末期分化基因mRNA和蛋白的表达。结论:PTH具有抑制人骨关节炎软骨细胞终末期分化的作用。     

Transwell小室内建立小鼠成骨-破骨细胞共培养体系

目的 :Transwell小室内建立体外小鼠成骨-破骨细胞共培养体系,并检测体系对成骨及破骨细胞活性的影响。方法:体外培育小鼠成骨细胞MC3T3-E1和小鼠单核巨噬细胞RAW264.7,RANKL诱导小鼠单核巨噬细胞RAW264.7分化为成熟破骨细胞后,于Transwell小室内建立成骨-破骨细胞共培养体系。通过CCK-8实验、茜素红染色、TRAP染色检测细胞的成骨、破骨活性。采用PCR、Western Blot方法检测成骨细胞MC3T3-E1中OPG、ALP、RANKL、TGF-b1的基因表达以及RANKL的蛋白表达,检测破骨细胞RANK、NF-κB的基因表达和蛋白表达。结果 :小鼠成骨细胞MC3T3-E1和小鼠破骨细胞可在Transwell小室内建立共培养体系;共培养体系影响小鼠成骨细胞与破骨细胞的分化活性,镜下可见成骨细胞分化增多,破骨细胞分化稍减少。共培养体系中成骨细胞基因OPG(0.65±0.08)、ALP(0.16±0.01)较单独培养OPG(1.00±0.08)、ALP(1.01±0.16)表达下降,而TGF-b1(4.42±0.21)、RANKL(4.12±1.04)较单独培养组TGF-b1(1.00±0.10)、RANKL(1.00±0.09)表达上升;破骨细胞相关RANK(0.63±0.06)、NF-κB(0.64±0.08)基因表达较单独培养组的RANK(1.00±0.08)、NF-κB(1.00±0.09)下降,差异均有统计学意义。同时共培养组的OPG(0.43±0.05)、NF-κB(0.59±0.05)的蛋白表达较单独培养组的OPG(0.84±0.06)、NF-κb(1.13±0.03)减少;共培养组RANKL(0.54±0.03)的蛋白表达则较单独培养组的RANKL(0.31±0.03)增加,差异有统计学意义,均与基因表达变化趋势一致。结论:小鼠成骨细胞MC3T3-E1和小鼠破骨细胞可在Transwell小室内建立共培养体系,共培养体系中成骨细胞活性高于破骨细胞活性。     

Neurotrophin‐3 Induces BMP‐2 and VEGF Activities and Promotes the Bony Repair of Injured Growth Plate Cartilage and Bone in Rats

Injured growth plate is often repaired by bony tissue causing bone growth defects, for which the mechanisms remain unclear. Because neurotrophins have been implicated in bone fracture repair, here we investigated their potential roles in growth plate bony repair in rats. After a drill‐hole injury was made in the tibial growth plate and bone, increased injury site mRNA expression was observed for neurotrophins NGF, BDNF, NT‐3, and NT‐4 and their Trk receptors. NT‐3 and its receptor TrkC showed the highest induction. NT‐3 was localized to repairing cells, whereas TrkC was observed in stromal cells, osteoblasts, and blood vessel cells at the injury site. Moreover, systemic NT‐3 immunoneutralization reduced bone volume at injury sites and also reduced vascularization at the injured growth plate, whereas recombinant NT‐3 treatment promoted bony repair with elevated levels of mRNA for osteogenic markers and bone morphogenetic protein (BMP‐2) and increased vascularization and mRNA for vascular endothelial growth factor (VEGF) and endothelial cell marker CD31 at the injured growth plate. When examined in vitro, NT‐3 promoted osteogenesis in rat bone marrow stromal cells, induced Erk1/2 and Akt phosphorylation, and enhanced expression of BMPs (particularly BMP‐2) and VEGF in the mineralizing cells. It also induced CD31 and VEGF mRNA in rat primary endothelial cell culture. BMP activity appears critical for NT‐3 osteogenic effect in vitro because it can be almost completely abrogated by co‐addition of the BMP inhibitor noggin. Consistent with its angiogenic effect in vivo, NT‐3 promoted angiogenesis in metatarsal bone explants, an effect abolished by co‐treatment with anti‐VEGF. This study suggests that NT‐3 may be an osteogenic and angiogenic factor upstream of BMP‐2 and VEGF in bony repair, and further studies are required to investigate whether NT‐3 may be a potential target for preventing growth plate faulty bony repair or for promoting bone fracture healing. © 2016 American Society for Bone and Mineral Research.     

rhBMP-2体外诱导骨质疏松大鼠BMSCs成骨及VEGF表达的研究

目的:观察骨形态发生蛋白-2对骨质疏松时骨髓基质干细胞(BMSCs)体外成骨及成骨因子VEGF表达的影响,为骨质疏松证的防治提供新的方法。方法:将20只6月龄,体重(300±20) g雌性SD大鼠双侧卵巢切除,术后3个月利用双能X线骨密度仪测量大鼠全身骨密度并与术前比较,确保造模成功,并运用全骨髓贴壁法培养骨质疏松大鼠BMSCs,倒置相差显微镜下观察BMSCs形态。随机把骨质疏松大鼠BMSCs 第2代(p2)细胞分成实验组和对照组,分别加入完全培养基(含rhBMP-2)、成骨诱导液进行成骨诱导。2周后茜素红染色法检测各组细胞钙结节的形成,酶标仪测定碱性磷酸酶活性及RT-PCR法检测VEGF的表达量。结果:(1)大鼠全身骨密度:手术前后大鼠全身骨密度分别为(0.179±0.007),(0.158±0.006) g/cm²,差异有统计学意义(t=4.180,P<0.05).(2)茜素红染色:BMSCs(P2)成骨诱导2周后实验组染色效果明显强与对照组。(3)碱性磷酸酶活性:BMSCs(P2)成骨诱导2周后碱性磷酸酶活性实验组明显高于对照组,分别为(15.62±1.27),(8.62±0.93) μg/prot,差异有统计学意义(t=7.709,P<0.01).(4)BMSCs(P2)成骨诱导2周后VEGF表达:实验组明显高于对照组,分别为3.723±0.143,0.950±0.072,差异有统计学意义(t=29.462,P<0.01).结论:rhBMP-2能提高去卵巢骨质疏松大鼠BMSCs的体外成骨能力,可促进成骨因子VEGF的表达,调控VEGF的表达可能是骨形态发生蛋白-2参与骨代谢的机制之一。     

携带人血管内皮细胞生长因子基因细菌内重组腺病毒转染兔骨髓基质干细胞的表达

目的应用高效细菌内同源重组系统pAd-Easy,制备含人血管内皮细胞生长因子121 (VEGF121)基因的重组腺病毒,感染兔骨髓基质干细胞(BMSCs),并检测外源基因的表达,为其进一步应用于血管化组织工程骨组织的构建打下基础。方法自pCDNA-VEGF121质粒中切取VEGF121基因,将VEGF基因克隆到穿梭质粒,在BJ5183细菌内重组,在293细胞中构建携带VEGF基因的重组腺病毒,将腺病毒感染BMSCs,利用ELISA、免疫组织化学的方法检测VEGF121在BMSCs中的表达。结果通过pAd-Easy系统成功构建高滴度的携带VEGF121基因重组腺病毒pAd-VEGF,ELISA检测显示经转染的BMSCs中VEGF121的表达均明显增强,随着感染病毒MOI值的增高,VEGF121的表达量相应增高,差异有统计学意义(P<0．01),免疫组化法显示经基因转染的BMSCs中有强阳性信号,未转染组出现阴性结果。结论Ad-VEGF转染BMSCs后能稳定提高VEGF蛋白的表达。     

不同浓度麝香含药血清对骨髓间充质干细胞迁移影响的实验研究

目的探讨麝香对外源性骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖和迁移的影响。方法将60只SD大鼠随机分为麝香高、中、低剂量组及空白对照组,制备麝香含药血清及生理盐水血清。15只SD大鼠利用全骨髓贴壁法分离BMSCs,培养至P3代,通过形态学观察、表型鉴定、成骨成脂诱导鉴定BMSCs,鉴定认为培养成功后通过麝香含药血清干预BMSCs,检测细胞增殖率,利用Transwell实验检测麝香含药血清对BMSCs迁移的影响。结果外源性大鼠BMSCs呈梭形贴壁生长,生长状态良好;表型鉴定:CD45、CD34阴性表达,CD44、CD90阳性表达;细胞成骨、成脂诱导后可定向成骨、成脂分化;不同浓度麝香组与对照组比较均能提高BMSCs增殖率(P0.05);与对照组比较,不同浓度麝香在24 h、48 h、72 h均增加BMSCs迁移(P0.05),以低浓度组效果最佳。结论麝香含药血清可以促进BMSCs增殖,促进BMSCs的体外迁移。     

镁合金对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响研究

目的：探讨镁合金对人骨髓间充质干细胞（BMSCs）增殖及成骨分化的影响。方法抽取人骨BMSCs并予以鉴定;采用AZ31B镁合金浸提液培养人BMSCs 1、3、5、7 d,以普通培养基为对照组,CCK-8法检测细胞增殖活性;应用浸提液培养人BMSCs,诱导分化后检测成骨分化相关基因（COLⅠ、ALP、OPN）的表达。另设置调节pH值AZ31B组（pH-AZ31B组）,以观察pH值变化对实验结果的影响。结果 BMSCs表达CD34（-）、CD45（-）、CD44（＋）、CD73（＋）、CD90（＋）、CD105（＋）。浸提液培养1、3、5、7 d,AZ31B组细胞相对增殖率低于对照组（P＜0.05）,毒性评级为2级;对照组和pH-AZ31B组细胞活性较好,两组细胞相对增殖率比较,差异无统计学意义（P ＞0.05）。AZ31B组COLⅠ基因表达量与对照组比较,差异无统计学意义（P ＞0.05）;AZ31B组ALP基因表达量较低（P＜0.05）,pH-AZ31B组与对照组无显著差异（P＞0.05）;AZ31B组OPN基因表达量在诱导分化后6 d、12 d显著高于对照组（P＜0.05）,pH-AZ31B组与对照组无显著差异（P＞0.05）。结论镁合金对BMSCs增殖及成骨分化无不良影响,其影响可能与浸提液pH值的变化有关。     

水蛭素通过上调VEGF/Notch1信号通路促进人骨髓间充质干细胞成骨分化

摘要：目的 观察水蛭素对人骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC）成骨分化的影响。方法 BMSCs细胞分为正常培养的对照组、成骨诱导的诱导组以及加入不同浓度（1、10、20 ATU/mL）处理的水蛭素组。MTT检测细胞增值并筛选水蛭素最适作用浓度。流式细胞仪检测细胞凋亡。RT-PCR和Western blot分别检测成骨基因Runx2、Osterix、COL1A1的mRNA和蛋白表达。BCIP/NBT染色法检测细胞中的碱性磷酸酶水平。茜素红染色检测矿化结节。检测VEGF、Notch1、Jagged1和CBF1的mRNA和蛋白表达。结果 骨髓间充质干细胞经成骨诱导细胞增殖显著增加,中高浓度的水蛭素可以不同程度促进成骨诱导的BMSCs细胞增殖（P＜0.05）,并筛选出20 ATU/mL作为水蛭素的使用浓度。水蛭素抑制成骨诱导的BMSCs细胞凋亡,上调Runx2、Osterix、COL1A1的mRNA和蛋白表达,增加碱性磷酸酶水平,促进细胞中矿化结节的生成,并提升BMSCs细胞中VEGF、Notch1、Jagged1和CBF1的表达（P＜0.05）。结论 水蛭素可能通过上调VEGF/Notch1信号通路促进人骨髓间充质干细胞成骨分化。     

体外诱导糖尿病鼠骨髓间充质干细胞向血管内皮样细胞分化的研究

目的 观察链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的体外培养方法和向血管内皮样细胞分化的能力.方法 利用密度梯度离心分离和贴壁培养相结合的方法从STZ诱导的糖尿病大鼠骨髓中提纯单个核细胞,体外扩增3代,倒置显微镜观察细胞生长及形态,流式细胞仪检测BMSCs表面抗原表达.取扩增第3代的BMSCs,分为2组,诱导组加入诱导培养剂[含10％胎牛血清、10μg/L血管内皮生长因子(VEGF)、2μg/L碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、100 U/ml青霉素、100 mg/L链霉素的M199培养基]中诱导分化,对照组则不加任何细胞因子.2周后行细胞形态学观察,免疫细胞化学法检测VEGF受体(VEGFR)-2表达,流式细胞仪测定CD34表达量,紫外线分光光度法测定一氧化碳(NO)含量,电镜观测胞质WeibelPalade小体.结果 STZ腹腔注射可诱导糖尿病大鼠模型.流式细胞仪显示第3代BMSCs表达表面抗原:CD44和CD90阳性细胞表达率分别为(97.8±0.9)％和(96.8±1.4)％,而CD11 b/c和CD34阳性细胞表达率分别为(13.2±0.6)％和(1.2±0.5)％.诱导组大部分细胞形态变化不明显,呈长梭形、杆状、多角形,诱导组VEGFR-2、CD34阳性表达率分别为(97.1±1.0)％和(65.0±3.9)％,而对照组则为(7.0±1.0)％和(0.9±0.3)％,两组比较差异有统计学意义(P＜0.05)；诱导组胞外NO含量(94.14±3.25) μmol/L亦明显高于对照组(70.37±2.10) μmol/L(P ＜0.05)；电镜两组均未观察到胞质Weibel Palade小体.结论 经密度梯度离心分离和贴壁培养相结合的方法可从骨髓中提纯BMSCs.糖尿病鼠BMSCs可在体外诱导向血管内皮样细胞方向分化,BMSCs有望作为治疗糖尿病下肢缺血性疾病的种子细胞.     

Healing of an ulnar defect using a proprietary TCP bone graft substitute, JAX, in association with autologous osteogenic cells and growth factors

Currently, available synthetic bone substitutes have adequate osteoconductive properties but have little or no osteoinductivity. Recent research has focused on using osteogenic growth factors or cells to provide this. JAX is a beta tricalcium phosphate bone graft substitute that has a novel shape and interlocking design. This study investigated delivery methods and the use of autologous cell therapy to enhance healing of a bone defect using JAX as a scaffold. Bone marrow was harvested from 24 New Zealand White rabbits. The mononuclear cell fraction was isolated and culture expanded. Bilateral 1.5 cm defects in the ulna were filled with: Group 1: JAX alone, Group 2: JAX plus 1x10(7) autologous BMSCs injected at the time of surgery, Group 3: JAX plus 8x10(6) autologous BMSCs cultured on granules for 14 days prior to surgery, Group 4: JAX plus fresh bone marrow (BMA), Group 5: cortical autograft, Group 6: JAX plus 2.5 microg VEGF. Radiographs demonstrated that there was more new bone in the BMA and VEGF groups compared to JAX alone. Groups containing autologous BMSCs were only slightly better than JAX alone in the amount of bone in the defect but did improve bridging of the osteotomy. Histomorphometry identified a significant increase in bone volume in the BMA group compared to JAX alone. BMA and VEGF enhanced healing of bone defects whereas expanded BMSCs provided little advantage over scaffold alone. There was no difference between delivery methods of autologous BMSCs. These observations suggest that the provision of osteogenic cells alone is insufficient to enhance bone healing and that additional factors are required to initiate this process in vivo.     

联合转染人VEGF165和ANG-1双基因对大鼠骨髓基质干细胞成骨分化的影响

[目的]研究联合转染入血管内皮细胞生长因子165(VEGF165)和血管紧张素-1(ANG-1)双基因对大鼠骨髓基质干细胞(BMSCs)成骨分化潜能的影响.[方法]将本室构建的编码人VEGF165和ANG-1双基因腺病毒质粒pAd-VIA在QBI-293A细胞内进行包装和扩增,获得腺病毒载体pAd-VIA,将其体外转染大鼠BMSCs,应用诱导培养液定向诱导向成骨细胞分化.实验分为4组:A.腺病毒载体pAd-VIA转染BMSCs并诱导组;B.BMSCs诱导组;C.腺病毒载体pAd-VIA转染BMSCs组;D.单纯BMSCs组.通过碱性磷酸酶(ALP)染色和活性的测定、Ⅰ型胶原免疫荧光染色、茜素红染色来评价联合转染双基因对BMSCs成骨分化潜能的影响.[结果]重组腺病毒质粒pAdVIA在QBI-293A细胞内成功包装和扩增,有大量的绿色荧光蛋白表达,体外转染大鼠BMSCs后,A、B组的ALP染色、Ⅰ型胶原免疫荧光染色、茜素红染色为阳性,而C组和D组为阴性.ALP活性表达具有时间相关性,3 d开始表达,7 d到达高峰,在7、14 d,A、B组与C、D组之间ALP表达均具有统计学差异(P＜0.01),A组和B组之间,在各个时间点均无统计学差异(P＞0.05).[结论]腺病毒载体pAd-VIA转染大鼠BMSCs后,未明显影响其体外成骨分化潜能.