血管化在组织工程骨构建中的应用

组织工程骨的快速发展为解决临床大块骨组织缺损修复提供了新思路和新方法.血管化在骨修复过程中起重要作用.本文就生长因子、内皮细胞与组织工程骨复合培养及显微外科技术在组织工程骨血管化中的作用这几方面对组织工程骨血管化的研究进展进行综述.     

组织工程骨血管化的研究新进展

组织工程骨经过大量试验研究证明是修复骨缺损较理想的方法和未来的研究方向,但在临床应用方面仍不理想.主要原因就是受制于组织工程骨血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失败.组织工程骨血管化贯穿整个移植修复过程,对骨再生与融合的方式及效果起决定性作用.研究表明,单纯组织工程学方法构建出的组织工程骨厚度不能大于0.7 mm,仅能培养出微小的颗粒状组织工程骨,否则骨块中心的成骨细胞将因缺少营养而死亡,因此使其应用受到了明显限制.由此可见充足的营养对于组织工程骨的构建至关重要,组织工程骨血管化是解决其营养和代谢的唯一途径[1-2].     

骨组织工程血管化实验技术的研究进展

目前随着国内外对骨组织工程研究的深入,研究人员发现组织工程骨充填骨缺损后的修复过程中,植入物血管化是修复骨缺损的基础,是关键的起始环节,并贯穿于骨修复的整个过程。组织工程骨的血管化程度与新骨形成的数量成正相关,血管化在骨缺损修复的效果方面起了关键作用。探索组织工程骨血管化的进程、规律和血管分布情况,已成为骨组织工程从基础研究向临床应用过渡的关键性问题。     

组织工程骨膜成骨的构建及血管化超微结构的观察

目的用组织工程方法构建组织工程骨,从超微结构观察成骨过程中成骨细胞、血管再生的变化,探讨小肠黏膜下层作为组织工程骨支架材料促进组织工程骨血管化的优越性。方法应用密度梯度离心法体外分离、培养骨髓基质干细胞,并将成骨诱导骨髓基质干细胞与小肠黏膜下层复合培养2周。未复合细胞的单纯材料作为空白对照。将复合培养细胞与单纯材料分别植入无胸腺裸鼠皮下,扫描和透射电镜观察植入前和植入后4、8、12周成骨细胞、血管生成的变化过程。结果体外复合培养见细胞在材料上生长、分化、增殖良好,细胞分泌大量的细胞外基质,置入体内后成骨良好,形成大量的血管;12周后材料被吸收,与周围组织无明显界限。单纯材料中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生,其周围多为成纤维细胞,无成骨细胞。结论小肠黏膜下层作为以骨髓基质干细胞为种子细胞的支架材料,有利于骨的再生和血管化形成,是一种良好的骨组织工程支架材料。     

组织工程骨膜成骨的构建及血管化超微结构的观察

目的 用组织工程方法构建组织工程骨,从超微结构观察成骨过程中成骨细胞、血管再生的变化,探讨小肠黏膜下层作为组织工程骨支架材料促进组织工程骨血管化的优越性.方法 应用密度梯度离心法体外分离、培养骨髓基质干细胞,并将成骨诱导骨髓基质干细胞与小肠黏膜下层复合培养2周.未复合细胞的单纯材料作为空白对照.将复合培养细胞与单纯材料分别植入无胸腺裸鼠皮下,扫描和透射电镜观察植入前和植入后4、8、12周成骨细胞、血管生成的变化过程.结果 体外复合培养见细胞在材料上生长、分化、增殖良好,细胞分泌大量的细胞外基质,置入体内后成骨良好,形成大量的血管;12周后材料被吸收,与周围组织无明显界限.单纯材料中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生,其周围多为成纤维细胞,无成骨细胞.结论 小肠黏膜下层作为以骨髓基质干细胞为种子细胞的支架材料,有利于骨的再生和血管化形成,是一种良好的骨组织工程支架材料.     

骨血管生成机制与功能的研究进展

骨骼是高度血管化的组织,依赖于血管和骨细胞之间的密切关系,以维持骨骼完整性。因此,血管生成在骨骼发育、修复和重塑中起关键作用。骨血管是为骨细胞传递氧、营养素、激素、神经递质和生长因子等的主要通道,骨血管还参与协调造血过程。骨毛细血管可以区分出两种亚型,包括位于干骺端的H型和在骨干的骨髓腔中形成毛细管网的L型。已有研究表明,血管生成和骨形成的过程是偶联的,这其中涉及多种细胞因子、信号通路及microRNA 的参与。该研究回顾关于骨血管的结构、功能和相关调节因素的最新数据,特别强调血管生成和血管功能在骨发育和再生中的作用及其在骨折愈合和骨组织工程中的应用。     

EPCs促血管化组织工程骨修复大段骨缺损的早期组织学评价

目的 评价血管内皮祖细胞(EPCs)促血管化组织工程骨修复大段骨缺损的早期组织学结果.方法 将来源于自体骨髓的EPCs与经成骨诱导的骨髓间充质干细胞(BMSCs)及脱钙骨基质(DBM)共同构建的促血管化组织工程骨修复兔桡骨大段骨缺损,通过光镜、扫描电镜、透射电镜等方法观察术后2、4周时骨缺损区的组织学改变.结果 实验组(EPCs+BMSCs+DBM)软骨细胞和成骨细胞数量更多,功能更活跃,骨小梁更成熟,并可见较多梭形的血管内皮细胞,新生血管更丰富.结论 EPCs促血管化组织工程骨能在骨愈合早期促进新生血管形成,并进一步促进成骨,加速骨愈合.     

自体内皮祖细胞促进组织工程骨血管化的体内外实验研究

目的：探讨自体内皮祖细胞（EPCs）在体内、外促进组织工程骨血管化的能力。方法将兔自体外周血 EPCs 及骨髓间充质干细胞（BMSCs）按联合培养时细胞增殖率最大时配比（EPCs ∶ BMSCs ＝1∶2）体外培养（联合培养组）,在体外采用实时定量 PCR 方法检测成骨相关细胞因子 Osteonectin 、Osteopotin 、Col-1及成血管相关细胞因子血管内皮生长因子（VEGF）表达,于培养3、7、14 d 观察表达量的变化并与单纯 EPCs 及 BMSCs 组比较;将单纯 EPCs 、BMSCs 及联合培养组的组织工程骨移植到兔四肢肌袋内,于移植后2、4、8周观察组织工程骨生长情况,同时制成组织切片行 CD34、CD105、ZO-1免疫组织化学染色,采用 Im-age-Pro plus 6．0图像分析软件,测量光密度值,比较3组工程骨表达量变化。结果3、7、14 d Osteonectin 、Osteopotin 、Col-1、VEGF 各组表达均逐渐增高,其中联合培养组增高最明显,且各时间点表达量最高（P＜0．01）;2、4、8周兔四肢肌袋内的组织工程骨中联合培养组细胞复合的工程骨随时间延长成骨增加最明显,新生血管长入最多,免疫组织化学显示 CD34、CD105、ZO-1表达最明显（P＜0．01）。结论自体 EPCs 与 BMSCs 相互作用,在体内、体外均可促进组织工程骨血管化。     

间充质干细胞与其诱导血管内皮细胞联合种植构筑血管化组织工程骨修复兔大段骨缺损

目的 研究间充质干细胞(MSC)与其诱导的血管内皮细胞(EC)联合种植于多孔β-磷酸三钙(β-TCP)构筑血管化组织工程骨修复大段骨缺损的作用.方法 制备兔双侧尺骨1.5 cm骨缺损共64侧,分4组修复(n=16),A空白未治疗组,B单纯材料组(植入β-TCP),C组织工程骨组(植入MSC+β-TCP),D血管化组织工程骨组(植入MSC+EC+β-TCP),各组交叉配对.术后4、8、12、16周行x线片、放射性核素骨显像、大体解剖、组织切片、生物力学等检查,观察各组骨缺损修复效能及移植物血管化情况.结果 D血管化组织工程骨组完美修复骨缺损,且修复效能及血管化情况优于C组织工程骨组,C组织工程骨组优于B单纯材料组,A空白组未能修复骨缺损.各组结果差异有统计学意义(均P＜0.05).结论 MSC与其诱导EC联合种植构筑的血管化组织工程骨能促进成骨过程和新生骨的血管化,显著提高组织工程骨修复大段骨缺损的能力.     

β-磷酸三钙预构中心血管化人工骨的实验研究

目的：观察β-磷酸三钙构建中心血管化人工骨的效果,探索人工骨血管化机制及血管植入的可行性。方法：将兔的腰背动脉解剖分离形成血管束,实验组将血管束植入人工骨侧槽内,并用自体微小颗粒骨填满,埋入背阔肌肌袋内,对侧不植入血管作为对照。术后4、8、12周行螺旋CT、X线和组织学检查。结果：实验组人工骨形成类似滋养孔的结构,有大量新生血管自中央向四周生长,4周时开始出现新生骨,12周新生骨更趋于成熟。对照组有血管自周围长入,新生骨少且不成熟。术后4周,实验组和对照组CT值、X线及组织学评分比较,差异无统计学意义;术后8、12周,实验组和对照组CT值、X线及组织学评分比较差异有统计学意义（P＜0.05）。结论：血管植入人工骨可显著促进人工骨血管化,该方法可作为构建血管化骨模型。     

骨髓间充质干细胞

骨髓间充质干细胞是一群均一的细胞，具有自身的增殖特征及组织化学特征．它在适宜的微环境中能分化为成骨细胞、软骨细胞、肌腱细胞、脂肪细胞和星状神经细胞等，它易于分离、扩增，易于外源基因导入表达，有望成为细胞治疗和基因治疗的新型靶细胞，具有广阔的应用前景。     

骨髓间充质干细胞的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem ceus，BMSCs)是骨髓中除了造血干细胞之外的另一类干细胞，目前常用的培养方法有全骨髓培养法和密度梯度离心法，但是还没有特异性的鉴定指标。BMSCs具有成骨、软骨、神经细胞等多种组织系统分化的潜能，即具有可塑性，但这种可塑性仍存在很多争议。     

人骨髓干细胞分离及其向神经细胞诱导分化的实验研究

目的研究骨髓间充质细胞向神经样细胞诱导分化的能力,探讨利用其治疗神经损伤疾病的可行性。方法采用直接分离培养法从人骨髓中分离培养骨髓间充质干细胞,流式细胞术对其细胞特性进行鉴定,化学诱导法诱导其向神经样细胞分化,免疫组化技术验证诱导细胞特性。结果成功获得骨髓间充质干细胞,免疫表型鉴定结果为CD73、CD90、CD105表达阳性,CD14、CD34、CD45表达阴性;免疫组化染色显示诱导分化的细胞表达神经前体细胞标志物Nestin、GFAP和成熟神经元标志物NSE等。结论骨髓间充质细胞在特定诱导因子作用下能向神经细胞表型转化,并能稳定表达神经细胞因子,可以作为神经损伤疾病组织工程的种子细胞来源。     

深冻同种异体骨移植联合骨髓单核细胞移植治疗骨肿瘤性骨缺损

目的：评价骨肿瘤病变切除后应用深低温冷冻同种异体骨移植联合自体骨髓单核细胞移植修复骨缺损的治疗效果;方法：回顾性分析2004年1月至2009年1月在我院骨科骨肿瘤病变的124例患者,其中采用同种异体骨联合自体骨髓单核细胞移植植骨61例（联合骨髓单核细胞移植组）;单纯同种异体骨植骨63例（单纯植骨组）;结果：联合骨髓单核细胞移植组移植骨界限模糊时间和消失时间均短于单纯植骨组。术后6、12、24个月时联合骨髓单核细胞移植组骨密度明显高于单纯植骨组。结论：同种异体骨联合自体骨髓单核细胞移植,组织抗原性减弱,能明显促进骨融合和骨缺损的愈合。     

小鼠骨髓前体细胞来源的树突状细胞超微结构

无菌制备BALB／c小鼠骨髓细胞，按常规方法分离纯化出树突状细胞(DCs)，采用GM-CSF和IL-4诱导后，以凋亡肿瘤细胞负载未成熟DCs，再分别加入mCD40L-CHO细胞和TNF-α继续培养48h，按常规方法分别制备各发育阶段DCs的超薄切片。用透射电镜观察小鼠DCs在不同发育阶段的超微结构特征，并比较凋亡肿瘤细胞负载的小鼠DCs被CD40L和TNF-α刺激后超微结构的差别。实验结果证实DCs在分化发育成熟中存在异质性；DCs可通过吞噬凋亡的肿瘤细胞负载抗原；CD40配基化对DCs的分化成熟作用优于TNF-α。     

骨髓基质细胞向神经细胞诱导分化的研究进展

骨髓基质细胞(BMSCs)作为一种成体干细胞,具有一定的自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。在适宜的条件下,可以诱导分化为神经样细胞。骨髓基质细胞来源方便,取材较容易,体外培养和扩增的技术条件简便,具有向神经系细胞分化的潜能,可以考虑作为细胞移植治疗的种子细胞。     

Effects of Hemorrhagic Fever Renal Syndrome Virus on Human Bone Marrow Cells Virus on Human Bone marrow Cells

The effects of hemorrhagic fever renal syndrome(HFRS)viruson bone marrow cells are discussed in this paper.Viral antigenicfluorescence in immature marrow cells,especially in megakaryocy-tes,was found in 34 of 45 patients with HFRS by means of IFAand FA.The suspension of marrow cells of 10 patients with HFRSwas inoculated into a flask with Vero-E_6 cells.The strains of HFRSvirus were isolated.Constructural abnormality of bone marrow cellsand virus-like particles were observed in dilated channel of roughendoplasmic reticulum and Golgi apparatus by electron microscopy.These results suggest that human bone marrow cells are one of targetcells which are attacked by HFRS virus and that the virus multip-lication in bone marrow cells can cause a damage of immature cellsand a severe thromocytopenia.     

骨髓间充质干细胞向软骨细胞诱导分化的研究进展

骨性关节炎是一种以关节软骨进行性退行性变为特征的软骨病变,最终导致关节不可逆功能障碍。应用骨髓间充质干细胞体外诱导分化成有活性的软骨细胞,通过复合支架材料移植到软骨缺损区,是治疗骨性关节炎的一种微创和有效的治疗方式,作为骨组织工程领域研究重点,目前主要研究的方向包括细胞因子、信号间的传导通路、物理影响因素及支架材料的构建等方面。     

骨髓间充质干细胞抑制外周血单核细胞向树突状细胞分化

目的:探讨骨髓间充质干细胞(MSC)对单核细胞分化为树突状细胞(DC)的影响。方法:将分离培养的MSC与单核细胞共培养,加入DC分化诱导因子GM-CSF和IL-4(MSC+-DC),并以培养分化体系中无MSC存在的作为阳性对照(MSC--DC)。6d后收集悬浮细胞并用TNF-α诱导成熟48h。分别用流式细胞术、混合淋巴细胞反应及扫描电子显微镜检测细胞的表型、免疫功能及细胞形态。结果:同阳性对照DC相比,与MSC共培养得到的细胞上DC相关分子的表达明显较低,包括CD80,CD86,CD1a,CD83;而CD14分子则持续性高表达;与MSC共培养的细胞刺激异基因T淋巴细胞增殖的能力亦显著降低。形态学上,细胞胞体小,胞质突起不明显甚至缺如。结论:MSC抑制单核细胞向DC分化和成熟。