换液频率对关节软骨体外保存效果的影响

探索组织培养法保存关节软骨方案中换液频率对于软骨体外保存效果的影响,为寻找最佳的骨软骨移植物保存方案提供实验依据。在猪膝关节股骨髁负重区取圆柱状骨软骨块60枚,随机分为3组:A组(不换液);B组(每7 d换液);C组(每2 d换液)。保存28 d后检测软骨细胞存活率、组织学(番红O染色)和生物力学性能(杨氏模量)。结果显示,第28 d时,各组软骨细胞存活率均出现降低,C组优于A组和B组(P0.05);C组蛋白多糖含量高于A组和B组(P0.05);C组杨氏模量高于A组和B组(P0.05)。表明组织培养法保存关节软骨时,每2 d更换一次保存液的保存方案最优。提高换液频率可以维持保存液中的营养成分,为体外软骨细胞的代谢提供更充足的营养,提高关节软骨的体外保存效果。     

骨性关节炎对膝关节软骨力学性质影响的实验研究

目的 研究正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的生物力学性质,为临床提供生物力学参数。方法 取正常和病变的膝关节软骨在ShimadzuAUTOGRAPH电子万能试验机上进行一维拉伸实验。结果 得出了关节软骨最大载荷、伸长比、应力、应变等数据;用最小二乘法处理应力鄄应变数据,得出了其应力鄄应变关系表达式,拟合出了应力鄄应变曲线。结论 病变组各项力学性质指标均明显低于正常组。     

异体软骨组织移植物的体外液体保存

背景：由于关节软骨无神经和血管,其营养主要来源于滑液和滑膜血管的渗透作用,自身修复能力有限,因而如何更好的修复关节软骨损伤成为亟待解决的医学难题。 目的：回顾近年来关于软骨损伤修复方法以及异体软骨体外保存方法的文献研究,找到适合异体软骨组织体外保存的最佳保存条件以及培养液介质成分,从而提高异体软骨组织体外保存效果。 方法：计算机检索PubMed数据库和中国期刊全文数据库(CNKI)于1990年1月至2013年2月有关异体软骨组织移植物体外液体保存方法的研究,检索关键词分别为“Osteochondral allograft; tissue culture; chondrocyte survival rate;in vitro”和“关节软骨;异体移植;液体保存”,排除发表时间较早或重复研究。 结果与结论：目前主要有2种方法体外保存异体骨软骨。低温冷冻保存法保存后的软骨细胞存活率降低明显,影响移植效果,因此临床应用较少。液体保存法能够提高细胞成活率,保持组织活性,但保存时间不长,不能广泛应用。学者们又进一步改良液体培养环境以及培养液成分,延长了软骨组织体外保存时间,提高了软骨组织保存效果。     

体外组织培养法保存关节软骨的研究进展

正同种异体软骨移植是成功治疗大面积关节软骨缺损的一种选择。大量研究报道,异体骨软骨移植后软骨移植物的存活率较高,10年存活率在71%~85%之间,15年存活率高达74%,20年存活率可以达到66%~([1])。相对于关节置换手术,同种异体软骨移植术后的患者恢复快、效果好。运动人群中88%的病人可重新运动,其中79%的病人可以恢复到受伤前的运动水平~([2])。总体来说,同种异体骨软骨移植治疗已经取得很好的效果。然而,在保存期间软骨细胞生物活性的降低限制了同种异体软骨移植的应用。有研究发现     

关节软骨体外构建力学环境的研究进展

很多物理因素都影响软骨组织的生长和发育,其中力学因素起主要作用。软骨的生长、发育是力学调控的适应过程。当前采用多种力学条件应用于软骨生物反应器,如流体剪应力、液体压力、直接压缩等,或其中部分组合,但这些条件还没有构建出与活体软骨结构-功能相匹配的人工软骨。如果一种载荷能适合构建软骨,那么这种载荷首先能保证培养物内部信号分子、营养和废物的有效运输;其次,能对支架内种子细胞特定的力学刺激;第三,能促进培养物结构-功能的发展。本文回顾、分析当前多种力学条件的作用效果,其中流体剪应力、液体压力、拉伸、直接压缩或变形剪应力都是软骨受力状态的部分体现。作者认为滚压载荷是软骨培养的合适力学环境,它是当前多种力学条件的一个综合指标,对软骨培养物可以形成纵向的动态压缩和横向的动态变形剪应力,并且有利于细胞新陈代谢物质的运输,因此,滚压环境可能是人工软骨结构-功能构建的发展方向。     

力学刺激对体外培养成肌细胞作用机制的研究进展

在体组织通常处于复杂的生长环境,其中力学刺激的作用极大地影响着组织的形态结构和功能。力学拉伸是维持细胞生存和生长的重要细胞外刺激,它能够     

力学刺激对巨噬细胞极性的影响

目的 探讨力学刺激对巨噬细胞极性的影响。方法 使用不同幅度、时间张应变刺激RAW264.7细胞,CCK-8试剂检测细胞活性以明确使用的力学刺激参数。将RAW264.7细胞诱导为M1型巨噬细胞,并施加10%幅度、2 Hz张应变。使用CCK-8、流式细胞仪检测张应变对细胞活性、凋亡的影响。运用实时荧光定量聚合酶链反应仪（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）检测张应变对M1型巨噬细胞炎症相关基因表达量的影响。结果 在刺激3 h后,15%和20%幅度、2 Hz张应变会显著抑制细胞活性（P＜0.05）,而10%幅度、2 Hz张应变不会对RAW264.7活性产生抑制作用（P＞0.05）。10%幅度、2 Hz张应变对M1型巨噬细胞凋亡、活性无显著影响（P＞0.05）。10%幅度、2 Hz张应变可以显著抑制M1型巨噬细胞炎症相关因子白细胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）的表达（P＜0.05）。结论 10%幅度、2 Hz力学刺激可抑制M1型巨噬细胞,促使其向M2型转化。力学刺激可能成为炎症相关疾病的一种治疗手段。     

富血小板凝胶促软骨细胞增殖的体外实验研究

目的：利用二次离心法制备富血小板凝胶,将其与软骨细胞复合,观察软骨细胞增殖与表达,为组织工程软骨构建提供良好支架材料。方法将兔静脉血使用二次离心法制备富血小板血浆,检测其中多种生长因子浓度,并与分离培养的兔软骨细胞混合后以激活剂激活,培养并以MTT法观察软骨细胞增殖情况,使用realtime-PCR方法检测软骨细胞蛋白聚糖、Ⅱ型胶原和SOX-9基因表达,并与普通培养软骨细胞比较,明确富血小板凝胶与软骨细胞混合后软骨细胞增殖表达情况。结果富血小板凝胶萃取液中PDGF-AB、TGF-β1、IGF-1、VEGF生长因子浓度明显高于全血(P<0.05)。富血小板凝胶与软骨细胞复合培养,软骨细胞增殖速度明显高于普通培养软骨细胞(P<0.05)。培养7 d后检测软骨细胞中蛋白聚糖、Ⅱ型胶原和SOX-9基因表达明显高于普通软骨细胞(P<0.05)。结论富血小板凝胶与软骨细胞共培养,可明显促进软骨细胞增殖和表达,是优良的组织工程软骨构建方案。     

生物反应器中的力学刺激促进组织工程软骨再生

BACKGROUND: Cartilage tissue engineering has been widely used to achieve cartilage regeneration in vitro and repair cartilage defects. Tissue-engineered cartilage mainly consists of chondrocytes, cartilage scaffold and in vitro environment. OBJECTIVE: To mimic the environment of articular cartilage development in vivo, in order to increase the bionic features of tissue-engineered cartilage scaffold and effectiveness of cartilage repair. METHODS: Knee joint chondrocytes were isolated from New Zealand white rabbits, 2 months old, and expanded in vitro. The chondrocytes at passage 2 were seeded onto a scaffold of articular cartilage extracellular matrix in the concentration of 1×106/L to prepare cell-scaffold composites. Cell-scaffold composites were cultivated in an Instron bioreactor with mechanical compression (1 Hz, 3 hours per day, 10% compression) as experimental group for 7, 14, 24, 28 days or cultured statically for 1 day as control group. RESULTS AND CONCLUSION: Morphological observations demonstrated that the thickness, elastic modulus and maximum load of the composite in the experimental group were significantly higher than those in the control group, which were positively related to time (P < 0.05). Histological staining showed the proliferation of chondrocytes, formation of cartilage lacuna and synthesis of proteoglycan in the experimental group through hematoxylin-eosin staining and safranin-O staining, which were increased gradually with mechanical stimulation time. These results were consistent with the findings of proteoglycan kit. Real-time quantitative PCR revealed that mRNA expressions of collagen type I and collagen type II were significantly higher in the experimental group than the control group (P < 0.05). The experimental group showed the highest mRNA expression of collagen type I and collagen type II at 21 and 28 days of mechanical stimulation, respectively (P < 0.05). With the mechanical stimulation of bioreactor, the cell-scaffold composite can produce more extracellular matrix, such as collagen and proteoglycan, strengthen the mechanical properties to be more coincident with the in vivo environment of cartilage development, and increase the bionic features. With the progress of tissue engineering, the clinical bioregeneration of damaged cartilage will be achieved.   中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

仿生活性人工软骨的体外构建及其异位成软骨分化实验研究

应用先进快速成形技术(RP)制备32枚粒度均匀(尺寸均为4mm×4mm×4mm)的聚乳酸-聚羟乙酸(PLGA)人工载体,该载体经I型胶原表面修饰后均分为A、B两组。A组载体复合人骨形态发生蛋白-2基因转染(rAAV-hBM P-2)的兔骨髓基质细胞(M SC s,2×104个细胞/枚);B组每枚载体复合等量、同代次、未基因转染M SC s。体外培养第5 d,从两组各取12枚细胞-载体复合物植入裸鼠皮下,术后30 d取材观察。结果发现rAAV-hBM P-2转染的M SC s成功表达目的基因。RP制备的PLGA载体具有良好的空间结构,大孔及材料表面微孔孔径分别为300μm和3~5μm。体外培养3~5 d,两组载体均复合生长着大量种子细胞。皮下埋植30 d,A组植入物形成较为典型的软骨细胞及基质,II型胶原蛋白表达阳性;同期B组植入物无软骨组织形成。A组聚酯材料面积百分率显著低于B组(P<0.01)。结果表明RP结合载体材料表面修饰,能制备出兼具理想孔隙结构和良好生物相容性的组织工程支架载体,该载体高效复合rAAV-hBM P-2转染的M SC s为组织工程软骨构建创造有利条件。     

力学刺激调控骨髓间充质细胞向软骨的分化

BACKGROUND:Bone marrow mesenchymal cells are ideal seed cells for tissue engineering and cell therapy. We are seeking to improve the cartilage repair strategy based on bone marrow mesenchymal cells in vitro by use of natural mechanical transfer pathways. OBJECTIVE:To analyze the mechanical factors affecting the fate of bone marrow mesenchymal cells and utilize the mechanical strategy to induce chondrogenesis. METHODS:The first author retrieved the literature in CNKI, PubMed, Medline and Elsevier databases (1985-2015) with the key words of “mechanical regulation, bone marrow mesenchymal cells, bone marrow mesenchymal stem cells, chondrogenic differentiation, cartilage differentiation”. RESULTS AND CONCLUSION:Herein, we summarize some latest research results on the mechanical stimulus-induced chondrogenic differentiation of bone marrow mesenchymal cells, discuss the effects of different mechanical stimulations on the chondrogenic differentiation of bone marrow mesenchymal cells, as well as summarize the biological mechanism and signal pathways of the cells in response to mechanical stimulations in the process of chondrogenic differentiation. At last, this paper points out the future prospects of the key problems in this field, such as cartilage regeneration and repair strategy based on chondrogenic differentiation of bone marrow mesenchymal cells under mechanical stimulation.     

力学应变对体外培养动物细胞的影响

介绍了生物力学领域中细胞生长、增殖与分泌方面的实验研究进展.着重介绍了基底加载实验中不同环境对细胞分裂与增殖的作用;力学载荷对细胞黏附及生长的影响;力学应变对体外培养成骨细胞增殖与分泌的影响;流体环境对细胞生长增殖的作用.     

骨性关节炎对膝关节软骨粘弹性影响实验研究

研究了正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的粘弹性力学性质.对正常和病态膝关节软骨进行一维拉伸应力松弛、蠕变实验,得出了应力松弛、蠕变实验数据和曲线,以回归分析的方法处理应力松弛、蠕变实验数据,得出了归一化应力松弛函数、归一化蠕变函数表达式.以冯元桢教授的准线性理论得出了正常组和病态组膝关节软骨松弛函数表达式,并对实验结果进行了分析讨论.     

成肌细胞体外培养-力学刺激模型与周期性张应力的影响

背景：内质网应激参与多种疾病的发生发展过程,如动脉粥样硬化、糖尿病、阿尔茨海默病,GRP78是内质网应激的标志蛋白,GRP78的表达水平反映内质网应激的程度。目的：研究周期性张应力对L6大鼠成肌细胞GRP78表达的影响,以明确周期性张应力与内质网应激的关系。方法：在成功构建L6大鼠成肌细胞体外培养力学刺激模型的基础上,采用RT-PCR和Western blot法分析周期性张应力对GRP78 mRNA和蛋白表达的影响。加力组分别给予 1,6,12,24 h的力学刺激,加载频率为10 cycles/min,拉伸变形幅度为15%。对照组与实验组在同时种板,不给予力刺激。结果与结论：GRP78 mRNA随着加力时间的延长呈一致上升趋势,与对照组相比,差异均有显著性意义(P < 0.05);GRP78蛋白在加力1 h后,蛋白表达量开始升高,加力6 h后蛋白表达量显著升高,到24 h达到峰值,与对照组相比,差异均有显著性意义(P < 0.05)。由以上结果得出,在一定时间范围内,周期性张应力可引起内质网应激,并且随着时间的延长逐渐增强;持续的应力刺激,可引起严重的内质网应激导致成肌细胞凋亡。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

细胞力学机械刺激对牙髓干细胞的影响

文题释义：牙髓干细胞：通过GRONTHOS等对牙髓细胞的研究,发现一种具有与间充质干细胞相似免疫表型和形成矿化结节能力的细胞,称为牙髓干细胞,具有自我更新、多向分化和较强的克隆能力。细胞力学：研究细胞在力学载荷作用下细胞膜和细胞骨架的变形、弹性常数、黏弹性、黏附力等力学性质,以及机械因素对细胞生长、发育、成熟、增殖、分化、衰老和死亡等的影响及其机制研究,是生物力学的一个前沿领域,也是组织工程学的一个重要组成部分。  摘要背景：力学刺激对于机体内很多器官、组织的发育和损伤修复发挥重要的调控作用。除生物化学因素外,细胞力学等机械因素越来越被认为是影响牙髓干细胞行为和功能的关键调节因素。目的：综述细胞力学刺激对牙髓干细胞生物学行为的作用及影响。方法：通过检索PubMed、Embase、Medline、CNKI数据库,分别以“牙髓干细胞,机械压力,机械张力,剪切力,压应力,细胞增殖,成骨分化”为中文检索词和“human dental pulp stem cells(hDPSCs),mechanical strain,mechanical stretch,mechanical tension,shear stress,cell proliferation,osteogenesis differentiation”为英文检索词进行检索,选取与细胞力学机械刺激参与影响牙髓干细胞增殖、分化的56篇文献进行综述。结果与结论：细胞力学机械刺激是影响细胞增殖、分化、蛋白表达和凋亡的重要生物学因素。牙髓干细胞是牙髓组织中的间充质干细胞,其生物学行为也受到细胞力学机械刺激的影响。细胞力学刺激参与牙髓干细胞的增殖、成牙/成骨分化,并且当牙本质受到流体流动力作用时,会激活其机械感受器来调节并维持牙齿的完整性。介导牙髓干细胞生物学行为的信号通路包括MAPK、Wnt、Akt及BMP-7、Nrf2/HO-1等,通过调控这些信号通路进而对牙髓干细胞增殖及成牙/成骨分化发挥不同程度的促进及抑制作用。ORCID: 0000-0001-6191-6539(李峻青) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

骨骼肌通过力学刺激对骨重建的影响

骨骼与骨骼肌作为运动系统最重要的组织,两者之间存在密切的联系。骨肌单元的概念提出已久,运动产生的力学负荷将两者紧密地联系在一起。骨骼为骨骼肌施力提供力学支撑,而骨骼肌收缩带动机体的运动。在机体运动过程中,骨骼肌充当力学负荷与骨骼之间的中间媒介,并通过内分泌因子以及力学信号调节骨骼的代谢活动,与机体内持续不断的骨重建密切相关,并维持骨骼良好的结构和功能。主要综述近年来骨骼肌通过对骨骼施加力学刺激影响骨重建作用的研究进展,为预防和治疗骨代谢疾病提供新的思路。     

模拟微重力对大鼠关节软骨力学特性的影响

目的基于大鼠尾吊实验,研究模拟微重力对关节软骨组织力学特性的影响。方法通过14 d的尾吊实验建立模拟微重力作用的大鼠模型,获得12块后肢大腿骨关节处软骨样本,运用高频超声测量技术获取大鼠关节软骨特定位置因自由膨胀引起的组织应变,基于三相模型估计软骨组织的轴向弹性模量,并比较尾吊组和对照组大鼠关节软骨的力学特性。结果尾吊组大鼠后肢特定测量位置处软骨厚度的平均值略小于对照组,但差异不显著;尾吊组大鼠特定位置关节软骨组织的平均轴向弹性模量为(5.05±2.98)MPa,小于对照组((6.31±3.37)MPa),两者存在着显著差异(P<0.05)。结论微重力环境会影响关节软骨组织的力学特性,本研究结果为人类长期的太空活动提供参考信息。     

家兔腓肠肌在电刺激下力学行为的实验研究

目的 获得肌肉收缩力学特性与其电生理特性间的实验关系。方法 用肌电仪发出不同波宽、不同强度的脉冲电流，对家兔的胫神经进行刺激，记录其复合动作电位及收缩力。结果 得到了收缩力与各种肌电信号的实验关系曲线。结论收缩力与刺激电流之间呈正相关关系、与复合动作电位幅值(CAMP)之间呈线性关系，且收缩力与肌电积分值之间也呈较好的线性关系。     

早期体内力学刺激促进藻酸钙复合自体软骨细胞修复羊关节负重区软骨缺损的实验研究

目的观察膝关节持续被动活动仪(CPM)体内力学刺激对组织工程软骨修复大动物关节负重区软骨缺损效果的影响。方法研究、设计和制造能够适用于体内力学刺激羊膝关节软骨缺损修复的膝关节连续被动活动仪(CPM);将实验动物(山羊膝关节双髁负重区制造直径6 mm软骨缺损)分为三组:空白组:单纯缺损未植入修复组织;藻酸钙+骨膜+细胞组:藻酸钙复合自体软骨细胞凝胶植入软骨缺损区,自体骨膜覆盖缺损区;藻酸钙+骨膜+细胞+CPM组:藻酸钙复合自体软骨细胞凝胶植入软骨缺损区,自体骨膜覆盖缺损区,术后早期接受CPM锻炼。分别于术后3个月、6个月、12个月(12个月组仅包括CPM力学刺激组)取材,通过修复组织的大体、组织学观察及其评分比较3组软骨修复效果。结果藻酸钙复合软骨细胞能够较好地修复羊负重区关节面软骨缺损,将缺损修复的大体观察、组织学等结果进行单因素统计学分析,发现接受体内CPM力学刺激组效果最好,其修复组织中透明软骨比例最多,其次为藻酸钙+骨膜+细胞组。结论膝关节持续被动活动仪(CPM)体内力学刺激能够促进组织工程软骨修复大动物关节负重区软骨缺损的效果。     

体外反搏对剪切应力影响的实验研究

为了研究体外反搏治疗心肌缺血的机理,本研究从六条开胸犬实时测量颈主动脉、头臂干、胸主动脉等处的血流量,并计算出各处的剪切应力的变化。统计结果表明：体外反搏使剪切应力的平均值、变化范围及变化速度都发生了变化,即增加了血流和剪切应力的脉动性。