辛伐他汀诱导促进骨形成蛋白-7基因修饰的兔间充质干细胞的成骨转化

目的:研究辛伐他汀诱导对骨形成蛋白-7(BMP-7)基因修饰的间充质干细胞(MSCs)增殖和分化表型的影响。方法:将辛伐他汀诱导和未经诱导的兔MSCs分别转导BMP-7基因后,Westernblotting检测转导后细胞BMP-7的表达;通过观察细胞生长以及碱性磷酸酶活性和测定骨钙素含量,分析辛伐他汀诱导对BMP-7基因修饰的MSCs的增殖和分化表型的影响。结果:转导后BMP-7基因在诱导组和未诱导组MSCs中均有表达,诱导组细胞BMP-7表达量、碱性磷酸酶活性和骨钙素含量均比较未诱导组明显增高。结论:转导前辛伐他汀诱导能够促进BMP-7基因修饰的MSCs的成骨转化。     

大鼠骨髓和脂肪来源间充质干细胞的成骨特性比较

背景:尽管骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞均具有向骨和软骨分化潜能,但终究带有各自来源组织的特点,那么是否意味着两者在非基因影响下成骨特性存在一定差异呢?目的:比较大鼠骨髓和脂肪来源的间充质干细胞在体外成骨分化中的特性区别。设计、时间及地点:细胞学体外对照观察,于2007-07/2008-03在中国科学院昆明动物研究所国家级重点实验室完成。材料:6周龄和18周龄SD大鼠各2只,分别用于制备骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞。方法:选取第3代骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞,按5×107L-1接种后各分为2组:诱导组加入含10-8mol/L地塞米松、10mol/Lβ-甘油磷酸、50mg/L维生素C的成骨诱导培养基1.5mL,未诱导组不加入成骨诱导培养基。主要观察指标:碱性磷酸酶染色与茜素红染色结果,碱性磷酸酶和骨钙素定量分析结果。结果:成骨诱导7,14d,经诱导的骨髓基质干细胞和脂肪间充质干细胞呈碱性磷酸酶阳性,有钙结节形成,未诱导组呈阴性。成骨诱导3,7,10d,未诱导组间比较碱性磷酸酶及骨钙素含量均基本相似(P>0.05);与未诱导组比较,脂肪间充质干细胞诱导组碱性磷酸酶及骨钙素含量均明显升高(P<0.05),骨髓间充质干细胞诱导组升高幅度更为显著(P<0.001)。结论:大鼠骨髓来源间充质干细胞体外成骨性能强于脂肪来源间充质干细胞,在骨组织工程种子细胞的选用中应优先考虑前者。     

大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中Hedgehog信号分子的表达

背景:Hedgehog信号通路是一个在胚胎阶段调控多种组织器官发育的重要信号通路,在成骨发育方面具有重要的作用.但Hedgehog信号分子在大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导分化为成骨细胞过程中的作用尚未清楚.目的:体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞向成骨分化,检测Hedgehog信号分子在成骨诱导分化过程中的变化.方法:从大鼠骨髓中分离得到骨髓间充质干细胞,进行地塞米松成骨诱导,通过免疫组化方法鉴定成骨的情况,Western Blot方法检测 Hedgehog信号分子SHH和IHH在骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的表达.结果与结论:成功分离得到骨髓间充质干细胞,地塞米松诱导培养7,14,21 d 后,Ⅰ型胶原的表达量逐渐增加;在诱导成骨分化过程中,SHH蛋白表达升高,诱导组的表达明显高于未诱导组的表达(P < 0.05),而IHH蛋白的表达降低,诱导组的表达明显低于未诱导组的表达(P < 0.05).结果提示,Hedgehog信号分子参与地塞米松诱导骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞的过程,且SHH和IHH在间充质干细胞诱导成骨过程中的作用有差异.     

骨形态发生蛋白2和7共转染骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:骨形态发生蛋白最主要的作用是诱导骨形成,但因提取困难、代谢速度快、难以准确控制其使用浓度、价格昂贵等限制了其在体外和体内相关研究中的应用。目的:构建含特异细胞生长因子基因骨形态发生蛋白2,7的腺病毒载体,观察骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白7基因共转染对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的促进作用。方法:将全骨髓贴壁法分离得到兔骨髓间充质干细胞传至第3代,分为5组,空白组和常规诱导组分别以常规培养基和成骨诱导分化培养基培养;骨形态发生蛋白2,7腺病毒转染组:分别单独以骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白7腺病毒进行转染;联合转染组:以2种骨形态发生蛋白腺病毒联合转染。结果与结论:转染第7天,联合转染组成骨相关基因Runx-2、Osx、Ⅰ型胶原和碱性磷酸酶mRNA表达均较其他各组增高(P<0.05);骨形态发生蛋白2,7腺病毒转染组上述指标较空白组和常规诱导组增高(P<0.05)。转染第14天,联合转染组4个指标均较其他各组明显增高(P<0.05);同时,4个指标表达均高于第7天(P<0.05)。病毒转染后第7天,联合转染组Ⅰ型胶原和骨钙素蛋白表达均较其他组明显增高(P<0.05)。提示对骨髓间充质干细胞进行骨形态发生蛋白2腺病毒和骨形态发生蛋白7腺病毒共转染后,较单基因转染和成骨诱导液诱导更能促进成骨相关基因和蛋白的表达。     

人骨形态发生蛋白2基因重组腺病毒表达载体转染兔骨髓间充质干细胞

背景：采用GatewayTM技术构建腺病毒载体,显著弥补了外源性细胞因子局部应用的缺陷。目的：观察人骨形态发生蛋白2重组腺病毒表达载体（Ad-BMP-2/GFP）转染兔骨髓间充质干细胞后骨形态发生蛋白2的表达情况。方法：密度梯度离心联合贴壁培养法,分离、培养、纯化兔骨髓间充质干细胞;GatewayTM技术构建的Ad-BMP-2/GFP腺病毒载体转染兔骨髓间充质干细胞。结果与结论：RT-PCR检测转染诱导后的细胞表达成骨细胞特异性产物骨钙素;转染后兔骨髓间充质干细胞在mRNA水平和蛋白水平均有人骨形态发生蛋白2的表达。结果表明构建的Ad-BMP-2/GFP可高效转染兔骨髓间充质干细胞,骨形态发生蛋白2在细胞中能高效表达。     

富血小板血浆诱导犬骨髓间充质干细胞的体外成骨

背景:富血小板血浆中含有大量骨再生所需的生长因子,且各生长因子的比例是机体自身形成的,具有良好的协同作用.目的:探讨富血小板血浆体外诱导犬骨髓间充质干细胞成骨的效果.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2007-06/2008-02在中南大学湘雅医院中心实验室完成.材料:健康12月龄雄性比格犬,由中南大学湘雅医学院实验动物部提供.方法:收集第3代犬骨髓间充质干细胞,分为4组:对照组加入标准培养基;成骨诱导培养基组向培养板孔内加入含胎牛血清、地塞米松、β-甘油磷酸钠、维生素C的高糖DMEM培养基;富血小板血浆组根据预实验结果,向培养板内加入含体积分数为6.25%富血小板血浆的低糖DMEM培养基;联合组向培养板内加入含地塞米松、β-甘油磷酸钠、维生素C、体积分数为6.25%富血小板血浆的高糖DMEM培养基.主要观察指标:细胞内碱性磷酸酶活性,免疫细胞化学染色检测I型胶原的表达,改进Yon Kossa染色标记钙结节形成情况,RT-PCR检测诱导后骨钙素mRNA的表达.结果:各组碱性磷酸酶活性均随诱导时间的延长而逐渐增高,联合组升高幅度最为明显(P<0.05).诱导7,14 d后,成骨诱导培养基组、联合组I型胶原均呈阳性表达,富血小板血浆组、对照组I型胶原始终呈阴性表达.诱导14 d后,成骨诱导培养基组、联合组可见卵圆形钙结节.诱导7,14 d后,对照组与富血小板血浆组之间骨钙素mRNA表达水平无明显差异(P>0.05),此2组骨钙素mRNA表达水平均明显低于成骨诱导培养基组、联合组(P<0.05);成骨诱导培养基组骨钙素mRNA表达水平明显低于联合组(P<0.05).结论:经成骨条件培养基诱导培养的骨髓基质干细胞,富血小板血浆能在体外显著诱导其成骨指标的表达.     

人骨形态发生蛋白2基因修饰自体骨髓间充质干细胞移植促进兔下颌骨牵张成骨实验的组织形态学观察

背景:如何提高牵张成骨过程中新骨形成的速度和质量,缩短牵张成骨治疗时间,减少并发症的发生是目前该领域的研究热点。目的:观察人骨形态发生蛋白2基因修饰自体骨髓间充质干细胞移植对兔下颌骨牵张成骨新骨形成的促进作用。方法:36只新西兰白兔随机摸球法分为3组。建立牵张成骨动物模型,在固定期第2天,实验组于牵张间隙注射人骨形态发生蛋白2基因修饰的自体骨髓间充质干细胞;对照组注射等量自体骨髓间充质干细胞;空白组注射等量生理盐水。结果与结论:在固定期2周及6周实验组牵张区骨小梁形成质量明显好于对照组和空白组。证实骨形态发生蛋白2基因修饰的自体骨髓间充质干细胞移植能有效促进兔下颌骨牵张成骨新骨形成。     

体外构建腺病毒介导骨形态发生蛋白2基因转染骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石的植骨材料

背景:随着组织工程和基因工程技术迅速发展,基因增强的组织工程骨为临床治疗骨缺损带来美好的前景.目的:观察经腺病毒介导的人骨形态发生蛋白2表达载体(Ad-BMP-2)转染后的兔骨髓间充质干细胞在纳米羟基磷灰石植骨材料上的黏附、增殖及骨形态发生蛋白2的表达情况.方法:用Ad-BMP-2转染兔骨髓间充质干细胞,免疫组化、蛋白印迹法检测转染后细胞内骨形态发生蛋白2的表达情况.将转染48 h的细胞均匀接种到纳米羟基磷灰石植骨材料上,扫描电镜观察细胞黏附状况,并采用MTT比色法测定骨髓间充质干细胞的增殖情况;消化收集黏附植骨材料上第3,5,7天的细胞,蛋白印迹检测黏附材料上细胞骨形态发生蛋白2的表达.结果与结论:转染后,骨髓间充质干细胞内骨形态发生蛋白2有高表达;扫描电镜见转染细胞在纳米羟基磷灰石材料孔隙周围及孔隙内黏附生长良好并大量增殖,MTT分析结果显示,纳米羟基磷灰石对骨髓间充质于细胞的体外增殖无抑制作用,复合后骨形态发生蛋白2有较高表达.结果表明经Ad-BMP-2转染后的骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石植骨材料生物相容性好,细胞在材料上能稳定长效地分泌骨形态发生蛋白2.     

人骨形成蛋白4基因腺相关病毒及绿色荧光蛋白基因腺相关病毒体外诱导成骨的比较

背景:由于骨形成蛋白的释放速度与新骨生长速度不匹配,单纯应用骨形成蛋白的效果尚不理想,因此,应有合适的载体来调节骨形成蛋白的释放速度.目的:观察重组人骨形成蛋白4基因腺相关病毒及绿色荧光蛋白基因腺相关病毒诱导兔骨髓间充质干细胞向成骨方向分化的作用.方法:全骨髓法培养兔骨髓间充质干细胞,分别应用人骨形态形成蛋白4基因腺相关病毒载体及绿色荧光蛋白基因腺相关病毒转染兔骨髓间充质干细胞,设定感染复数值为5×104,观察两组细胞形态改变,分别行碱性磷酸酶染色、Von Kossa染色、茜素红染色及碱性磷酸酶含量测定,比较两组成骨活性差异.结果与结论:人骨形态形成蛋白4基因腺相关病毒组转染骨髓间充质干细胞后,细胞形态呈现典型的成骨改变,碱性磷酸酶染色及Von Kossa染色、茜素红染色均出现成骨的特征性改变.绿色荧光蛋白基因腺相关病毒组未观察到上述改变.人骨形态形成蛋白4基因腺相关病毒组碱性磷酸酶含量高于绿色荧光蛋白基因腺相关病毒组(P<0.01).提示人骨形态形成蛋白4基因腺相关病毒转染骨髓间充质干细胞后,骨髓间充质干细胞表现出更加明显的成骨活性改变.     

骨髓间充质干细胞成骨分化中血管内皮生长因子和骨形态发生蛋白2的表达☆

背景:有研究表明血管内皮生长因子可促进内皮细胞增殖、分化和迁移,而骨髓间充质干细胞经诱导分化后细胞自身的血管内皮细胞生长因子及骨形态发生蛋白2如何表达,却鲜见报道. 目的:观察兔骨髓间充质干细胞成骨诱导分化过程中血管内皮细胞生长因子和骨形态发生蛋白2的表达. 方法:取第3代新西兰大白兔骨髓间充质干细胞,1 d后将细胞分为两组:对照组不更换培养基;诱导组加入成骨诱导培养基进行成骨诱导,流式细胞仪检测其表面抗原.RT-PCR和Western-Blot检测细胞成骨分化过程中血管内皮细胞生长因子和骨形态发生蛋白2的表达. 结果与结论:兔骨髓间充质干细胞成骨诱导后,细胞形态由长梭形逐渐变为短梭形,多角形,最后成集落层叠生长;在诱导过程中,碱性磷酸酶活性逐渐增高,与对照组比较有显著性差异(P<0.05);诱导7 d时Ⅰ型胶原免疫细胞化学染色、14时骨钙素免疫细胞化学染色、21 d时钙化结节染色阳性;RT-PCR和Western-Blot结果显示两组均有骨形态发生蛋白2和血管内皮细胞生长因子表达,诱导后第7,14,21天表达比较,差异有显著性意义(P<0.05),第7天,两者表达最强.说明兔骨髓间充质干细胞分离、提取操作简便易行,且有较强的生长增殖能力,可诱导分化为成骨细胞.其在成骨诱导过程中,骨形态发生蛋白2和血管内皮生长因子表达均先增强后减弱,血管内皮细胞生长因子表达可能对血管生成有促进作用.     

骨组织工程中细胞因子基因修饰种子细胞来源研究:转染后骨形态发生蛋白-3成纤维细胞株的稳定表达

背景骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是诱导和促进种子细胞向骨细胞方向转化的最重要的细胞因子之一.天然BMP难溶解于培养基,对培养的种子细胞无法有效发挥作用;可溶性重组BMP虽可溶解于培养基,但价格昂贵,而且难于适时、适量的作用于种子细胞.基因治疗为上述问题的解决提供了新的思路.目的转染外源BMP-3基因入成纤维细胞,筛选获得稳定表达BMP-3的阳性成纤维细胞克隆.设计单一样本研究.单位解放军第四军医大学西京医院全军骨科研究所.材料成纤维细胞(NIH3T3细胞)由第四军医大学口腔医学院司徒镇强教授提供.方法2000-04/2003-11在全军重点实验室第四军医大学全军骨科研究所实验室完成.采用脂质体转染的方法将外源BMP-3基因转染入NIH3T3细胞,G418筛选后寻找细胞集落,分离、培养,免疫组织化学鉴定,BMP-3染色阳性者为阳性BMP-3表达细胞克隆.主要观察指标①NIH3T3细胞筛选浓度.②转染阳性细胞克隆的筛选.③筛选的细胞克隆内BMP-3的表达.结果成功将BMP-3基因转染入NIH3T3细胞,经免疫组化筛选出阳性BMP-3表达成纤维细胞的克隆,建立了BMP-3稳定表达成纤维细胞株.结论将BMP-3基因真核表达载体转染入成纤维细胞,并经筛选获得了可稳定表达BMP-3的成纤维细胞株,为将来骨组织工程研究中使用细胞因子基因修饰的种子细胞的研究奠定了一定基础.     

pcDNA3-hBMP2转染兔骨髓基质细胞的体外表达及体内成骨能力

背景：能否通过病毒或者非病毒载体将骨形态发生蛋白2转导到骨髓基质细胞发挥成骨作用？目的：观察真核表达载体pcDNA3-hBMP2转染兔骨髓基质细胞后体外表达，同时将MSC转染后但未筛选兔骨髓基质细胞自体回植入肌组织，利用X线观察其成骨情况。设计、时间及地点：观察对比实验。实验于2004—11／2005-04在辽宁医学院骨科研究室完成。材料：6只成年新西兰大白兔，雌雄不拘，体质量2．0～3．0kg。BMP2抗体为美国Sanaka公司产品，pcDNA3-hBMP2由解放军第四军医大学生化教研室蒲勤教授提供，限制性内切酶购于大连宝生物工程有限公司。方法：从大肠杆菌提取超纯质粒pcDNA3-hBMP2，从成年兔股骨抽取骨髓，密度梯度分离法分离培养骨髓基质干细胞，将细胞分成4组；A组：pcDNA3-hBMP2转染进行G418筛选；B组：pcDNA3-hBMP2转染未用G418筛选；C组：给予pcDNA3空载体转染；D组：仅加入脂质体转染试剂Fugene 6。主要观察指标：①应用免疫组织化学法检测转染后瞬时表达。②应用免疫组织化学法检测细胞骨钙素表达，分别应用原位杂交法检测细胞Ⅰ型胶原表达。③转染2周后将B组细胞自体回植入兔后腿肌组织中，移植4周后应用X射线观察成骨情况。结果：①pcDNA3-hBMP2成功转染入骨髓基质干细胞内并100％瞬间表达BMP2。②基因转染4周后，A组细胞骨钙素及Ⅰ型胶原表达高于C组及D组。③B组细胞回植肌组织4周后，X射线可显示新骨形成。结论：pcDNA3-hBMP2能安全有效转染兔骨髓基质干细胞，通过其分泌物BMP2来作用诱导细胞加速分化为成骨细胞。     

碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2诱导分化兔骨髓间充质干细胞

背景:骨髓间充质干细胞依赖特定的生长和分化因子能分化为骨、软骨、脂肪等不同组织。人重组骨形态发生蛋白2有明显的骨诱导作用,能诱导未分化的骨髓间充质干细胞不可逆地形成骨与软骨,并最终导致新骨生成;碱性成纤维生长因子亦参与调控骨髓间充质干细胞的软骨与骨的分化。目的:观察碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响,以便寻求合适的骨形成诱导方法以代替常规的成骨培养体系。设计:随机对照实验。单位:解放军第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所。材料:培养的兔骨髓间充质干细胞。方法:实验于2004-06/12在第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所暨全军骨科中心完成。①体外培养的兔骨髓间充质干细胞分别经3种不同的生长因子(100μg/L人重组骨形态发生蛋白2,100μg/L碱性成纤维生长因子,100μg/L人重组骨形态发生蛋白2加100μg/L碱性成纤维生长因子)和成骨培养体系处理。②其增殖和分化通过四甲基偶氮唑盐比色法,碱性磷酸酶、骨钙素检测和钙结节VonKossa染色观察。主要观察指标:通过检测增殖率和碱性磷酸酶活性比较不同生长因子对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。结果:①人重组骨形态发生蛋白2能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化,特别是其分化。②碱性成纤维生长因子能刺激兔骨髓间充质干细胞的增殖,与对照组相比,细胞增值率提高近100%;虽然对兔骨髓间充质干细胞分化无明显影响,但其能促进人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞分化。结论:碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2是兔骨髓间充质干细胞有效的分化因子,两者在体外都能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化。碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2能协同作用加速骨诱导及骨形成,可以用作分化骨组织工程中的种子细胞。     

人骨形态发生蛋白7基因转染对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化性能的影响

背景骨组织工程中一个重要的研究内容就是如何保持并提高成骨细胞的体内外成骨能力,采用基因转移技术有可能为此问题的解决提供一种新的有效方法.目的探讨逆转录病毒介导的人骨形态发生蛋白7基因转染对兔骨髓间充质干细胞增殖和向成骨细胞分化的影响.设计以细胞为研究对象,分组对照,重复观察测量.对象实验2001-07/2003-07在南方医科大学附属南方医院创伤骨科实验室完成.新西兰大白兔4只由第一军医大学动物实验中心提供,雌雄不拘,体质量1.0～1.5 kg.方法构建人骨形态发生蛋白7逆转录病毒载体,使用含目的基因的病毒液感染骨髓间充质干细胞,免疫组织化学方法检测人骨形态发生蛋白7蛋白的表达.四甲基偶氮唑盐法检测细胞增殖能力,使用流式细胞仪检测细胞周期,NPP法检测碱性磷酸酶合成情况.主要观察指标主要结局①细胞增殖检测结果.②碱性磷酸酶检测结果.次要结局①转染骨髓间充质干细胞中人骨形态发生蛋白7蛋白的表达.②细胞周期检测结果.结果经骨形态发生蛋白7基因转染的兔骨髓间充质干细胞免疫组织化学检测显示有人骨形态发生蛋白7的阳性表达.经人骨形态发生蛋白7基因转染的兔骨髓间充质干细胞增殖能力无明显改变(P＞0.05).经转染的骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶合成(294.592±86.567)nkat/L与转染空载体(155.231±86.567)nkat/L、未转染的骨髓间充质干细胞(160.866±91.585)nkat/L相比较差异有显著性意义(F=5.660,P＜0.05).结论经骨形态发生蛋白7基因转染的骨髓间充质干细胞能够合成表达外源骨形态发生蛋白7,人骨形态发生蛋白7基因转染能够促进体外培养的骨髓间充质干细胞向成骨细胞转化,可用于以骨髓间充质干细胞为种子细胞的组织工程化骨组织的构建和进一步应用.     

传代培养密度对人间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

背景组织工程技术的快速发展为骨缺损完全再生修复带来了新的希望,种子细胞的快速扩增是其中的关键问题之一.目的观察人间充质干细胞传代培养时,细胞种植密度对间充质干细胞增殖及成骨诱导分化影响.设计重复测量设计.单位解放军第三军医大学细胞培养室和检测分析室.对象实验于2003-01/2004-03在解放军第三军医大学的创伤、烧伤和复合伤国家重点实验室完成.从5例男性健康志愿者髂骨骨髓中分离扩增的干细胞.方法将第2代间充质干细胞以8×103/cm2,3×103/cm2,8×102/cm2密度接种,分析其生长曲线,并扩增培养18 d,记录细胞扩增数量,再分析扩增后细胞的生长曲线和成骨诱导能力.主要观察指标①不同种植密度下细胞生长曲线.②碱性磷酸酶染色和骨钙素的免疫组化染色结果.结果人骨髓间充质干细胞阴性表达碱性磷酸酶、CD34;在8×103/cm2种植密度下,细胞倍增时间40 h,18 d后细胞数量扩增(51±13)倍;在3×103/cm2种植密度下,细胞扩增(28±6)倍;在8×102/cm2种植密度下,细胞总数仅增加(5±3)倍.在低密度下获得的细胞增殖能力强于高密度组,两组细胞均具有成骨诱导能力. 结论种植密度对间充质干细胞增殖有明显影响,快速扩增间充质干细胞作为骨组织工程种子细胞,宜选择8×103/cm2种植密度.     

活性煅烧骨颗粒骨水泥复合材料的弹性模量测定及其临床意义

背景:不同比例的复合材料其弹性模量不同,植入体内可由此产生应力遮挡,从而影响材料与宿主骨的生物结合,最终影响骨缺损的修复效果。目的:对活性煅烧骨颗粒和骨水泥复合制成的组织工程骨进行弹性模量测定,为临床上修复不同部位的骨缺损提供实验依据。设计:对照实验。单位:解放军第四军医大学唐都医院全军骨肿瘤研究所。材料:实验于2002-08-21/2003-03-12在解放军第四军医大学唐都医院全军骨肿瘤研究所完成。昆明种小鼠10只,体质量10～15g,雌雄不拘;新鲜1岁小牛长管状皮质骨;新鲜尸体股骨下端松质骨标本和新鲜尸体股骨中段标本各6个。方法:提取牛骨形成蛋白并进行成骨诱导活性测定,制备有活性的煅烧骨颗粒,将牛骨形成蛋白与煅烧骨颗粒以1∶25的质量比复合后,再与骨水泥按0∶10,4∶6,5∶5,6∶4和7.5∶2.5的质量比进行复合,对活性煅烧骨颗粒和骨水泥复合制成的组织工程骨进行弹性模量测定,并与正常人成年男性的股骨、股骨下端松质骨的弹性模量相比较。主要观察指标:弹性模量测定及比较结果。结果:含活性煅烧骨颗粒60%的复合材料(活性煅烧骨颗粒:骨水泥为6:4)的弹性模量与正常成年男性股骨下端松质骨的弹性模量差异无显著性意义(P>0.05),其余两两比较均差异有显著性意义[成人股骨(6.2167±0.2229)MPa;松质骨(1.3517±0.3069)MPa;活性煅烧骨颗粒:骨水泥为0∶10(5.7100±0.1663)MPa;活性煅烧骨颗粒:骨水泥为4∶6(3.5101±0.2050)MPa;活性煅烧骨颗粒:骨水泥为5∶5(2.0041±0.1500)MPa;活性煅烧骨颗粒:骨水泥为6:4(1.5018±0.0057)MPa;活性煅烧骨颗粒:骨水泥为7.5∶2.5(0.9004±0.0251)MPa,P<0.01]。结论:含活性煅烧骨颗粒和骨水泥复合制成的组织工程骨60%的复合材料与成年男性股骨下端松质骨的弹性模量相接近,用其修复靠近关节面附近骨缺损可有效的防止关节的退行性变。     

多孔聚乳酸／骨基质明胶生物活性复合材料骨诱导活性实验

背景: 目前复合材料已成为骨移植材料研究的热点, 多孔聚乳酸 /骨基质明胶复合活性材料的应用有待研究。目的: 采用超临界二氧化碳合成法制备多孔聚乳酸 / 骨基质明胶复合活性材料, 体外评价其骨形成能力。设计: 观察对比实验。单位: 南方医科大学组织工程研究中心, 中国辐射防护研究院生物材料制药技术研究所。材料: 小鼠 MC3T3-E1 成骨前体细胞从日本 RIKEN 细胞库获得, 聚乳酸由暨南大学提供。碱性磷酸酶检测试剂为南京建成生物工程研究所产品。小鼠 MC3T3-E1 成骨前体细胞在含 100 g/L 胎牛血清 ( 四季青) 、100 mg/L 青霉素和 100 U/L 链霉素的 DMEM 培养基(Gibco, 美国) 培养, 用 0.25%胰酶(Gibco, 美国) 传代。方法: 实验于 2005- 10/2006- 07 在南方医科大学组织工程研究中心广东省重点实验室完成。采用超临界二氧化碳法制备多孔聚乳酸 / 骨基质明胶复合材料, 并通过大体及扫描电镜观察复合情况。在体外将聚乳酸、聚乳酸 / 骨基质明胶与 MC3T3-E1 小鼠成骨前体细胞共培养, 分别为聚乳酸组及聚乳酸 / 骨基质明胶组, 正常培养基作为对照组, 数码相机拍摄每组培养孔图像, 图像处理与分析软件测定被染色面积占培养孔面积百分比, 即为钙化结节面积百分比。采用细胞超声裂解法检测各组细胞内钙含量及碱性磷酸酶活性。主要观察指标: ①聚乳酸 / 骨基质明胶大体及扫描电镜观察结果; ②钙化面积的定量测定。③钙含量及碱性磷酸酶活性测定。结果: ①聚乳酸 / 骨基质明胶大体及扫描电镜观察结果: 复合材料骨基质明胶与聚乳酸混合均匀, 材料孔隙分布均匀, 孔隙大小在 50～150 μm之间, 孔洞联通性好。在这些大孔隙的壁上, 仍有大量 5～10 μm 的孔隙。②钙化结节面积测定结果: 聚乳酸 / 骨基质明胶复合材料组、聚乳酸组、空白对照组钙化结节形成面积百分比分别为 (42.98±4.44)%,(9.55±1.94)%, (0.86±0.41)%, 组间比较差异均有统计学意义 (P <0.01) 。③钙含量及碱性磷酸酶测定结果: 聚乳酸 / 骨基质明胶复合材料组、聚乳酸组和空白对照组的碱性磷酸酶活性分别为 (5 427.58±1 173.57), (1 060.54±500.27), (40.01±24.50) nkat/g, 组间比较均有统计学意义(P < 0.05～0.01) ; 聚乳酸 / 骨基质明胶复合材料组钙含量为(3.51±1.64)mmol/g, 高于聚乳酸组和空白对照组[(1.04±0.21) , (0.70±0.24)mmol/g, P < 0.01]。结论: 采用超临界二氧化碳合成法制备的聚乳酸 /骨基质明胶多孔复合支架材料具有良好的骨诱导活性, 有可能作为一种有前景的骨植入材料及骨组织工程支架材料。     

工频电磁场对小鼠骨髓间充质干细胞骨形态发生蛋白2和转化生长因子β1 mRNA表达的刺激

背景:研究证实电磁场刺激能够促进多种骨生长因子的合成与分泌,而某些生长因子具有诱导骨髓间充质干细胞定向分化成骨的作用。目的:分析工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞骨形态发生蛋白2和转化生长因子β1mRNA表达的影响。设计:单一样本、区组设计,观察对比动物实验。单位:华中科技大学同济医学院附属同济医院创伤外科。材料:实验于2005-02/12在华中科技大学同济医学院附属同济医院骨外科实验室完成。①选取清洁级昆明种小鼠20只,作为实验用骨髓间充质干细胞的来源。②电磁场发生器由武汉市海军工程大学研制,能生成场强为0～100mT的连续可调的50Hz正弦波电磁场。③引物均由北京赛百胜生物工程公司合成。方法:①小鼠以颈椎脱臼法处死,取双侧股骨和胫骨,体外分离培养骨髓间充质干细胞,取第2代细胞用于实验。②不同强度电磁场刺激实验:设立阴性对照组、阳性对照组、电磁场0.4,0.8,1.6mT刺激组,每组均取5瓶第2代细胞。阴性对照组、阳性对照组均不给予电磁场刺激,但阳性对照组于传代时加入含成骨性诱导剂(含10-8mol/L地塞米松,10mmol/Lβ-甘油磷酸钠,50mg/LVitaminC)的培养基;电磁场0.4,0.8,1.6mT刺激组在细胞贴壁后分别于0.4,0.8,1.6mT场强中进行电磁场刺激,每天均连续刺激1h,5d后进行指标检测。③相同场强不同作用时间电磁场刺激实验:设立阴性对照组、电磁场1.6mT刺激15,30,60min组,每组均取5瓶第2代细胞。阴性对照组不进行电磁场刺激;电磁场1.6mT刺激15,30,60min组在1.6mT场强条件下每天分别给予15,30,60min的连续电磁场刺激,5d后进行指标检测。④RT-PCR技术检测各组细胞骨形态发生蛋白2与转化生长因子β1mRNA的表达。主要观察指标:①不同强度电磁场刺激对小鼠骨髓间充质干细胞骨形态发生蛋白2与转化生长因子β1mRNA表达的影响。②相同场强不同作用时间电磁场刺激小鼠骨髓间充质干细胞骨形态发生蛋白2与转化生长因子β1mRNA表达的影响。结果:①电磁场刺激5d后,与阴性对照组比较,阳性对照组及电磁场0.4,0.8,1.6mT刺激组骨形态发生蛋白2、转化生长因子β1mRNA的表达均明显增强(P均<0.01);且电磁场1.6mT刺激组骨形态发生蛋白2mRNA的表达达到最大值(57.74±0.23)%,电磁场0.4mT刺激组转化生长因子β1mRNA的表达达到最大值(126.20±0.21)%。②电磁场刺激5d后,与阴性对照组比较,电磁场1.6mT刺激15,30,60min组骨形态发生蛋白2与转化生长因子β1mRNA的表达均明显增强(P均<0.01);且电磁场1.6mT刺激60min组两种因子mRNA的表达分别达到最大值(28.06±0.11)%和(75.20±0.16)%。结论:适当强度及作用时间的工频电磁场刺激,能够明显促进体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞骨形态发生蛋白2与转化生长因子β1mRNA的表达。     

聚乳酸/聚己内酯生物可降解人工骨复合骨形态发生蛋白2基因转染骨髓基质干细胞修复骨缺损的血管化过程

学术背景:组织工程骨植入体内后,再血管化是关系其能否充分发挥成骨作用,有效修复骨缺损的关键环节.目的:评价经骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间充质干细胞复合聚乳酸/聚己内酯人工骨修复兔桡骨缺损的血管化过程,观察骨形成蛋白2基因对促进移植骨血管化的影响.设计:随机对照动物实验.单位:实验于2005-01/12在中国医科大学中心实验室完成.材料:聚乳酸/聚己内酯生物可降解材料块由中国科学院长春应用化学研究所提供,孔隙直径150～250 μm,孔隙率90%以上;实验动物为3月龄新西兰大耳白兔60只.方法:60只新西兰大耳白兔双侧桡骨中段制成1.5cm骨缺损模型,随机分为4组,每组15只(30侧),植入经不同处理的人工骨.①AD-BMP-2组:转染骨形成蛋白2基因的细胞 聚乳酸/聚己内酯.②对照基因组:转染β-半乳糖酐酶基因的细胞 聚乳酸/聚己内酯.③未转染组:未转染细胞 聚乳酸/聚己内酯.④单纯聚乳酸/聚己内酯组:植入单纯聚乳酸/聚己内酯支架.主要观察指标:于术后4,8和12周行X射线片观察新骨形成情况,立体显微镜观察微血管分布,苏木精-伊红染色观察微血管与骨形成关系,透射电镜观察成骨细胞和血管内皮细胞间的联系,并行血管内皮生长因子表达检测及微血管计数.结果:①AD-BMP-2组术后4周时见移植骨内片状成骨影,有较多新生血管长入,支架孔隙内充满软骨痂,功能活跃的成骨细胞围绕微血管生长,血管内皮生长因子表达及微血管数均明显高于其他各组;术后8周时移植骨内成骨逐渐增多,微血管迂曲扩张并相互连接,软骨痂转变为小梁骨;术后12周时皮质骨连续,髓腔再通,微血管呈规则地纵向排列.②对照基因组和未转染组成骨能力较弱,血管再生缓慢,12周时骨缺损得到初步修复,微血管沿新生骨小梁孔隙分布.③单纯聚乳酸/聚己内酯组各时间点新生血管少见,术后12周时骨端硬化,缺损区被纤维组织填充.结论:骨形成蛋白2基因转染可通过上调血管内皮生长因子表达,间接诱导移植骨血管化,促进种子细胞的成活,加速新骨形成.     

骨髓基质细胞复合人脱细胞骨的成骨活性

背景:寻找一种既保持支持功能良好又具有一定成骨活性的同种异体骨是治疗骨缺损的重要研究课题。以往曾对比测定脱细胞骨的生物力学性质,发现其与正常大小的新鲜骨质在最大抗压力,压强方面无显著性差异。人脱细胞骨复合骨髓基质细胞后的成骨活性如何,是否能够保持成骨的活性是临床医生非常关心的问题。目的:研究人脱细胞骨复合经诱导的骨髓基质细胞的实验效果,观察细胞的黏附和生长情况,并对其成骨活性进行检测。设计:单一样本实验。单位:哈尔滨医科大学附属第二医院。材料:实验于2003-01/2004-08在哈尔滨医科大学附属第二医院实验中心完成。脱细胞骨(取新鲜尸体髂骨块,自愿捐献)。方法:用过氧化氢和乙醚去除人髂骨块内的结缔组织和细胞成分,消毒后制备人脱细胞骨。取材活体或新鲜尸体的骨髓行骨髓基质细胞培养,细胞纯化后加入β-甘油酸钠,地塞米松和抗坏血酸等向成骨方向诱导,并进行对照培养。通过碱性磷酸酶和骨钙素检测来确定骨髓基质细胞的增殖和分化情况,将诱导的骨髓基质细胞浓缩后复合到制备好的脱细胞骨块内进行培养。8d后通过光镜和电镜等形态学观察以及生化指标检测来确定细胞的成骨活性。主要观察指标:①人骨髓基质细胞/脱细胞骨复合物碱性磷酸酶和骨钙素检测结果。②人骨髓基质细胞/脱细胞骨复合物组织学观察结果。结果:①人髂骨块细胞清除干净,骨基质保存良好。②诱导8d后的骨髓基质细胞碱性磷酸酶和骨钙素含量明显高于对照组[诱导后骨髓基质细胞:(181.54±40.01)nkat/L,(7.2±1.3)μg/L,对照组:无法测到,P<0.05]。③骨髓基质细胞在人脱细胞骨支架内附着紧密,生长良好。结论:人脱细胞骨复合经诱导的骨髓基质细胞在体外具有有效的成骨功能,是一种较为理想的骨组织工程材料。