原代人脂肪基质细胞体内成骨能力的检测

目的：检测原代人脂肪基质细胞（human adipose-derived stromal sells,hASCs）的体内成骨能力,为应用其构建组织工程化骨奠定基础。方法：酶消化法分离原代hASCs,细胞经成骨向和成脂肪向诱导后,碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色和茜素红矿化染色检测其成骨向分化的能力,油红O染色检测其成脂肪向分化的能力。体内实验使用12只裸鼠,于其背部一侧皮下植入原代hASCs + 支架材料作为实验组,同一裸鼠的另一侧植入单纯支架材料作为对照组。植入4周和8周后取材,制成组织切片,进行HE染色和免疫组织化学染色观察。结果：300 mL脂肪组织中可以获得约6×10⁷个原代hASCs。体外实验证实原代hASCs具有成骨向和成脂肪向分化的潜能。HE染色可见,植入4周和8周后植入物中有类骨组织形成,免疫组织化学染色显示骨钙素、ALP和抗人核抗体呈阳性表达。结论：原代人脂肪基质细胞与支架材料构建的复合物可以在裸鼠体内成骨。     

体内成骨过程中人脂肪基质细胞对新骨形成的促进作用

目的：探索以人脂肪基质细胞（human adipose derived stromal cells,hASCs）为基础的组织工程骨在体内成骨过程中hASCs发挥的作用,为深入研究其体内成骨机制奠定基础。方法：酶消化法分离原代hASCs,进行传代培养。体内实验使用16只裸鼠,于其背部正中做皮肤切口,向两侧分离出4个皮下植入腔,分别植入：(1)空白;(2)单纯β-磷酸三钙（β-tricalcium phosphate, β-TCP）支架（支架对照组）;(3)β-TCP支架+人成纤维细胞（阴性细胞对照组）;(4)β-TCP支架+hASCs（实验组）。植入后1周、2周、4周、6周进行取材,每时间点取4只裸鼠,其中2只裸鼠的标本经处理后进行扫描电镜（scanning electron microscope, SEM）观察,另外2只裸鼠的标本制成组织学切片,进行HE染色分析。结果：SEM观察可见实验组植入2周后,hASCs周围即出现大量细胞外基质,至4周时细胞外基质开始出现明显的矿化,6周时可见矿化基质进一步增多。HE染色分析可见实验组植入2周后hASCs即开始分泌嗜酸性较强的均质细胞外基质,至4周时细胞外基质中出现了强嗜酸性的类骨组织,6周时新生类骨组织面积明显增大,结构更加典型。在其他组均未见矿化基质和类骨组织生成。结论：人脂肪基质细胞在体内成骨过程中发挥了关键的作用,包括分泌大量细胞外基质,促进细胞外基质矿化和引导新生类骨组织形成。     

人牙髓细胞共混物三维生物打印技术

目的：对人牙髓细胞（human dental pulp cells,hDPCs）共混物三维生物打印技术进行初步的探索,为三维生物打印技术应用于牙再生奠定初步基础。方法：用Imageware 11.0软件设计三维生物打印蓝图;制备海藻酸钠 明胶水溶胶,与体外分离、培养的hDPCs共混,共混物中hDPCs的密度为1×10⁶个/mL,海藻酸钠和明胶的终浓度分别为20 g/L和80 g/L;用三维生物打印技术按一定参数进行hDPCs共混物的三维生物打印,观察打印获得的三维结构体,用钙黄绿素-AM和碘化丙啶溶液对结构体进行染色,评价打印后hDPCs的活性,计算细胞存活率;体外培养打印获得的结构体,用Cell Counting Kit-8试剂检测hDPCs在三维结构体中的增殖。结果：利用 Imageware 11.0 软件设计出了由圆柱状微丝逐层交错堆积构成的具有网格结构的三维结构体数字模型,用三维生物打印技术可构建出具有自定义形状及尺寸的三维结构体,结构体中hDPCs的存活率为87%±2%,经打印处理的hDPCs在三维结构体中仍可增殖。结论：本研究实现了hDPCs共混物的三维生物打印,为三维生物打印技术应用于牙再生奠定了初步基础。     

原代人脂肪基质细胞体内成骨能力的检测

目的:检测原代人脂肪基质细胞(human adipose-derived stromal sells,hASCs)的体内成骨能力,为应用其构建组织工程化骨奠定基础。方法:酶消化法分离原代hASCs,细胞经成骨向和成脂肪向诱导后,碱性磷酸酶(al-kaline phosphatase,ALP)染色和茜素红矿化染色检测其成骨向分化的能力,油红O染色检测其成脂肪向分化的能力。体内实验使用12只裸鼠,于其背部一侧皮下植入原代hASCs+支架材料作为实验组,同一裸鼠的另一侧植入单纯支架材料作为对照组。植入4周和8周后取材,制成组织切片,进行HE染色和免疫组织化学染色观察。结果:300 mL脂肪组织中可以获得约6×107个原代hASCs。体外实验证实原代hASCs具有成骨向和成脂肪向分化的潜能。HE染色可见,植入4周和8周后植入物中有类骨组织形成,免疫组织化学染色显示骨钙素、ALP和抗人核抗体呈阳性表达。结论:原代人脂肪基质细胞与支架材料构建的复合物可以在裸鼠体内成骨。     

骨形态发生蛋白2／7异二聚体对人脂肪间充质干细胞成骨分化的促进作用

目的：探讨新型成骨诱导生长因子骨形态发生蛋白2/7异二聚体（bone morphogenetic protein 2/7 heterodimer,BMP-2/7）在诱导人脂肪间充质干细胞（human adipose-derived stem cells,hASCs）成骨分化中的作用。方法：体外培养hASCs,以成骨诱导培养基（osteogenic medium,OM）中添加150 μg/L BMP-2/7为实验组,以单纯OM为阳性对照组（OM组）, 以常规增殖培养基（proliferation medium,PM）为阴性对照组（PM组）。体外诱导的第1、4和7天检测细胞DNA含量,第7和14天进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色及定量检测,第21和28天进行茜素红染色及定量检测,第1、4、7和14天分别进行成骨相关基因的检测。体内实验使用6只裸鼠,于其背部正中做皮肤切口,向两侧分离出4个皮下植入腔,分别植入：（1）单纯β 磷酸三钙（β-tricalcium phosphate,β-TCP）支架（支架对照组）;（2）β-TCP支架+hASCs（体外PM培养1周）（增殖细胞对照组）;（3）β-TCP支架+hASCs（体外OM培养1周）（诱导细胞对照组）;（4）β-TCP支架+hASCs（体外OM+150 μg/L BMP-2/7培养1周）（实验组）。植入后4周进行取材,标本制成组织学切片,进行HE和Masson三色染色分析。结果：体外诱导后第1天,实验组细胞DNA含量与PM组差异没有统计学意义（P>0.05）,第4天时实验组细胞DNA含量较PM组升高（P<0.05）,第7天时组间DNA含量没有明显差异（P>0.05）。诱导7天和14天后,实验组的ALP染色及定量检测均高于OM组和PM组（P<0.05）;第21和28天矿化结节染色及钙沉积定量检测均高于OM和PM组（P<0.05）。诱导第1天时实验组的成骨相关基因（Runx2、ALP、COL-1A1）的表达量即高于PM组 (P<0.05),诱导第4天时骨钙素（osteocalcin,OC）基因表达量即开始升高,第4、7和14天的基因表达量较OM和PM组显著升高（P<0.05）。HE染色分析可见实验组和诱导细胞对照组的hASCs能分泌出嗜酸性较强的均质细胞外基质,出现了强嗜酸性的类骨组织;与诱导细胞对照组相比,实验组的细胞外基质嗜酸性更强,类骨组织的面积更大,结构更加典型;其他两对照组均未见矿化基质和类骨组织生成。Masson三色染色分析可见实验组呈强阳性表现,细胞基质中充满绿染的胶原;诱导细胞对照组和增殖细胞对照组的细胞基质中有不同程度的阳性表现,但较之实验组,胶原的数量明显减少;单纯支架组未见胶原的表达。结论：BMP-2/7在hASCs的成骨分化过程中发挥了重要作用,能够有效促进hASCs的体外和体内成骨分化。     

3D打印肺混合细胞结构体植入兔体内研究

目的 通过将三维(3D)生物打印的肺混合细胞水凝胶结构体片段植入兔背部皮下,探讨类肺组织结构体片段植入的可行性。方法 采用胰蛋白酶消化法提取新生兔原代肺混合细胞。3D生物打印肺混合细胞-海藻酸钠-明胶3D水凝胶网格状结构体片段,活/死细胞双荧光染色观察细胞存活率。并将该结构体植入兔背部皮下。植入2周后,取出结构体片段,并进行组织病理学检测类肺组织结构形成情况。结果 打印后的肺混合细胞在三维结构体中的存活率为83％±2%。兔肺细胞水凝胶支架体内植入2周后,可见植入物尚未降解。通过HE染色与Masson染色观察,表明植入物中肺细胞均匀分布,未见细胞变性及死亡。结论 3D生物打印的肺结构体具有再造类肺组织片段的潜力,将于基础医学和临床之间搭建桥梁,为肺脏再生打下基础。     

短时CaCl2刺激对人脂肪干细胞增殖与成骨向分化的影响

目的:观察CaCl2 溶液作为海藻酸钠/明胶交联剂短时作用于人脂肪间充质干细胞( human adipose-de-rived mesenchymal stem cells,hASCs)时,对其增殖和成骨向分化的影响,从而为后期三维生物打印实验选择合适浓度的CaCl2 溶液打下研究基础. 方法:取P3代hASCs,实验组分别用50、100、200、500 mmol/L的CaCl2 溶液对细胞处理5 min,对照组细胞不处理. P3代hASCs处理后第1、3、5、7天用CCK-8(cell counting kit-8)法检测细胞增殖情况. P3代hASCs成骨诱导7d后,采用碱性磷酸酶染色法观察细胞成骨向分化情况,并用碱性磷酸酶活性定量法测定各实验组与对照组碱性磷酸酶活性表达的差异. P3代hASCs成骨诱导14天后,用茜素红染色法观察细胞矿化结节形成情况进行定量分析. 采用SPSS 17. 0软件,运用单因素方差分析对结果进行分析,两两比较采用SNK法.结果:不同浓度CaCl2 溶液处理组细胞的增殖水平在第1、3、5、7天的差异均无统计学意义;成骨诱导7天后,随着CaCl2 溶液浓度的升高,碱性磷酸酶活性先升高后降低,除50 mmol/L与100 mmol/L CaCl2 溶液处理组之间,以及成骨诱导培养基组与200 mmol/L CaCl2 溶液处理组之间差异无统计学意义外,其余组间差异均有统计学意义( P<0. 05);成骨诱导14天后,随着CaCl2 溶液浓度的升高,矿化结节由散在片状逐步变为层叠片状,矿化结节定量结果显示各实验组之间以及与各对照组间的差异均有统计学意义(P<0. 05). 结论:短时高浓度钙离子刺激对hASCs增殖无影响,但对hASCs的成骨向分化有促进作用,且随着钙离子浓度增加,促进作用加强,因此可以选用高浓度CaCl2 溶液作为三维生物打印用材料的交联剂.     

PHBHHx与人脐带间充质干细胞的体内异位成骨研究

目的：探讨以3‐羟基丁酸‐3‐羟基己酸共聚酯（PHBHHx）为支架材料,以人脐带间充质干细胞（hUCMSCs）为种子细胞的复合物体内构建组织工程骨的能力。方法将hUCMSCs接种在PHBHHx上体外成骨诱导培养2周,诱导组为实验组,不滴加hUCMSCs组为对照组,植入裸鼠皮下,并分别于1、3、5个月取材行HE、Ⅰ型胶原免疫组织化学、碱性磷酸酶染色及逆转录聚合酶链反应（RT‐PCR）检测。结果 PHBHHx表现出良好的细胞吸附性。实验组细胞大、小形态基本保持原状,成骨特异性指标检测均为阳性;对照组细胞则不能保持原状,体积逐渐缩小至完全降解,成骨特异性指标均为阴性。结论 PHBHHx复合hUCMSCs经体外成骨诱导后具有在裸鼠体内异位构建组织工程骨的能力。     

人脂肪基质细胞在骨组织工程学中的应用

口腔颌面部及全身骨组织缺损是临床医生经常要面对的困境。造成骨缺损的原因有很多,包括先天发育异常、炎症、肿瘤、外伤等,然而治疗骨缺损的方法却十分有限,以往主要应用自体骨移植或人工骨替代材料,但是,自体骨移植取材受限并且会增加手术创伤,人工材料生物相容性差并且成骨能力有限,因此,骨组织工程技术有望在今后成为主要的骨     

局部植入利福平(RFP)缓释剂对P糖蛋白(P-gp)活性及激素性股骨头坏死的影响

 目的  观察局部植入利福平(rifampicin,RFP)缓释剂对P糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)活性及激素性股骨头坏死的影响。方法  建立激素性股骨头坏死的动物模型,取32只成年雌性兔,随机平均分为4组:3个对照组(空白/口服给药/肌肉注射)和局部缓释组(试验组)。其中局部缓释组于左侧股骨上段植入RFP缓释剂,右侧相同位置植入空白颗粒作为对照。4周后检测外周血、骨髓内单核细胞P-gp活性,肝内细胞色素P450 (cytochrom P450,CYP450)含量,比较骨代谢血清学指标、组织学形态(HE、Masson染色)、股骨头坏死率。结果  局部缓释组左侧骨髓内P-gp活性高于右侧(P<0.05)。口服、肌注组外周血P-gp活性和肝细胞色素P4503A含量高于局部缓释组(P<0.05)。HE染色示:局部缓释组左侧股骨头比右侧骨小梁增宽,脂肪细胞减少,骨坏死率降低(P<0.05);口服、肌注组股骨头骨质流失及脂肪化受到抑制。Massons染色示:口服、肌注及局部缓释组左侧股骨头骨质成熟胶原较多,矿化完全。结论  局部植入RFP对外周P-gp及肝内CYP450无明显影响,可增强骨内P-gp活性,降低激素性骨坏死发生率。     

双相磷酸钙作用下牙周组织缺损再生的Beagle犬正畸牙移动的骨改建功能

目的：观察应用双相磷酸钙（BCP）对Beagle犬牙周组织缺损进行再生后正畸牙移动的过程,阐明BCP作为牙周再生支架材料的改建机制。方法：选择6只成年雄性Beagle犬作为研究对象,以每只犬口内右上象限（B区）、左下象限（C区）为对照组,左上象限（A区）和右下象限（D区）建立犬上下颌双侧侧切牙牙周组织缺损模型,于缺损处植入BCP进行缺损组织再生12周后,建立正畸牙移动模型（实验组）,分别对实验组和对照组施加应力刺激,并于加力后1、2和4周随机处死2只Beagle犬,标本处理染色后观察应力作用下再生牙周组织的组织学变化及调控成骨活动核心结合因子α1（Cbfα1）的表达情况,观察受应力作用的正常牙周组织内的情况。结果： Masson染色检测,施加正畸压应力刺激后1周,实验组和对照组犬牙周膜均明显变窄,纤维致密,实验组犬牙槽骨以蓝染为主,对照组犬牙槽骨除牙周膜的受压区域外大体呈红色。在施加正畸压应力刺激后4周,实验组犬牙槽骨红-蓝相间,对照组犬牙槽骨红染;2组犬牙周膜内血管管腔变圆。施加正畸压应力刺激后1周,实验组和对照组犬牙槽骨表面布满骨吸收陷窝,内含多核的破骨细胞,其胞浆Cbfα1染色呈阳性;受压变形的牙周膜内细胞排列无序。施加正畸压应力刺激后4周,实验组犬牙槽骨破骨细胞消失,吸收陷窝被成骨细胞充填,骨小梁另一侧的成骨细胞也处于活跃状态,牙槽骨的骨髓腔内间充质细胞和边缘的成骨细胞仍可见Cbfα1阳性表达;对照组犬牙槽骨中的成骨细胞为Cbfα1弱阳性表达。结论：应用BCP再生的牙周组织已接近正常牙周组织,其在正畸力作用下具备正常的成骨功能,可以完成正畸牙移动的骨改建过程。     

构建一种可评价脂肪间充质干细胞成骨向分化的荧光素酶报告系统

目的：构建一种可用于评价人脂肪间充质干细胞（human adipose-derived stem cells, hASCs）成骨向分化的荧光素酶报告系统,以期能够快捷、特异且定量的检测出细胞在体外的成骨向分化情况,并且使将来活体监测小型实验动物外源移植细胞的成骨分化成为可能。方法：将骨钙素（osteocalsin, OC）基因的启动子克隆到荧光素酶luciferase报告基因的上游,构建pLVX-OCpro -Luc-Puro载体,进行慢病毒包装后感染人脂肪间充质干细胞,嘌呤霉素（puromycin）筛选阳性克隆,获得稳定整合OCpro-Luc-Puro的细胞株,将该细胞在成骨诱导培养基中培养的第7和14天,观察其在成骨诱导环境下分化的情况。在成骨诱导培养的第7和14天检测荧光素酶的活性,同时进行茜素红（Alizarin red S）染色定量及成骨相关基因表达水平的检测,通过比较验证该荧光素酶报告系统用于成骨评价的可行性。结果：成功构建pLVX-OCpro-Luc-Puro 载体获得稳定整合报告基因的hASCs细胞株。在OCpro-Luc-Puro-hASCs成骨诱导的第7和14天,茜素红钙化结节染色结果均为阳性,且第14天的染色及定量结果明显强于第7天。OC、Runx2及碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）基因的mRNA水平在成骨分化刺激下,其表达水平逐渐上升,同时,荧光素酶被激活,且荧光素酶的活性在第14天明显强于第7天,即荧光素酶表达的趋势与茜素红染色定量及成骨相关基因表达水平一致。结论：成功构建了一种可用于评价成骨向分化的荧光素酶报告系统,并通过与传统的检测成骨向分化方法（茜素红染色定量、成骨相关基因表达）对比,验证了该系统的有效性。