IL-1β和TNF-α对软骨细胞基质降解的影响及相关机制研究

目的研究白介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）对关节软骨细胞外基质降解的作用及相关分子机制。方法体外培养大鼠原代关节软骨细胞,单独或联合使用IL-1β和（或）TNF-α刺激软骨细胞,分别设为IL-1β刺激组、TNF-α刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组;另设无任何刺激的对照组。在细胞培养24、48、72h时点,采用倒置显微镜观察软骨细胞外基质的变化;采用Real-TimePCR法检测基质金属蛋白酶-13（MMP-13）、蛋白聚糖降解酶-1（Adamts-4）和蛋白聚糖降解酶-2（Adamts-5）mRNA的表达。结果细胞在培养48、72h时点,显微镜观察显示对照组与TNF-α刺激组的软骨细胞外基质降解情况无明显差异;IL-1β刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组细胞外基质失染、降解,细胞形态缩小,细胞间隙增宽。与对照组比较,细胞培养24h时点,IL-1β刺激组MMP-13、Adamts-4和Adamts-5mRNA的表达显著上调（P〈0.01）;而在培养48、72h时点有所下调。IL-1β和TNF-α联合刺激组与IL-1β刺激组比较,在培养各时点,MMP-13、Adamts-4和Adamts-5mRNA表达差异均无统计学意义（P〉0.05）。结论 IL-1β诱导软骨细胞产生大量的MMP-13、Adamts-4和Adamts-5而直接降解软骨细胞外基质;TNF-α可能不直接引起软骨细胞外基质的降解。     

人工髋关节脱位失效的生物力学分析与推理(附专家点评)

目的研究人工髋关节置换术后脱位失效力学机理以及在术后各时间段引发脱位的具体原因,提出对临床中发生的脱位事件进行失效诊断的具体方法。方法通过建立脱位模型对脱位过程的生物力学机理进行研究,分析脱位失效与临床、产品设计和患者三方面因素的关系。结果提出脱位分析推理路线图,开发并验证专门用于脱位分析的软件工具。结论髋关节脱位失效临床案例分析表明,该人工髋关节脱位分析方法与工具能够帮助判断具体脱位事件的产生原因,确定假体设计、术中植入位置与脱位事件之间的关系。同时可在术前确定假体最佳植入位置并分析脱位发生的可能风险,对假体设计也有指导作用。     

人工髋关节磨损分析和临床失效诊断推理

目的研究人工髋关节磨损机理及磨损寿命界定准则,分析非正常磨损的具体原因和磨损失效的临床表现形式,建立失效事件的分析推理路线。方法通过弹性流体动力润滑分析和有限元分析确定人工髋关节中的摩擦磨损过程及导致早期非正常磨损的产生因素;通过建立磨损寿命界定准则确定人工髋关节的使用寿命;通过磨损—骨溶解形态学矩阵对磨损失效临床表现形式进行归纳分类;通过临床调研建立失效事件推理逻辑。结果计算得出球头—髋臼间的最小滑膜厚度和接触应力,以及相关参数的影响,作为磨损分析的理论依据;提出人工髋关节以几何形态变化导致的机械学失效和以骨溶解导致的生物学失效两种磨损寿命界定准则;得出磨损失效9种临床表现形式;提出磨损失效事件分析推理路线图。结论人工髋关节运动副中主要发生边界摩擦和混合摩擦,以及粘着、犁沟和三体磨损等磨损过程;髋臼与球头的表面质量、配合间隙及圆度对早期非正常磨损具有重要的影响;金属—UHMWPE配副人工髋关节正常机械学磨损寿命可以达到40年,但生物学磨损寿命最多为15～20年,后者是制约今天假体使用寿命的根源;磨损失效临床表现形式的多样性是机械磨损与骨溶解过程综合的形态学效果;在失效事件分析中推理路线图可提供一定的帮助。     

介孔生物玻璃对人骨髓间充质干细胞早期黏附增殖行为的影响*

目的制备具有高度有序介孔结构的介孔生物玻璃,研究人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）在其表面黏附、铺展、增殖等早期细胞生物学行为。方法通过溶胶凝胶法制备介孔生物玻璃（MBG）;接种人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）于不同组材料表面共培养,采用四唑盐比色法（MTT）分析其对细胞增殖的影响,绘制增殖曲线;使用DAPI染核,在荧光显微镜下观测材料表面的细胞粘附情况;利用扫描电子显微镜（SEM）直接观察细胞在材料表面的铺展形态。结果在4h和12h,MBG能够显著促进hBMSCs在其表面的黏附;同时,第1~7d,MBG表面的细胞增殖数量显著多于没有介孔结构的普通生物玻璃（NBG）表面的细胞增殖数;在24h内的荧光显微镜观察下,MBG表面在早期有更多的hBMSCs黏附;在第1、4、7d SEM的观察下,MBG表面的细胞能够更均匀的分布并覆盖材料。结论具有有序介孔结构的介孔生物玻璃能够促进人骨髓间充质干细胞在其表面的早期黏附、铺展和增殖,具有更好的生物活性。     

骨折后外周血间充质干细胞浓度变化的实验研究

[目的]观察骨折后不同时间点外周血间充质干细胞(MSCs)浓度变化,并比较其与骨髓间充质干细胞生物学特性的异同.[方法]根据不同处理条件将SD大鼠分为:对照组和骨折组(骨折后1、3、7d共3组),每组20只.分别于骨折后1、3、7d抽取外周血,密度梯度离心法分离培养外周血MSCs,计数成纤维细胞集落形成单位(CFU-Fs)数.流式细胞仪检测细胞表面标记(CD44、CD90、CD34、CD45).成骨、成脂诱导,碱性磷酸酶、茜素红和油红染色检测其分化特性.[结果]原代外周血MSCs呈集落生长,骨折组集落数明显多于对照组,其中以骨折后3d组形成的集落数最多,具有显著差异(27.25±11.52 CFU-Fs/cuhure vs 2.80±3.96 CFU-Fs/culture,P＜0.01).外周血MSCs高表达CD44、CD90,低表达CD34、CD45,不同的是CD34小部分呈阳性(＜20％).与对照组骨髓MSCs的诱导结果相同,外周血MSCs成骨诱导后28 d出现钙结节,茜素红染色阳性;成脂诱导后21 d有大量脂滴出现,油红染色阳性.[结论]外周血体外密度梯度离心法分离培养的细胞具有多潜能分化的MSCs表面标记且可以向成骨、成脂分化.骨折后外周循环中MSCs数量明显增多,呈一定的时序性变化,可能参与骨折修复.     

骨质疏松患者股骨头不同区域骨结构与生物力学分析

目的探讨老年股骨颈骨折病人的股骨头样本各个区域的结构和生物力学性能差异,研究不同区域显微结构和生物力学特征及其对内固定物的影响。方法收集20个老年股骨颈骨折病人关节置换术后股骨头标本,以股骨头表面解剖标志点为参照,将股骨头按平分方法分为外侧、内侧、中间三部分。确定环钻的位置和钻取方向,用环钻于不同区域钻取直径10 mm、高10 mm圆柱形松质骨柱。通过Micro-CT系统扫描分析,分析不同区域内松质骨柱数据,包括骨体积分数(BVF)、骨小梁间隙(Tb.Sp)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)、骨表面积体积比(BS/BV)、结构模型指数(SMI)。应用微有限元计算不同区域骨组织的力学差异。结果老年股骨头颈内骨质含量下降,显微结构和生物力学性能区域变化明显,中间区域的骨结构和力学性能明显优于内侧和外侧。结论股骨头中间部位骨骼结构和力学强度明显优于内侧和外侧,在临床治疗骨质疏松股骨颈骨折的时候需要充分考虑内固定的部位。     

肿瘤微环境对骨肉瘤发生发展的影响

骨肉瘤作为骨组织中最常见的恶性肿瘤之一,其具体发生机制目前尚未完全明确。研究发现,肿瘤微环境（包括间充质干细胞、巨噬细胞等）在骨肉瘤发生发展中发挥重要作用,骨肉瘤细胞与微环境中的细胞之间相互作用是骨肉瘤发生发展的重要环节。基于此,骨肉瘤肿瘤微环境靶向治疗有望为骨肉瘤治疗开辟新的途径。该文就肿瘤微环境对骨肉瘤发生发展的影响作一综述。     

软骨细胞力学信号转导在骨性关节炎中的作用

异常力学负荷是骨关节炎发生的主要危险因素,可导致胶原降解、糖胺聚糖丢失和软骨细胞凋亡,引起软骨和软骨下骨破坏。然而,由于对软骨细胞力学传导认识不足,以及各种软骨修复再生手段的效果并不理想,故迫切需要了解软骨细胞力学传导过程以及软骨机械性损伤发生机制,以期望为研究软骨损伤修复和再生提供参考。详细介绍力学信号如何从细胞外经由细胞膜传至细胞内力学感受器,并着重讨论相关力学传导的信号通路在骨性关节炎中的作用。     

骨关节炎患者骨髓干细胞特征及治疗进展*◆

背景：目前的研究对于骨髓间充质干细胞的基本特征、提取分离方法及与其他来源间充质干细胞的比较已有较成熟的结论。 目的：总结骨关节炎患者骨髓干细胞基本特征及治疗进展。 方法：由第一作者用计算机检索PubMed数据库,检索词分别为“MSC,knee",语言设定为英文。从间充质干细胞的基本特征,及其在临床应用进展等2方面进行总结,对骨髓间充质干细胞治疗软骨缺损的基本技术,治疗进展等方面进行总结。共检索到93篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入44篇文章。 结果与结论：在细胞来源方面,老年者干细胞的分化潜能下降,滑液及骨髓来源的间充质干细胞,其成软骨能力要远优于肌肉及脂肪组织来源的间充质干细胞。对于临床应用干细胞治疗膝关节软骨缺损等方面,三维支架及无支架的骨髓干细胞植入方法,关节腔内间充质干细胞的注射,自体骨移植等治疗技术已广泛应用于临床并都显示出一定的疗效,但具体治疗方法仍需进一步研究。      

生物反应器在组织工程研究中的应用

生物反应器在组织工程研究中的应用非常广泛,从最初的种子细胞增殖、分化,到关键的组织体外构建,都可以利用生物反应器来模拟细胞和组织在体内的生长环境,提高工程化组织构建的效率。本文结合本期发表的6篇相关文献,介绍了组织工程中研究中生物反应器的作用,建议通过包括生物力学在内的多学科的研究手段,获得调控不同类型细胞生长和组织构建的关键参数,实现功能化组织工程的研究目标。