不同接种密度骨髓间充质干细胞/骨基质明胶复合体修复大鼠桡骨缺损

背景:在构建种子细胞与载体材料的复合体时,种子细胞的接种密度是影响复合体成骨能力的一个重要因素,目前关于种子细胞的接种密度认识尚不统一.目的:构建骨髓间充质干细胞/骨基质明胶复合体,观察构建复合体骨髓间充质干细胞的最适接种密度.方法:体外单层培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,以不同的细胞密度将骨髓间充质干细胞接种到异种骨基质明胶上,构建骨髓间充质干细胞,骨基质明胶复合体,通过扫描电子显微镜观察细胞在骨基质明胶中的黏附生长情况.制备SD大鼠双侧桡骨骨干5 mm节段性骨缺损模型.随机分成4组,采用骨髓间充质干细胞,骨基质明胶复合体修复骨缺损,所用的接种细胞密度分别为1×108 L-1、5×108L-1、1×109L-1、5×109L-1.各组于第2,4,8,12周取材,通过大体观察大鼠的术肢活动情况,X射线放射学、组织学,免疫组织化学等检测方法,对骨缺损的修复情况进行评价.结果与结论:4种细胞密度与骨基质明胶复合培养24 h,骨髓间充质干细胞在骨基质明胶上的黏附率随着细胞接种密度的增高而增高,当密度为1×109L-1时,黏附率最高为(76.00±2.94)%,继续增加细胞密度其黏附率反呈下降趋势.复合培养7 d,扫描电子显微镜观察结果显示,材料上均有细胞黏附生长.X射线放射学评分显示,同一组别8,12周评分均高于2周评分(P＜0.01):第4,8,12周1×109L-1组与5×109L-1组差异无显著性意义(P＞0.05),均高于其余两组(P＜0.01).组织学评分结果表明,同一组别8,12周评分均高于2周评分(P＜0.01).结果提示,在构建骨髓间充质干细胞,骨基质明胶复合体时,骨髓间充质干细胞接种密度维持在1×109L-1最佳.     

骨基质明胶/煅烧骨基质重组人工骨对骨髓间充质干细胞成骨潜能的影响

背景:前期实验发现单纯骨基质明胶材料与骨髓间充质干细胞复合后具有较好的成骨能力,修复骨缺损效果较好,但单纯骨基质明胶降解速度快,硬度差,不能用来修复承重区域的骨缺损。目的:观察骨基质明胶/煅烧骨基质重组人工骨与骨髓间充质干细胞复合培养后细胞成骨潜能的变化。方法:利用骨基质明胶和煅烧骨基质制备重组人工骨,并与大鼠骨髓间充质干细胞复合培养48h,用茜素红染色检测复合培养后细胞的成骨潜能。结果与结论:细胞在复合材料上能够很好的黏附、生长以及增殖,与重组人工骨复合培养后,细胞的成骨潜能和细胞表型无明显变化。表明重组人工骨易于与骨髓间充质干细胞结合,对细胞成骨潜能无影响,生物相容性良好。     

复合骨髓间充质干细胞和富血小板血浆煅烧骨在大鼠下颌骨缺损修复中的应用

背景:用于修复骨缺损的方法有直接植入、复合细胞植入以及加入生长因子植入.近年来,复合细胞植入和加入生长因子植入的研究受到比较广泛的关注.目的:观察复合骨髓间充质干细胞和富血小板血浆的煅烧骨修复颌骨缺损的作用.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008-04在青岛大学医学院附属医院中心实验宦及口腔研究室完成.材料:取成年牛长骨骨骺端,经脱脂、脱蛋白、煅烧处理后制得煅烧骨.将第3代的骨髓间充质干细胞悬液加到煅烧骨上制备煅烧骨-骨髓间充质干细胞复合体.将富血小板血浆因子滴加到将要植入的煅烧骨-骨髓间充质干细胞复合体上,制得含富血小板血浆因子的煅烧骨-骨髓间充质干细胞复合体.方法:用牙钻在Wistar大鼠左侧下颌骨下缘备出1.0 cm×0.8 cm大小缺损,将30只大鼠随机分为3组,每组10只.对照组:将煅烧骨直接植入大鼠下颌骨缺损中.复合骨髓间充质干细胞组:将煅烧骨＞骨髓间充质干细胞复合体植入大鼠下颌骨缺损中.复合骨髓间充质干细胞+富血小板血浆组:将含富血小板血浆因子的煅烧骨-骨髓间充质干细胞复合体植入大鼠下颌骨缺损中.主要观察指标:观察各组煅烧骨在4,8,12周的成骨情况.结果:复合骨髓间充质干细胞+富血小板血浆组煅烧骨在4,8,12周3个时间点的成骨情况明显优于对照组煅烧骨及复合骨髓间充质干细胞组煅烧骨(P＜0.01),,对照组和复合骨髓间充质干细胞组之间的成骨情况差异无显著性意义(P＞0.05).结论:复合骨髓间充质干细胞和富血小板血浆的煅烧骨可以促进下颌骨缺损修复,增加血管化与骨化.     

异种去蛋白松质骨复合骨髓间充质干细胞修复骨缺损的组织学变化

背景:目前应用各种人造支架复合细胞修复骨缺损研究很多,但是各种人造支架都没有骨的天然结构,所以修复效果不够理想.目的:将大鼠骨髓间充质干细胞接种到异种去蛋白松质骨上,移植修复大鼠股骨节段性缺损,以体内修复效果来评价复合体应用前景.方法:分离培养大鼠骨髓间充质干细胞并进行扩增,用BrdU体外进行标记.同时制备牛去蛋白松质骨,在体外与标记后的细胞复合.制备大鼠双侧股骨中段5 mm缺损模型,实验分成3组,缺损处分别移植骨髓间充质干细胞/去蛋白松质骨复合体、单纯去蛋白松质骨及单纯骨髓间充质干细胞.结果与结论:BrdU免疫染色结果显示,在各组细胞均呈阳性表达,但随着移植时间的延长而减弱.X射线放射学评分及苏木精-伊红染色组织学评分结果显示,各时间段复合体组成骨效果均好于其他组.复合体组Ⅰ型胶原蛋白表达随着时间的延长有明显增强,强于其他组.提示骨髓间充质干细胞复合异种去蛋白松质骨的成骨能力明显强于单纯的支架修复能力,单纯的骨髓间充质干细胞虽然有成骨能力,但不能修复节段性骨缺损.     

生物衍生骨与骨髓间充质干细胞复合修复免桡骨大段缺损

背景:生物衍生支架材料具备与自身骨相似的结构和微环境,具有较好的应用前景.目的:探讨生物衍生骨复合成骨诱导的骨髓间充质干细胞修复兔桡骨的节段性骨缺损的可行性,并与单纯生物衍生骨进行比较.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-01/2008-01在南华大学生命科学院实验室完成.材料:同种异体骨经脱脂、脱蛋白、部分脱钙和冻干等方法处理后制备生物衍生骨支架材料,与自体骨髓间充质干细胞复合制备组织工程骨支架材料.方法:25只健康成年新西兰大白兔双侧桡骨制备中段15 mm的骨缺损,随机取其巾20只兔右侧桡骨为实验组植入组织工程骨,左侧为对照组植入单纯生物衍生骨,不做内外固定;另5只兔双侧骨缺损处不植入任何材料作为空白组.主要观察指标:应用X射线放射学检查及组织学观察比较3组骨缺损修复的能力.结果:X射线显示随时间延长骨折处骨痂逐渐增多,实验组8周基本愈合,12周塑形完成;对照组骨痂少,愈合时间推迟;空白组术后12周骨缺损未见骨性修复,最后形成骨不连.术后2,4,8,12周实验组放射学检查评价新骨生成优于对照组(P< 0.05).组织学检查显示实验组术后4周时材料开始吸收,8周基本降解吸收被新生骨取代,12周完全修复;对照组明硅推迟,新骨生成速度、生成量低于实验组(P<0.05);空白组各时点均无新骨形成,最后缺损由纤维组织充填.结论:成骨诱导的问充质干细胞/生物衍生骨复合构建组织工程化骨植入修复兔桡骨缺损能够加速新骨形成,其修复能力明显优于单纯生物衍生骨.     

肝细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞移植治疗免股骨头坏死

背景:课题利用实验室自主研制、已获国家SFDA批准临床试验的重组肝细胞生长因子腺病毒感染骨髓间充质干细胞,结合肝细胞生长因子的促血管新生和抗细胞凋亡以及间充质干细胞的成骨功能,通过细胞治疗的手段进行骨损伤修复.目的:探讨肝细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞移植对兔股骨头坏死骨缺损的治疗效果.设计、时间及地点:细胞-材料学体内实验,于2007-09/12在北京放射与辐射医学研究所和解放军66400部队骨病专科医院完成.材料:清洁级26～28周龄新西兰大白兔18只,由北京开源兔业养殖场提供.骨基质明胶为上海骁博科技发展有限公司产品.方法:采用贴壁法分离培养兔自体骨髓间充质干细胞,体外鉴定成骨和成脂肪能力.18只兔均建立双侧股骨头坏死骨缺损模型,随机分为3组,6只,组,单纯材料组缺损区仅填塞骨基质明胶,细胞-材料组填塞复合骨髓间充质干细胞的骨基质明胶,基因修饰细胞-材料组填寒复合Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞的骨基质明胶,各组细胞用量为107个/缺损,骨基质明胶用量为27 mm3/缺损,修复3个月后取材进行组织学检查.骨髓闻充质干细胞和Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞经荧光染料二醋酸琥珀酰酯羟基荧光素标记后,氯化钴处理72 h,流式细胞学分析细胞增殖情况.主要观察指标:骨髓间充质干细胞的诱导分化,骨髓间充质干细胞对兔股骨头坏死的修复效果,Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞抗低氧损伤能力.结果:培养的细胞在适当诱导条件下可分化为成骨和成脂肪细胞.修复后3个月组织学分析显示,单纯材料组仅见疏松的纤维肉芽组织填充;细胞-材料组可见致密的纤维肉芽组织填充,其间有较多的新生血管,但未见新生骨组织;基因修饰细胞-材料组多为软骨样组织填充,周围可见新骨带形成.各组Lane-Sandhu骨组织学评分比较差异有非常显著性意义(P<0.01),其中基因修饰细胞-材料组评分最高,即Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞具备最佳的骨修复能力.培养体系中加入氯化钴后,已增殖的Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞比例显著高于未感染骨髓间充质干细胞(P<0.001).结论:在骨缺损模型中Ad-HGF感染的骨髓间充质干细胞具有更强的抗低氧损伤能力,其在体内成骨能力优于未感染的骨髓间充质干细胞,提示肝细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞移植是应用于缺血性骨坏死的有效治疗途径.     

生物衍生骨体外复合构建组织工程化骨修复兔桡骨-骨膜缺损:血管化进程及其生物力学性能

背景:目前组织工程骨的支架材料,力学性能和体内血管化问题仍没有很好解决,因而制约了临床的广泛开展.目的:观察生物衍生骨体外复合骨髓间充质干细胞构建组织化工程骨修复兔桡骨一骨膜缺损的血管化进程和生物力学性能.方法:取新西兰大白兔的骨头制各生物衍生骨;体外分离和培养兔骨髓间充质干细胞,定向诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,再将诱导的成骨细胞接种到生物衍生骨支架上制成组织工程骨.取大白兔25只,制成骨膜桡骨缺损模型,其中5只兔不做处理为空白组;另外20只兔左前肢为对照组单纯植入生物衍生骨,右前肢为实验组植入组织工程骨术后2,4,8,12周分别取5只兔标本,观察血管面积和缺损区植入骨的生物力学性能.结果与结论:术后4周实验组和对照组血液循环丰富,血管面积较大,12周血管面积趋于稳定,接近正常状态;2,4,8周的实验组和对照组血管面积与空白组比较差异有显著性意义(P<0.05).8周,与对照组比较,实验组修复区的血管网排列规律,12周形态结构已接近正常骨组织,力学性能明显增强.结果证实生物衍生骨复合骨髓间充质干细胞后有较好的血管化进程和力学性能,是修复骨缺损的一种较好的治疗方法.     

纳米羟基磷灰石对缺损骨再生的影响

背景:羟基磷灰石材料的空间结构及硬度等物理特性非常接近天然骨基质,但由于早期工艺技术问题导致其孔隙及降解性存在一定问题。目的:比较纳米羟基磷灰石与羟基磷灰石修复大鼠胫骨离断性缺损的效果。方法:将36只SD大鼠随机均分为4组,制作左侧胫骨5 mm离断性缺损模型,实验组于缺损处植入骨髓间充质干细胞/纳米羟基磷灰石复合体,对照组于骨缺损处植入骨髓间充质干细胞/羟基磷灰石复合体,细胞组于骨缺损处植入骨髓间充质干细胞,空白对照组不植入任何物质。术后2,8,12周时,X射线检测缺损区骨修复情况,苏木精-伊红染色观察成骨情况,免疫印迹技术检测修复区域Ⅰ型胶原蛋白表达情况。结果与结论:术后12周,实验组可见新生骨痂覆盖整个缺损区且形成明显的桥接,材料大部分已降解,可见大量的骨样组织并形成小梁,已形成板层骨样结构,Ⅰ型胶原蛋白大量表达;对照组骨缺损处骨痂形成增多,断端整合性不佳,有骨质硬化现象,仍然有较多材料未降解,可见骨小梁样结构,亦有板层骨结构,Ⅰ型胶原蛋白大量表达,但弱于实验组;细胞组、空白对照组骨缺损处未见骨性修复,Ⅰ型胶原蛋白弱表达。表明纳米羟基磷灰石促进骨缺损修复效果优于羟基磷灰石。     

振动应力刺激骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损

背景:研究证实,力学因素可调控、诱导骨髓间充质干细胞定向分化为骨细胞,提高分化效率。目的:观察振动应力刺激对兔骨缺损微环境中骨髓间充质干细胞移植修复肱骨骨缺损成骨分化能力的影响。方法:24只兔按随机数字表法分为非振动单纯骨基质明胶组、非振动骨基质明胶+骨髓间充质干细胞复合植入组、振动骨基质明胶+骨髓间充质干细胞复合植入组,每组8只,建立兔肱骨骨缺损模型。振动组兔置于振动平台,以0.3G的加速度,25Hz,正弦波型,1次/d,30min/次,持续4周施加振动刺激。结果与结论:造模4周后,大体观察结果显示,振动组骨痂生长良好,组织学切片显示其新生骨量较多,可见大量成骨细胞,骨缺损与断端形成骨性连接;振动组Ⅰ型胶原蛋白、RUNX2mRNA表达水平明显高于非振动组。提示振动应力刺激可促进骨缺损微环境中骨髓间充质干细胞的成骨分化能力,提高Ⅰ型胶原蛋白、RUNX2mRNA表达水平,从而加速骨缺损修复的进程。     

骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损*

背景：有研究表明骨髓间充质干细胞及异体骨可促进骨缺损的修复,但骨髓间充质干细胞复合异体骨对于松质骨缺损的修复效果至今少有报道。目的：观察骨髓间充质干细胞复合异体骨修复兔松质骨缺损效果。方法：在新西兰大白兔双侧股骨外侧髁造成0.6 cm×1.2 cm 的松质骨缺损,一侧设为模型组,骨缺损处植入复合骨髓间充质干细胞的异体骨,另一侧设为对照组,单纯植入异体骨。结果与结论：植入后4,8,12周,大体观察、X 射线检查和苏木精-伊红染色观察结果显示,模型组在新骨成长方面,缺损区修复方面均优于对照组。植入后12周,模型组骨缺损区可见大量骨小梁形成及成熟的板层骨组织,骨缺损基本修复。对照组骨缺损区仅可见大量编织骨形成,骨缺损尚未得到有效修复。模型组Lane-Sandhu 法 X 射线结合组织学观察评分高于对照组(P <0.05)。生物力学检测结果显示,植入后12周,模型组股骨髁最大压力载荷、载荷/应变比值均高于对照组(P <0.05),最大应变位移较对照组低(P <0.05)。结果证实,骨髓间充质干细胞复合异体骨可有效修复兔股骨髁松质骨缺损,且修复效果明显优于单纯异体骨移植。