BMP/bFGF生物活性材料修复关节软骨损伤的实验研究

[目的]探讨骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)生物材料在关节软骨缺损修复过程中的作用,为内源性修复关节软骨缺损提供实验基础.[方法]取24只14龄成年大白兔随机分成4组,每只动物于双侧膝关节股骨膑股关节面制备直径5mm全层关节软骨缺损模型.钻通骨髓腔.A组应用BMP/bFGF生物活性材料,B组应用BMP生物活性材料,C组应用bFGF生物活性材料,D组单纯应用生物蛋白胶材料.于8、12、24周在大体,光镜及电镜下观察损伤修复效果,组织学评分.[结果]A组于8、12周时,软骨缺损被白色半透明坚硬组织平滑修复,富有光泽,24周时修复组织正常软骨边界模糊,连接紧密,质地坚硬,表面平滑光润.B、C组于8、12、24周时候均未见软骨缺损完全修复,边界清楚,中央凹陷明显残留.D组全程均未见软骨修复.组织学平分A组明显优于B、C、D组,而B、C组之间无差别.[结论]BMP/bFGF生物活性材料可以有效修复兔大面积关节软骨损伤,疗效明显优于单独应用骨形态发生蛋白或碱性成纤维细胞生长因子,为关节软骨损伤治疗提供新的治疗方法.     

新鲜同种异体骨软骨移植修复软骨缺损

目的联合应用新鲜同种异体骨软骨移植,和局部注射碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growthfactor,bFGF),探讨能否促进关节软骨缺损区新生软骨的形成,提高软骨缺损修复的成功率。方法48只青紫兰兔,96个实验关节,随机分为A、B、C、D组。无菌条件下制作骨软骨缺损模型。在A组缺损区单纯植入新鲜的同种异体骨软骨,B组单纯局部注射重组人bFGF,C组局部注射bFGF后同时植入新鲜的同种异体骨软骨,D组用作空白对照。术后第4、8、12周作大体观察、X线摄片、组织学检查及免疫组化检查。结果移植加注射bFGF组促进软骨缺损修复的效果均好于其他组,图像分析仪进行软骨细胞记数有显著差异(P<0.05),有统计学意义。修复软骨型胶原免疫组化染色强阳性。结论采用新鲜的同种异体骨软骨移植及联合应用碱性成纤维细胞生长因子,二者能起交互作用,促进了新生软骨的形成。     

bFGF对关节软骨缺损的修复作用

目的观察碱性成纤维细胞生长因了对关节软骨缺损修复的影响。方法在兔双侧股骨髁间窝造成骨软骨缺损．一侧应用碱性成纤维细胞生长因子．另一侧作对照。术后3个月．利用组织切片及扫描电镜等方法，观察两侧骨软骨缺损修复情况。结果修复3个月后．对照侧软骨缺损难以完全修复．修复细胞形态多样，似成纤维细胞。蛋白多糖颗粒较少。应用碱性成纤维细胞生长因子删软骨缺损基本修复．修复细胞似软骨细胞．有较多的蛋白多糖颗粒与胶原纤维结合。缺损修复组织评分。碱性成纤维细胞生长因子组优于对照组。结论碱性成纤维细胞生长因子可促进骨软骨缺损的修复。     

应用骨形态发生蛋白(BMP)修复关节软骨缺损的实验研究

目的探讨关节软骨全层缺损应用骨形态发生蛋白修复的效果。方法于2004年5月至2005年12月,30只新西兰种成年兔随机分为A,B,C三组,每只兔子左膝股骨髁间凹做一大小为4mm×5mm×2.5mm的全层关节软骨缺损。A,B组缺损内分别填充骨形态发生蛋白/纤维蛋白胶(BMP/FG)及FG,C组为空白。术后28周对缺损修复情况行大体形态、组织学和电镜观察。结果BMP/FG组,缺损组织以透明软骨修复,接近正常组织,而FG组和空白组则以纤维组织修复为主。结论BMP/FG能较好的完成关节骨软骨全层缺损的修复,并随着时间的延长修复的软骨越接近正常软骨,但修复软骨缺损的组织与邻近正常软骨组织连接性仍不是十分理想。     

玻璃酸钠加碱性成纤维细胞生长因子抑制兔膝关节骨关节炎形成的实验研究

目的 研究外源性碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF)与玻璃酸钠关节腔内注射抑制兔膝关节创伤后骨关节炎形成的可行性及有效性,为临床应用提供实验依据. 方法 外源性碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF)与玻璃酸钠关节腔由注射制备兔膝关节损伤后骨关节炎模型: 20只兔共 40膝,随机分为四组:① A组: bFGF+玻璃酸钠,② B组: bFGF,③ C组:玻璃酸钠,④ D组:对照组.分别于术后第 4、 5、 6、 7、 8周行双膝关节腔注射.术后 12周取材观察其大体、光镜情况,对量化指标行统计学分析. 结果大体观察显示 A、 B组均能以较好的修复组织覆盖缺损,而 C、 D组则较差 ,其中 C、 D组间差异无统计学意义 (P=0.405),除此之外任何两组间 P值均小于 0.01,即差异有统计学意义.光镜观察显示:任何两组间 P值均小于 0.01,即差异有统计学意义. 结论 外源性 bFGF对兔膝关节软骨损伤的修复有促细胞增殖分化作用,且外源性 bFGF与玻璃酸钠结合对兔膝关节损伤后骨关节炎形成有明显抑制作用.     

骨软骨移植联合rhBMP -2/bFGF修复软骨缺损

[目的]探讨采用冷冻同种异体骨软骨移植,配合骨形态发生蛋白(rhBMP-2)/碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)修复软骨缺损的效果,为进一步应用于临床提供理论依据。[方法]48只日本大耳白兔,96个关节,随机分A、B、C、D组。A组采用骨软骨移植联合rhBMP-2/bFGF,B组单纯应用骨软骨移植,C组单纯局部注射rh-BMP-2/bFGF混悬液,D组用作空白对照。无菌条件下制作骨软骨缺损模型。术后第4、8、12周作解剖学观察、磁共振检查、组织学检查及软骨细胞记数、免疫组化检查。[结果]A组软骨缺损修复面光滑,呈瓷白色、半透明,B、C组未完全修复,D组无明显修复。A组修复软骨组织学评分与其他组比较差异有统计学意义(P<0.05),图像分析仪软骨细胞记数与其他组比较差异有统计学意义(P<0.05)。修复软骨Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。[结论]联合应用冷冻同种异体骨软骨移植、rhBMP-2/bFGF,能促进新生软骨的形成,提高软骨缺损修复的质量。     

软骨PLGA-Ⅱ型胶原支架复合体修复兔膝关节骨软骨损伤

目的探讨骨髓基质干细胞(BMSCs)诱导的软骨细胞与聚乙醇酸-乳酸共聚物(PLGA)-Ⅱ型胶原支架通过管帽结构复合构建组织工程软骨复合体修复兔膝关节骨软骨损伤的效果及各界面耦合情况。方法BMSCs经软骨诱导液诱导成软骨细胞后接种于PLGA-Ⅱ型胶原支架的底层,支架表层戴管帽。将该细胞-支架复合物置入软骨条件培养液中培养2周,扫描电镜观察。将45只新西兰大白兔随机分为A、B、C 3组,每组15只,并于股骨髁处造模。分别于缺损处植入戴管帽结构复合的软骨支架复合体(A组)、PLGA-Ⅱ型胶原支架(B组)、不植入任何材料(C组)。于第4周和第12周取材行大体观察和组织学分析。结果 A组和B组缺损处均有软骨生成;C组缺损明显,只有纤维组织生长。A组软骨缺损部分软骨细胞修复,成骨区部分骨样细胞修复;两者耦合处犬牙交错,修复缺损程度及成骨区和成软骨区界面耦合情况明显优于B、C组。软骨组织学评分A组优于B、C组(P0.05)。结论 BMSCs诱导分化成的软骨细胞与PLGA-Ⅱ型胶原支架经过管帽结构构建成的软骨PLGA-Ⅱ型胶原支架复合体可有效修复兔膝关节骨软骨损伤,新生软骨、骨与宿主软骨、骨及新生软骨与软骨下骨各界面耦合良好。     

bFGF/BMP/AACB复合物修复犬股骨头缺损坏死模型的实验研究

目的制备bFGF/BMP/AACB复合物,通过动物实验研究其对股骨头缺损坏死模型的修复作用及相关问题,探讨临床应用的可能性。方法制备异体脱抗原松质骨(AACB),并将其与碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)及骨形态发生蛋白(BMP)复合制成bFGF/BMP/AACB复合物,植入通过液氮冷冻建立的犬股骨头缺损坏死模型,术后不同时间处死动物。通过大体解剖、X线片、组织学染色、图像分析、血管免疫组化染色、X线能谱分析、生物力学测定等手段观察缺损坏死模型的修复情况。结果术后各组动物均无毒性反应和炎症反应。A组(空白缺损组)术后12周缺损仍未愈合;B组(AACB组)虽然优于A组,但成骨作用不及C组(BMP/AACB组);而D组(bFGF/BMP/AACB组)成骨和成血管作用优于A、B、C组。早期(3、6周)甚至优于E组(自体骨组),后期(12周)的骨修复及骨改建效果与E组相当。结论bFGF/BMP/AACB复合物具有明显促进犬股骨头缺损坏死模型再血管化及新骨形成的作用,可望成为新型的股骨头缺血性坏死(ANFH)修复材料。     

复合人工骨修复犬股骨头缺损坏死中再血管化与钙含量的关系

[目的]观察骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibro-blast growth factor,bFGF)与异体脱抗原松质骨(allogeneic antigen-extracted cancellous bone,AACB)复合后修复股骨头坏死(femoral head necrosis,FHN)病灶清除区缺损,评价bFGF对FHN的再血管化作用及其与钙含量的关系。[方法]取18只杂种犬共36侧股骨头,建立液氮冷冻诱导性犬股骨头缺损坏死模型,随机分为A、B、C3组,每组12侧。A组为空白对照,B组植入AACB/BMP,C组植入AACB/BMP/bFGF。每个股骨头内植入AACB约0.33g,BMP约12.5mg,bFGF约2000U。术后3、6和12周分批处死动物,每组每次处死2只。行组织学观察,免疫组织化学染色,进行血管计数和血管面积图像分析、钙含量测定、并分析再血管化作用与钙含量间的关系。[结果]组织学观察,12周时A组以纤维结缔组织为主,B组多量新生骨组织形成,密度不均,C组股骨头骨缺损完全修复。血管计数和血管面积,C组术后3周移植物孔隙内大量血管增生,6和12周时血管数量和血管面积进一步增加,各时间点都大于A、B组,具有统计学意义(P<0.05)。钙含量,C组术后3周钙含量小于B组,12周时大于B组(P<0.05)。再血管化作用与钙含量的关系,C组与B组比较,术后3周时再血管化与钙含量呈负相关,12周时呈正相关。[结论]AACB是生长因子的良好吸附载体,适宜新生血管长入。吸附有bFGF及BMP的AACB具有较强的再血管化能力,bFGF促进植骨材料吸收,加速新骨形成。这一疗法有望成为FHN治疗的一种手段。     

透明质酸载碱性成纤维细胞生长因子对兔膝关节缺血再灌注损伤防治作用的实验研究

目的：通过动物实验观察碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)与透明质酸(HA)关节腔内注射对关节缺血再灌注损伤及退行性关节炎的防治作用。方法：采用夹闭兔股血管8h的方法模拟缺血再灌注模型。将48只新西兰大白兔随机分为对照组(A组)，HA治疗组(B组)和FGF／HA治疗组(C组)，在关节腔内注射相应的药物。用光镜和电镜观察关节滑膜和软骨的病理改变，观察并半定量计算软骨蛋白多糖(PGs)的变化，检测滑膜丙二醛(MDA)的含量。结果：C组的软骨和滑膜病理改变明显轻于A组和B组，在C组中，滑膜MDA的含量明显低于其它两组，而PGs的含量明显高于其它两组：结论：联合应用bFGF和HA能明显减轻兔膝关节缺血再灌注损伤和退行性改变，其作用要明显优于单用HA。     

三维动态诱导对自体组织工程软骨远期退变抑制效应的实验研究

目的体外诱导自体骨髓间充质干细胞（aMSC）向软骨细胞分化,验证三维动态诱导培养的软骨分化效率和远期修复效应。方法分离培养多样本aMSC,分别行转壁生物反应器内三维动态诱导（三维动态诱导组）培养和常规二维平面诱导（二维平面诱导组）培养,比较各自的软骨分化效率;收获细胞与注射型蛋白胶混合,修复动物关节软骨缺损。8、12、24、48周后分别取材,观察大体形态和组织学形态,进行组织学评分,比较长期修复效果。结果二维平面诱导时仅出现局部蛋白多糖沉积,只少数细胞表达Ⅱ型胶原;三维动态诱导培养时蛋白多糖沉积明显并广泛表达Ⅱ型胶原,其胶原产量和蛋白多糖含量明显高于二维平面诱导组。在体内实验中,三维动态诱导组：8、12周后缺损完全修复,表面光滑,质地坚硬,与周围软骨紧密结合,组织学表现为类透明软骨结构,24、48周后修复组织与周围界限消失,仍保持类透明软骨的结构。二维平面诱导组：8周后软骨缺损即可被类透明软骨修复,但12周后即开始出现退变,24周后退化明显,软骨组织骨化变薄,48周后则大部分骨性退化,表层残留菲薄纤维组织。结论三维动态诱导培养可提高aMSC的软骨分化效率和远期修复效果,可为深化自体软骨组织工程研究提出新思路。     

Experimental study on repair of the defect of the pars interarticularis in rat with bone morphogenetic protein and fibrin glue]

The possibility of repairing the defect of the pars interarticularis (pars defect) with Bone Morphogenetic Protein (BMP) and fibrin glue was studied. The pars defect established in the 5th lumbar vertebra of Wistar rat was treated with surgical implantation of a composite consisting of BMP, fibrin glue and autologous cancellous bone. At 3, 6, 9 and 12 weeks after implantation, the osteoinductive activity in the pars defect was observed histologically and compared with that of other composite implants such as BMP with fibrin glue, autologous cancellous bone alone and autologous cancellous bone with fibrin glue. Although perfect bone fusion was not obtained with any of the composites employed, a significant increase in bone formation was seen in a composite of BMP, fibrin glue and autologous cancellous bone (p less than 0.01) as compared with that seen in the others. Consequently, implantation of BMP and fibrin glue combined with some biomaterials which support osteo-induction of BMP and stabilize the pars defect might be successfully applied to repair the pars defect.     

Experimental investigations of osteogenesis and chondrogenesis by implant of BMP-fibrin glue mixture

The influence of fibrin glue on ectopic osteo-chondrogenesis induced by bone morphogenetic protein (BMP), which was extracted from decalcified rabbit long bones, was investigated histologically, radiographically, and electronmicroscopically. The mixtures, consisting of fibrin glue and BMP, were implanted between femoral biceps muscles of AKR mice. They were examined 3 days, 5 days, 1 week, and 2 weeks after implantation, respectively. The fibrin glue did not affect osteo-chondrogenesis by BMP under the mixture conditions, and new bone formation was seen almost in every implant. The fine network of fibrin glue seemed to be effective for adhesion, differentiation of BMP responding cells and was well cooperated on BMP. Fibrin glue network could control the area of osteo-chondrogenesis by BMP. It might be due to restriction of diffusion of BMP. In addition, the whole shape of the newly formed cartilage and bone was influenced by the quantity of Aprotinin administered to fibrin glue. Fibrin glue may be regarded as an effective cooperator of BMP in the case of clinical application of BMP in the future.     

纤维蛋白凝胶复合骨形态发生蛋白和庆大霉素缓释药物治疗感染性骨缺损的实验研究

目的 探讨将纤维蛋白凝胶(FG)作为骨形态发生蛋白(BMP)及庆大霉素的共同载体,一期治疗感染性骨缺损。方法 48只青紫兰兔,制作慢性骨髓炎模型,清创后造成胫骨干骺端内侧1.5 cm长半环形骨缺损,采用三种方法进行处理:A组,植入FG、BMP和庆大霉素复合物;B组植入FG/BMP复合物;C组作为空白对照。术后观察动物一般情况,作骨细菌培养及其计数,X线摄片及组织学检查。结果 A组感染控制及骨修复均良好,感染控制率、再生骨量明显优于B组;B、C两组在感染控制率上无显著差异;C组动物骨修复差。结论 FG、BMP及庆大霉素复合物具有抗感染及促进成骨的双重作用,可用于感染性骨缺损的治疗,也可用于污染严重的开放性损伤造成的骨缺损的治疗,方法简便、易行。     

骨形态形成蛋白复合纤维蛋白载体修复全厚关节软骨缺损的实验研究

目的：用骨形态形成蛋白（BMP）复合纤维蛋白载体修复创伤性全厚关节软骨缺损,方法：60只新西兰家兔,体重2．5－3kg,雌雄不限,随机分为5组,每侧股骨髌髁关节面低速电钻钻一直径为4mm全厚关节软骨缺损,一侧缺损填充BMP／FS,对照侧缺损填充单纯FS,单纯BMP和空白组,膝关节不做固定,允许笼中自由活动,术后2,4,8,12周空气栓塞分批处死动物,大体观,组织学切片HE染色,S－100蛋白免疫组化染色和透射电镜观察实验结果,结果：术后4周,BMP／HF填充的部分关节软骨缺损由类透明软骨修复,术后8周,实验组缺损大部分由类透明软骨修复,而对照组则由纤维软骨或纤维组织修复,术后12周,实验组修复组织主要是透明软骨或类透明软骨,修复面较平整光滑,与周围组织愈合良好,但部分修复软骨面变薄,纤维化。结论：BMP／FS复合物促进了关节软骨的早期修复,并且最终的修复组织更接受正常的关节软骨,但术后12周修复的关节软骨出现退行性改变。     

骨髓基质细胞移植修复半月板无血运区损伤的实验研究

目的比较自体与同种异体骨髓基质细胞移植对半月板无血运区损伤修复的影响。方法 40只成年新西兰大白兔随机平均分为 A、 B两组。 A组兔的骨髓基质细胞 (MSC)经体外培养后与纤维蛋白凝胶 (FG)混合,自体移植于其一侧的膝关节半月板缺损区,即 FG＋自体 MSC（自体移植组）;另一侧单纯植入 FG(FG植入组 )。于 B组兔的一侧膝关节半月板缺损区移植 FG＋同种异体 MSC(异体移植组 ),另一侧缺损不予修复 (空白对照组 )。分别于术后第 1、 2、 3个月取材,观察半月板损伤部位的组织形态学变化。结果 (1)自体移植组 :术后 1个月缺损区可见纤维组织,内有大量成纤维细胞;术后 2个月见大量软骨细胞并有胶原纤维形成;术后 3个月损伤区呈纤维软骨愈合。 (2)空白对照组 :术后 1～ 3个月缺损区始终未愈合。 (3)单纯 FG植入组 :术后 1～ 3个月缺损区可见纤维组织,内有少量成纤维细胞,没有软骨细胞生长,呈瘢痕样愈合。 (4)同种异体移植组 :与自体移植组所见大致相同,但有 3侧缺损区可见大量淋巴细胞浸润,胶原纤维少。结论骨髓基质细胞移植可促进半月板无血运区损伤的愈合,同种异体骨髓基质细胞移植修复半月板无血运区损伤发生免疫排斥反应的机率较低。     

松质骨基质复合生物蛋白胶构建组织工程软骨的研究

目的尝试采用松质骨基质与生物蛋白胶复合材料构建组织工程软骨。方法体外培养大鼠软骨细胞,接种于松质骨基质／生物蛋白胶材料上行体外培养。采用HE、甲苯胺蓝染色免疫学检测、扫描电镜观察等方法观察所构建的组织工程软骨的特性。结果松质骨基质／生物蛋白胶组的组织学结构更接近于软骨样组织．其Ⅱ型胶原、蛋白多糖基因表达量及蛋白多糖含量明显高于松质骨基质组。结论松质骨基质／生物蛋白胶复合材料可用于构建组织工程软骨,是一种较理想的支架材料。     

纤维蛋白凝胶和脱钙骨基质支架材料复合软骨细胞修复兔膝关节软骨缺损的实验研究

目的：探讨纤维蛋白凝胶和脱钙骨基质支架材料复合软骨细胞作为软骨组织工程支架的可行性及有效性,并为后续研究可注射性材料做基础。方法：体外分离培养软骨细胞后接种到纤维蛋白凝胶和脱钙骨基质支架材料体外培养4周,然后植入兔膝关节软骨缺损区继续培养4、8、12周后取材,分别行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组织化学观察。并进行Wakitani评分,观察其体内修复关节缺损效果。结果：大体观察4周后,实验组软骨缺损区可有乳白色组织修复,12周可修复完全,并无明显凹凸感。光镜下8周可见大量软骨细胞修复,并在TB染色下见Ⅱ型胶原比4周时明显增多。12周时软骨陷窝结构形成,细胞形态排列及Ⅱ型胶原与正常软骨组织相近。结论：纤维蛋白凝胶和脱钙骨基质支架材料复合软骨细胞可以作为软骨组织工程支架材料,能够用于再生修复软骨的缺损。并为构建可注射性修复材料提供途径。     

软骨移植与软骨下骨钻孔修复全层关节软骨缺损的比较实验研究

目的 :评价软骨移植、软骨下骨钻孔修复关节软骨缺损的生物特性和效果差异。方法 :采用重复拉丁方设计 ,将 36只雄性新西兰大白兔按三个因素三个水平进行随机区组 ,对左右后肢按设计好的创面大小制造全层软骨缺损。软骨移植组将不同家兔关节软骨交换嵌入移植。钻孔组依创面大小制造孔直径、间距、深度相同的骨孔 ,深达松质骨。对照组缺损不作任何修复。术后 4、8、1 2周处死取材 ,分别进行大体观察、光镜观察、电镜观察 ,对观察指标进行量化统计学分析。结果 :(1 )两实验组在第 1 2周时均能以类透明软骨组织修复缺损 ,而对照组为纤维肉芽组织 ,统计学分析表明各组间有显著性差异 (P <0 .0 1 )。 (2 )光镜观察表明两种手术方法均能以软骨的方式修复缺损 ,软骨移植组无明显免疫排斥迹象 ,软骨细胞有活性 ,各组间有显著性差异 (P <0 .0 1 )。 (3)形态学分析表明 ,随时间延长 ,光密度与修复高度渐增 ,其中软骨移植组优于其他各组 (P <0 .0 1 )。 (4)随时间延长修复效果逐渐改善。小创面修复效果与中等创面间无明显差异。 (5)电镜观察表明 ,两种手术方法均有软骨细胞生成 ,细胞器发达。对照组符合纤维肉芽组织特征。结论 :(1 )软骨移植、钻孔均能以类透明软骨的结局修复关节软骨缺损 ,软骨细胞生物学特性类似