髓芯减压和骨髓基质细胞移植对家兔股骨头缺血性坏死的治疗作用

目的:探讨髓芯减压和体外培养的同种异体骨髓基质细胞移植,对兔股骨头缺血性坏死的治疗作用和修复机制。方法:采用新西兰大白兔液氮冷冻法造模,随机分为髓芯减压(A)组和同种异体细胞移植(B)组。术后标本做X-线和组织学观察。结果:(1)X-线观察2周时A、B组股骨头钻孔区边缘密度增加;8周时A组钻孔区呈低密度,边缘形成硬化线,B组钻孔区出现骨小梁结构。(2)组织学观察2周时A组钻孔区边缘出现较多的成骨细胞,并有骨组织形成;8周时钻孔区形成骨髓组织;2周时B组钻孔区有大量的成骨细胞,边缘有较多的骨组织形成。4周时钻孔区内充满新生骨小梁结构;8周时钻孔区内骨小梁趋于成熟。结论:髓芯减压和同种异体骨髓基质细胞移植,对兔股骨头缺血性坏死,有良好的治疗作用,且无明显地排异反应。     

纳米材料支架与骨髓间充质干细胞构建纳米骨修复兔股骨头坏死

背景:清华大学材料系制备的纳米晶胶原基骨修复材料的化学性能和物理性能均符合人体内环境要求,具有良好的生物相容性。目的:利用纳米材料和组织工程技术,探索骨髓间充质干细胞和纳米晶胶原基骨修复材料在骨坏死修复中的效果。方法:制备骨髓间充质干细胞与纳米骨复合体。取46只新西兰大白兔建立双侧股骨头坏死动物模型,随机分为3组。假手术组不做任何治疗;单纯纳米骨植入组植入纳米骨;纳米骨+骨髓间充质干细胞组植入复合了干细胞的纳米骨。对植入后4,8,12周的股骨头行影像学观察以及组织学观察。结果与结论:X射线检查:植入后12周,假手术组兔股骨头有塌陷;单纯纳米骨植入组充填区与周围组织区别不明显,周边有新生骨小梁;纳米骨+骨髓间充质干细胞复合体植入组充填区近似周围组织,充填区分布有骨小梁。组织学观察:4周时,假手术组股骨头坏死区无明显变化,其他两组植入物降解和新骨替代;8周时,假手术组股骨头负重区软骨面部分缺损,其他两组坏死区初步修复,可见成骨和材料降解;12周时,假手术组坏死区仍未修复,部分股骨头有塌陷,其他两组坏死区修复,纳米骨+骨髓间充质干细胞植入组骨小梁结构形成。结果表明,单纯纳米骨植入组和纳米骨+骨髓间充质干细胞植入组在股骨头坏死成骨方面效果优于假手术组,纳米骨+骨髓间充质干细胞植入组成骨更佳。     

人工骨联合骨髓间充质干细胞修复兔股骨头坏死

背景：骨髓间充质干细胞具有自我增殖能力和分化多潜能性,β-磷酸三钙陶瓷人工骨具有良好的细胞亲和力及良好的生物相容性,是治疗股骨头坏死的热点。 目的：观察骨髓间充质干细胞联合β-磷酸三钙对兔股骨头坏死的修复作用。 方法：抽取兔自体骨髓并分离和培养骨髓间充质干细胞,扩增至3代后与β-磷酸三钙复合;24只兔建立双侧股骨头坏死动物模型,48侧股骨头随机分为3组,空白组制作缺损而不填充任何材料;β-磷酸三钙组单纯填充β-磷酸三钙;复合组填充β-磷酸三钙和骨髓间充质干细胞的复合材料。 结果与结论：修复后8周复合组成骨细胞较多,新生骨小梁相互连接成片;β-磷酸三钙组骨量少,部分纤维组织填充;空白组缺损区靠近宿主骨区域可见少许软骨细胞及软骨组织,纤维组织较多。修复后4,8周复合组骨缺损平均阻射密度较β-磷酸三钙组、空白组增高(P < 0.05);β-磷酸三钙组与空白组相比差异无显著性意义(P > 0.05)。采用Lane-Sandhu法评分标准,4,8周复合组骨小梁面积均高于β-磷酸三钙组及空白组(P < 0.05)。提示骨髓间充质干细胞有较强的成骨作用,有助于股骨头坏死缺损的修复。     

浓集自体骨髓基质干细胞复合物成骨的实验研究

目的:研究自体浓集骨髓基质干细胞(MSCs)复合物的成骨作用,以寻求治疗股骨头缺血性坏死的新方法。方法:中国白兔24只,随机分成3组。小牛脱钙松质骨(DBCB)作为载体,将一定量的骨形态发生蛋白(BMPs)与不同浓度含有骨髓基质干细胞(MSCs)的单核细胞悬液复合,制成MSCs/BMP/DBCB复合物(MⅠ:1×106,MⅡ:1×105和MⅢ:1×104),分别回植在骶棘肌内。术后2、4、8、12周取材,对标本做放射影像学、大体观察、显微镜组织学观察。结果:MⅠ组新骨生成量多于其它组。结论:复合物具有治疗股骨头缺血性坏死的潜能,但有待进一步研究。     

Ⅰ/Ⅲ型胶原膜联合自体骨髓间充质干细胞修复兔膝关节软骨缺损

背景：研究表明Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原都有利于骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和分化。 目的：观察Ⅰ/Ⅲ型胶原膜联合自体骨髓间充质干细胞修复兔膝关节软骨缺损的可行性。 方法：取24只新西兰大白兔制作双膝股骨滑车直径3.8 mm、深2 mm关节软骨缺损模型,分为2组：实验组缺损区植入Ⅰ/Ⅲ型胶原膜-自体骨髓间充质干细胞复合物,对照组缺损区植入单纯Ⅰ/Ⅲ型胶原膜。 结果与结论：膝关节股骨标本组织学染色显示,实验组植入8周时为类透明软骨修复,12周时接近于正常软骨;对照组植入8周时以纤维样组织修复为主,12周时为纤维软骨修复。实验组植入后8,12周组织学评分均明显高于对照组(P < 0.001)。表明运用Ⅰ/Ⅲ型胶原膜-自体骨髓间充质干细胞复合物可修复关节软骨缺损。     

改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸复合骨髓基质干细胞修复兔桡骨缺损*

背景：前期试验证实骨髓基质干细胞能够在改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸材料表面黏附、增殖,该材料具有良好的生物安全性。 目的：观察骨髓基质干细胞与改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸材料复合修复兔桡骨缺损的效果。 方法：建立兔15 mm桡骨缺损模型,随机分为3组：空白对照组不进行任何处理,实验组植入改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸+骨髓基质干细胞组织工程化骨,对照组植入单纯改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸支架材料。 结果与结论：①X射线评价：术后1~12周,实验组骨缺损修复程度及速度明显优于空白对照组与对照组(P < 0.05)。②组织学检测：实验组术后4周即可观察到新生骨和纤维组织长入材料空隙,局部形成陷窝结构;8周时新生骨组织增多,部分可观察到成熟的骨小梁结构;12周时可见大量成熟骨细胞,骨小梁排列紧密,移植材料逐步被新生骨取代,与正常骨组织形态基本一致,且骨小梁出现时间早于空白对照组与对照组。说明骨髓基质干细胞复合改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸构建的组织工程化骨能够促进骨缺损处新骨的生成,较单纯支架材料具有明显优势。     

不同密度骨髓间充质干细胞移植对家兔股骨头缺血性坏死的治疗作用

目的比较不同密度的骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植,对实验性家兔股骨头缺血性坏死(ANFH)的治疗作用,探索合适的BMSCs移植密度。方法选取成年健康新西兰大耳白兔40只,根据BMSCs移植密度随机分为1×104(A),1×105(B),1×106(C),1×107(D),1×108(E)/ml BMSCs5组。对术后2、4、6、8周的股骨头标本,进行X-射线检查、组织学观察和图象分析。结果X-射线观察显示:随着时间的进展,各组钻孔区密度逐渐增加,A组密度增加不均,8周时,B、C、D、E组钻孔区呈现正常的骨小梁结构,A组部分钻孔区域呈现低密度腔隙。组织学观察表明:术后2周时,各组钻孔区内出现大量的成骨细胞,A组钻孔区中心为炎性细胞;8周时B、C、D、E组钻孔区内,骨小梁趋于成熟。A组钻孔区内分布有不均匀的骨小梁和骨髓组织。图像分析表明:在B、C、D、E组钻孔区内骨小梁的面积百分比值明显高于A组。结论体外培养的BMSCs移植修复ANFH时,不宜选择104以下的密度级别,应该尽可能提高移植细胞的密度。     

骨形态发生蛋白2复合脂肪源性干细胞修复兔缺血性股骨头坏死

背景：骨形态发生蛋白2和脂肪源性干细胞都有很强的成骨能力,对于缺血性股骨头坏死的修复有重要意义。 目的：观察骨形态发生蛋白2体内复合脂肪源性干细胞成骨治疗兔股骨头缺血坏死的疗效。 方法：48只新西兰大白兔采用液氮冷冻法造模,随机分为对照组,髓芯减压组,脂肪源性干细胞组,骨形态发生蛋白2复合脂肪源性干细胞组。 结果与结论：脂肪源性干细胞组与骨形态发生蛋白2复合脂肪源性干细胞组兔股骨头坏死区域的组织修复旺盛,新生骨小梁较多且逐步强化,X射线未见明显的囊性变和股骨头塌陷发生。在8周时骨形态发生蛋白2复合脂肪源性干细胞组骨小梁及骨髓组织生长较单纯脂肪源性干细胞组更旺盛。表明骨形态发生蛋白2因子复合脂肪源性干细胞植入股骨头坏死模型后成骨较多,修复坏死区域功能较强。     

重组增强型绿色荧光蛋白慢病毒载体示踪转染的脐血间充质干细胞移植治疗兔股骨头缺血性坏死

背景：目前国内外已有关于人脐血间充质干细胞移植修复鼠脊髓损伤、脑肿瘤、心肌梗死等的报道,将其在特定的条件下向成骨细胞诱导分化的研究也已有报道,但尚未有将脐血间充质干细胞移植治疗动物骨坏死的研究报道。 目的：观察重组增强型绿色荧光蛋白慢病毒载体示踪转染的脐血间充质干细胞移植修复兔股骨头缺血性坏死的效果。 方法：含骨形态发生蛋白2基因质粒与携带重组增强型绿色荧光蛋白的慢病毒载体与脐血间充质干细胞共培养;制作兔股骨头缺损模型,随机分为3组,正常组未作任何处理,对照组骨缺损未进行填充;实验组骨缺损填充重组增强型绿色荧光蛋白慢病毒载体示踪转染的脐血间充质干细胞;分别于治疗4周和8周时股骨头行影像学和组织学观察。 结果与结论：影像学和组织学检查显示实验组治疗4周时即有明显的成骨反应和新骨形成,8周时基本修复股骨头的骨缺损区;对照组治疗4周时骨缺损为纤维结缔组织填充,8周时股骨头缺损周边骨质硬化,骨缺损处充填纤维结缔组织,股骨头骨小梁紊乱。结果显示重组增强型绿色荧光蛋白慢病毒载体示踪转染的脐血间充质干细胞有较强的诱导成骨作用,可以成功的修复股骨头缺损性坏死。     

硫酸钙人工骨/骨髓间充质干细胞构建组织工程化骨诱导脊柱融合

背景：硫酸钙具有良好的组织相容性和可降解性,是一种安全有效的骨移植替代物。 目的：观察医用硫酸钙人工骨与兔骨髓间充质干细胞复合的成骨作用。 方法：取36只新西兰大白兔,行腰椎后路L4/5椎间盘摘除后,随机均分为3组,自体骨组在椎间隙植入自体髂骨,异种骨组在椎间隙植入异体脱钙小牛骨,组织工程骨组椎间隙植入医用硫酸钙人工骨与同种异体骨髓间充质干细胞复合物。植入后4,8,16周摄腰椎正侧位X射线片,观察椎体间植骨愈合及塑形情况;留取骨痂标本行组织学观察椎间植骨愈合程度;于16周对脊柱融合部位进行生物力学分析。 结果与结论：植入16周时,自体骨组椎间骨小梁连续,椎间融合基本完成,大量编织骨相互融合成片;异种骨组椎间隙形成不完全骨性融合,软骨组织大部分分化为骨组织,但中间仍为纤维组织;组织工程骨组椎间骨小梁连续,椎间融合基本完成,大量编织骨相互融合成片,人工骨基本吸收、骨化,仅有少部分残留;自体骨组、组织工程骨组失效强度和刚度均优于异种骨组(P < 0.05)。提示医用硫酸钙人工骨/骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨具有具有良好的成骨和骨诱导作用,可以较好地促进脊柱椎体间融合。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

酸性成纤维细胞因子复合部分脱蛋白骨修复早期股骨头缺血坏死的组织学改变

背景：以往研究显示,酸性成纤维细胞因子(acidic fibroblast growth factor,aFGF)复合部分脱蛋白骨(partially deproteinised bone,PDPB)对实验动物早期股骨头缺血坏死血管再生具有良好的促进作用,但其组织学变化尚不明确。 目的：从组织学变化角度观察aFGF复合PDPB修复兔早期股骨头缺血坏死的效果。 方法：用新西兰大白兔制备早期股骨头缺血坏死动物模型,建模后随机分为空白组、PDPB组和aFGF/PDPB组。PDPB组植入PDPB,aFGF/PDPB组植入aFGF/PDPB。所有动物分别于第2,4,8周取材进行苏木精伊红染色观察成骨情况。 结果与结论：空白组第8周缺损区被纤维结缔组织填充,在交界处有少量骨样组织形成。PDPB组第4周有少量新骨生成,髓腔形成,第8周较多植入物吸收,髓腔形成,有很多成骨细胞及髓细胞分布其中。aFGF/PDPB组各时间点成骨都普遍优于PDPB组,4周组移植物腔填充以骨样组织,可见较多的成骨前体细胞和骨母细胞,可见较多的微血管,骨样组织开始重建。第8周植入物已被新骨取代,髓腔已形成具有很多骨髓细胞分布其中,骨小梁交界处有大量成骨细胞,同时有少量破骨细胞存在可能参与骨塑形,骨陷窝可见成熟骨细胞。组织学检测结果提示,在修复股骨头缺血坏死的效果上,aFGF复合PDPB优于单独应用PDPB。     

生物膜与带蒂筋膜瓣体内构建组织工程复合体修复兔骨缺损的比较

背景：利用带蒂筋膜瓣包裹法及单纯生物膜包裹构建组织工程骨均能有效促进骨修复,目前缺乏此两方面的对比研究。 目的：观察单纯生物膜包裹及带蒂筋膜瓣包裹法构建组织工程骨修复骨缺损的效果。 方法：制备兔双侧尺骨中段连同骨膜1 cm骨缺损模型,将自体红骨髓接种于含骨形态发生蛋白的骨诱导活性材料制备非细胞型组织工程骨,并植入双侧骨缺损区,左侧采用深筋膜瓣包裹,设为实验组,右侧采用单纯可吸收生物膜包裹,设为对照组。4,8,12,16周后进行X射线检查、大体观察和组织学检查、修复区内骨形态计量分析,并在12周行生物力学检测,比较两组骨缺损修复情况。 结果与结论：实验组X射线片、大体形态和组织学观察、骨小梁及软骨组织形成的数量和速度、成熟骨结构的形成、骨干结构的重塑、骨髓腔的再通、植入物的吸收降解、新生骨小梁面积占修复总面积比值以及最终生物力学强度均明显优于对照组(P < 0.05)。说明以带蒂筋膜瓣为膜材料应用膜引导性骨再生技术修复大段骨缺损,能有效限制纤维结缔组织长入,具有有效快速血管化能力,极大地加快了移植骨转化为自体骨的速度及效果。     

Osteochondral defect repair with autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells in an injectable, in situ, cross-linked synthetic extracellular matrix

A co-cross-linked synthetic extracellular matrix (sECM) composed of chemically modified hyaluronic acid and gelatin was used as a cell delivery vehicle for osteochondral defect repair in a rabbit model. A full-thickness defect was created in the patellar groove of the femoral articular cartilage in each of 2 rabbit joints, and 4 experimental groups were assigned (12 rabbits/group): untreated control, autologous mesenchymal stem cells (MSCs) only, sECM only, and MSCs + sECM. The sECM hydrogels were allowed to cross-link in the defect in situ. Rabbits were sacrificed at 4, 8, and 12 weeks post-surgery, and cartilage repair was evaluated and scored. In the controls, defects were filled with fibrous tissue. In the MSC-only group, hyaline-like cartilage filled the peripheral area of the defect, but the center was filled with fibrous tissue. In the sECM-only group, hyaline cartilage with zonal architecture filled the defect at 12 weeks, but an interface between repaired and adjacent host cartilage was evident. In the MSCs + sECM group, defects were completely filled with elastic, firm, translucent cartilage at 12 weeks and showed superior integration of the repair tissue with the normal cartilage. The sECM delivers and retains MSCs, and the injectable cell-seeded sECM could be delivered arthroscopically in the clinic.     

An experimental intraarticular implantation of woven carbon fiber pad into osteochondral defect of the femoral condyle in rabbit

The defects of the articular cartilage structure are not replaced unless the subchondral plate has been breached. However, following the creation of a defect in the subchondral plate, the area is filled in with a fibrous tissue which gradually transforms to hyaline cartilage. The porous nontoxic materials of both biologic and synthetic origin have reportedly been used as matrices for repairing bone and cartilage. Following implantation, carbon fibre, chemically inert and well-tolerated by the body, induces a proliferation of ordered fibrous tissue. We implanted carbon fiber pads in osteochondral defects in rabbits. Those repairs were compared to control holes with no implants. The pads appeared to induce the gross appearance of a restored joint surface, mechanically strong to loading for periods from 2 to 6 weeks. Also, carbon fiber pads promoted the healing of the osteochondral defects in the rabbit femoral condyle, supplying well-organized cartilagenous tissue over repaired subchondral bone. The use of carbon fiber pads as implant material is suggested for the restoration of articular surface in osteoarthritis and osteochondritis dissecans.     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景：组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性。 目的：评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果。 方法：取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理。植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况。 结果与结论：实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12~16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组(P < 0.01)。说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损。     

Repair of articular cartilage defects treated by microfracture and a three-dimensional collagen matrix

The objective of our study was to evaluate the behavior of ovine chondrocytes and bone marrow stromal cells (BMSC) on a matrix comprising type-I, -II, and -III collagen in vitro, and the healing of chondral defects in an ovine model treated with the matrix, either unseeded or seeded with autologous chondrocytes, combined with microfracture treatment. For in vitro investigation, ovine chondrocytes and BMSC were seeded on the matrix and cultured at different time points. Histological analysis, immunohistochemistry, biochemical assays for glycosaminoglycans, and real-time quantitative PCR for collagens were performed. The animal study described here included 22 chondral defects in 11 sheep, divided into four treatment groups. Group A: microfracture and collagen matrix seeded with chondrocytes; B: microfracture and unseeded matrices; C: microfracture; D: untreated defects. All animals were sacrificed 16 weeks after implantation, and a histomorphometrical and qualitative evaluation of the defects was performed. The in vitro investigation revealed viable cells up to 3 weeks; chondrocytes had a predominantly round morphology, produced glycosaminoglycans, and expressed both collagen markers, whereas BMSC stained positive for antibodies against type-II collagen; however, no mRNA for type-II collagen was amplified. All treatment groups of the animal model showed better defect filling compared to untreated knees. The cell-seeded group had the greatest quantity of repair tissue and the largest quantity of hyaline-like tissue. Although the collagen matrix is an adequate environment for BMSC in vitro, the additionally implanted unseeded collagen matrix did not increase the repair response after microfracture in chondral defects. Only the matrices seeded with autologous cells in combination with microfracture were able to facilitate the regeneration of hyaline-like cartilage.     

自体红骨髓构建非细胞型组织工程化骨修复骨缺损**

背景：细胞型组织工程化骨修复骨缺损的效果良好,但存在操作复杂,容易污染及花费时间长等不足,不利于临床应用。 目的：观察自体红骨髓构建的非细胞型组织工程化骨修复大段骨缺损的成骨效果。 方法：在27只家兔一侧桡骨制作2 cm大段骨缺损模型后,随机分3组,分别植入自体红骨髓+重组人胰岛素样生长因子1/珊瑚羟基磷灰石非细胞型组织工程化骨、自体红骨髓/珊瑚羟基磷灰石复合人工骨材料、珊瑚羟基磷灰石/重组人胰岛素样生长因子1复合人工骨材料。 结果与结论：植入后4,8,12周,从植入物内部血管化程度、骨小梁数量、成熟骨结构形成及植入物的降解分析比较,自体红骨髓+重组人胰岛素样生长因子1/珊瑚羟基磷灰石非细胞型组织工程化骨组成骨能力及材料降解明显优于其他两组  (P < 0.05)。表明自体红骨髓构建的非细胞型组织工程化骨具有较高的成骨活性,修复大段骨缺损有显著效果。关键词：自体红骨髓;组织工程骨;重组人胰岛素样生长因子1;珊瑚羟基磷灰石;骨缺损;骨移植;扫描电镜 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.21.005