脱钙骨基质支架构建组织工程骨的实验研究

目的以同种异体骨脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)为支架材料,复合体外诱导培养的人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs),构建组织工程骨并通过裸鼠皮下异位成骨实验及裸鼠皮下致瘤性实验验证其成骨效果及安全性.方法贴壁法培养hMSCs,体外诱导培养扩增,以1.857×106/ml的密度与DBM复合构建组织工程骨,体外培养,并在扫描电镜下观察细胞与材料复合情况,进行组织学观察.同时进行了裸鼠皮下异位成骨实验.结果细胞与支架复合后3 d,细胞与DBM表面及孔隙可实现良好复合;复合后5 d,扫描电镜观察到细胞基质分泌旺盛,充满支架孔隙.裸鼠皮下成骨实验证明其成骨效果良好.结论以本实验中使用的细胞培养方法扩增、诱导分化的种子细胞生物安全性好,自制的DBM具有良好的生物相容性,可为种子细胞生长提供较好的三维空间,按照标准化工艺流程制备的组织工程骨安全、有效.     

骨髓间充质干细胞复合脱钙骨基质修复兔膝关节全层软骨缺损的实验

目的:研究骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)复合脱钙骨基质(deminerized bone matrix, DBM)修复兔膝关节全层软骨缺损的疗效. 方法:MSCs取自4～6 mo龄2.5～3.5 kg的青紫兰兔,体外分离培养后种植于DBM支架上体外培养,再移植于兔膝关节全层软骨缺损模型处. 实验动物选用健康的青紫兰兔36只,随机分成A, B, C 3个处理组各12只,A处理组(MSCs/DBM)双侧股骨髁间窝软骨缺损处植入DBM吸附体外分离培养的自体MSCs复合物;B处理组(DBM)单纯植入DBM;C处理组(对照)不作任何植入. 分别于术后4, 8和12 wk各处死4只兔子,取材进行大体、组织学及免疫组化染色观察,根据关节软骨组织学计分标准进行评分,数据输入SPSS 10.0软件统计分析,比较各组的评分差异是否具有统计学意义. 结果:MSCs复合DBM所修复组织为透明软骨样修复;而单纯DBM移植组和对照组为纤维性修复. 对术后12 wk大体及组织学形态进行评分. 按完全随机设计进行方差分析和SNK-q检验,结果显示,SMCs/DBM组明显优于DBM植入组和对照组(P<0.05);DBM组优于对照组(P<0.05). 结论:运用软骨组织工程的原理,以DBM为支架材料的自体MSCs移植是一种修复软骨缺损的行之有效的方法.     

同种异体骨脱钙骨基质联合BMP修复兔桡骨骨缺损的实验研究

目的：探讨异体脱钙骨基质（DBM）骨泥复合骨形态发生蛋白（BMP）修复家兔桡骨节段性骨缺损的作用。方法：日本大耳白兔54只,雌雄不限,随机分为3组,A组：空白组（缺损区不植入任何材料）,B组：对照组（缺损区植入金世植骨灵）,C组：实验组（缺损区植入DBM骨泥）。建立家兔单侧桡骨骨缺损模型,采用同种异体骨DBM骨泥复合BMP进行修复,复合骨泥中加入骨胶原作为塑形剂,术后4、8、12周观察新骨生成情况,通过形态学、X线、组织学及计算机图像分析等观察指标,并与对照组及空白组进行比较,客观评价骨泥诱导成骨及骨缺损修复能力。结果：DBM与BMP复合骨泥易根据骨缺损大小塑形,术中操作简单。术后A组骨缺损未获骨性修复,B、C组骨缺损均获得骨性愈合,且新骨面积测定显示B、C组间成骨速度无明显差异（P〉0．05）,比A组快（P〈O．01）。结论：异体DBM骨泥复合BMP具有良好的骨修复作用。     

自体外周血干细胞/脱钙骨复合移植治疗兔桡骨缺损的实验研究

目的　观察自体外周血干细胞 (APBSC) /脱钙骨(DBM )复合移植治疗骨缺损的疗效。方法　 36只家兔桡骨做成 1cm骨缺损 ,随机分为DBM组、自体红骨髓 (ARBM ) /DBM组和APBSC/DBM组 ,每组 12只。分别进行X线观察、生物力学检查和组织学观察的对比研究。结果　术后第 2、4、8、14周 ,APBSC/DBM组X线观察、改进的Gary评分和光镜观察优于DBM组 ,与ARBM /DBM相似。术后第 14周 ,APBSC/DBM组整骨破坏载荷和骨缺损修复形态学评分也优于DBM组 ;与ARBM /DBM组比较 ,前者没有显著性差异 ,后者有显著性差异。结论　APBSC/BDM复合移植治疗骨缺损的疗效优于单纯DBM移植 ,与APBSC/BDM复合移植相似。结合临床观察 ,我们认为具有良好的应用前景。     

脱钙骨基质复合牛骨形态发生蛋白修复兔桡骨缺损实验的放射学评价

目的:对异体脱钙骨基质复合BMP修复节段性骨缺损能力进行放射学评价.方法:64只新西兰大白兔采用桡骨15 mm节段性骨缺损模型,随机分为4组,A组植入异体脱钙骨基质(Demineralized BoneMatrix,DBM)与牛骨形态发生蛋白(Bovine Bone Morphogentic Protein,bBMP)复合材料,B组植入异体DBM,C组植入异体骨粒,D组为空白对照组.术后4 w、8 w、12 w、16 w,进行放射学检查和相应的组织学检查.结果异体DBM与bBMP复合材料组X线和组织学检查显示骨愈合修复情况要明显优于异体DBM组、异体骨粒组和空白对照组.结论:DBM经bBMP复合后,可提高修复骨缺损的能力,是一种较为理想、具有高效成骨活性的植骨材料.     

异体脱钙骨基质复合bBMP修复兔桡骨骨缺损

目的：探讨异体脱钙骨基质复合BMP修复节段性骨缺损的能力。方法：64只新西兰大白兔采用桡骨15mm节段性骨缺损模型，随机分为4组，A组植入异体脱钙骨基质(Demineralized Bone Matrix,DBM)与牛骨形态发生蛋白(Bovine Bone Morphogentic Protein,bBMP)复合材料，B组植入异体DBIM，C组植入异体骨粒，D组为空白对照组。术后4、8、12、16w，进行放射学检查、病理组织学检查和计算机图像分析新生骨面积。结果：异体DBM与bBMP复合材料组骨生成、新骨面积和骨连接情况明显优于异体DBM组、异体骨粒组和空白对照组。结论：异体DBM复合BMP材料通过骨诱导和骨传导两种方式修复骨缺损，是一种较为理想、具有高效成骨活性的植骨材料。     

同种异体骨髓间充质干细胞复合胶原海绵修复兔桡骨缺损的实验研究

目的：了解兔骨髓间充质干细胞（BMscs）同种异体移植的存活分布情况及同种异体兔BMscs复合胶原海绵（CS）情况,观察其对兔桡骨1.5 cm缺损的修复效果,为将来的进一步应用奠定实验基础。方法：采集、培养、纯化扩增新西兰大白兔BMscs,用eGFP荧光标记BMscs,与胶原海绵联合培养,植于同种异体动物臀大肌,观察存活及分布情况。建立兔桡骨缺损（1.5 cm）模型,45只新西兰大白兔随机分为3组：同种异体BMscs/CS组（A组）,单纯胶原海绵组（B组）,空白对照组（C组）。术后分阶段行X线、组织学检查及生物力学检查,评价其修复效果。结果：eGFP标记的BMscs异体移植存活时间超过3周。X线示12周A组大白兔5只中有4只达到骨性连接。新生骨量呈A组-C组递减,至12周无一愈合。随着时间推移,A组编织骨髓腔和骨小梁增多,修复过程优于B、C组。A组生物力学指标均低于健侧正常对照组,但各指标能达到正常组的80%～90%。结论：同种异体MSCs复合CS可以修复1.5 cm兔桡骨缺损。     

组织工程骨表面微观形貌和生物矿化的实验研究

目的：用绿色荧光蛋白( GFP)标记结合扫描电镜和X射线能谱分析( SEM/EDS)技术对组织工程骨的表面微观形貌和生物矿化进行观测,以评价脱钙骨( DBM )支架体外构建组织工程骨的生物性能。方法用重组腺病毒介导GFP基因转染兔骨髓间充质干细胞( BMSCs)进行示踪标记,细胞与DBM复合经成骨诱导后,通过倒置荧光显微镜对细胞生长情况进行即时观察,结合SEM/EDS技术,观测组织工程骨的表面微观形貌和生物矿化。结果在倒置荧光显微镜下见细胞在DBM支架上能较好的黏附、重叠生长和增殖,体外培养至14 d 时,细胞内 GFP 有较高水平瞬时表达。SEM见DBM呈疏松多孔结构,孔隙直径为300~600μm,孔隙率达90%。 SEM下观察组织工程骨,见细胞在DBM网孔内表面贴壁生长,分泌基质旺盛,并可见粗糙的生物矿化物覆盖支架。 EDS显示其表面为钙、磷沉积物,其钙磷比( Ca/P)为1．46。结论 DBM体外构建组织工程骨有非常好的生物性能,GFP标记结合SEM/EDS技术可以作为DBM体外构建组织工程骨较好的评价手段。     

不同接种密度体外构建组织工程骨的实验观察

目的观察不同接种密度对骨髓间充质干细胞(MSCs)与冻干脱钙骨基质(FDBM)体外构建组织工程骨的影响,以选择适宜的接种密度.方法将不同密度的羊MSCs与同种异体FDBM复合体外构建组织工程骨,通过细胞计数、相差显微镜观察、扫描电镜观察及MTT检测等方法评价细胞在材料中的黏附、生长情况.结果 MSCs在立体网孔结构的FDBM上能较好的黏附、铺展、增殖;接种细胞密度低于2×106/ml时,FDBM上的MSCs附着量随接种细胞密度升高而增加,超过该密度后上架细胞数不再增加,最大上架细胞数为(5.01±0.58) ×104/块(FDBM).结论 FDBM支架上的活细胞数存在一定极限,理想细胞接种密度应该在(1～2)×106/ml.     

hBMP-2转染自体兔骨髓基质细胞附和异体兔脱钙骨基质的成骨实验研究

目的 :探讨人骨发生蛋白 2 (hBMP 2 )转染兔自体骨髓基质细胞 (rMSCs)的骨生成诱导作用以及附和异体兔脱钙骨基质 (DBM )后的成骨效能。方法 :取兔自体骨髓基质细胞培养扩增 ,用脂质体介导的方法转染人骨发生蛋白 2基因 ,将转染和未转染人骨发生蛋白 2基因的自体骨髓基质细胞附和于异体兔脱钙骨基质形成新的生物植骨材料 ,连同空白及单纯脱钙骨基质对照组植入兔前肢肌袋和桡骨缺损。 2、4、6、8周分别取材进行大体 ,放射线和病理观察。结果 :肌袋试验 6周后 ,转染人骨发生蛋白 2基因的自体骨髓基质细胞附和异体兔脱钙骨基质材料中出现骨组织细胞 ,末转染组和单纯异体兔脱钙骨基质组为纤维组织。骨缺损试验中 ,三组均能产生骨的形成和缺损的修复 ,但仍然是转染复合材料组的骨修复再生能力最大。结论 :局部应用hBMP 2基因转染的BMSCs -DBM材料可以诱导骨形成促进骨修复     

应用hMSCs-脱钙骨复合物体内构建软骨组织的实验研究

目的 观察成软骨诱导后人骨髓间充质干细胞和脱钙骨复合物在裸鼠皮下组织形成情况。方法 从志愿者髂前上嵴处抽取骨髓,得到骨髓间充质干细胞,将第1代的骨髓间充质干细胞密度调整到1.5×107/mL,均匀接种于脱钙骨,培养4 h后以含有TGF-β3(10 ng/mL)DMEM培养液的培养作为实验组,加10％FBS的DMEM为对照组Ⅰ,空白材料为对照组Ⅱ,体外培养6 d,嘲植到裸鼠皮下。回植前及回植后2、4、6、8、10周取材,石蜡切片进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原的免疫组化、Masson’s、Alician Blue’s染色鉴定。结果 回植前及回植后各时间段,实验组免疫组化测到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原的表达,对照组未见Ⅱ型胶原表达;实验组Masson、Alician染色可见材料内的胶原分泌非常旺盛,有硫酸化酸性粘多糖沉积,对照组则表达量极少。结论 诱导后人骨髓间充质干细胞一脱钙骨复合物在裸鼠皮下能表达特异性软骨基质。     

接种浓度对人骨髓基质干细胞在脱钙骨上生长和分布的影响

目的 研究不同接种浓度对人骨髓基质干细胞在脱钙骨支架上生长过程及分布的影响。方法 荧光活性染料DiI标记人骨髓基质干细胞,接种于部分脱钙骨支架材料上,测定细胞的粘附率;将细胞悬液浓度分别调整为20×106、10×106、5×106/mL和空白组,依次接种于同一块脱钙骨支架4个相邻象限的中心位置上。接种后第2、7 d在倒置荧光显微镜下观察材料表面的细胞分布、生长的情况,测量细胞材料面积比。结果 DiI标记的骨髓基质干细胞的粘附率为(99.9±0.2)％,未标记的骨髓基质干细胞粘附率为(99.1±1)％,两者无统计学差异(P>0.05)。不同浓度细胞的细胞材料面积比无差异(P>0.05)。结论 通过DiI标记可以动态观察细胞在材料上的生长状况。20×106、10×106、5×106/mL接种浓度均能达到覆盖脱钙骨表面直接接种部位的目的。     

hsa-miR-654-5p通过抑制骨形态发生蛋白2调控人骨髓基质干细胞成骨分化

目的明确萎缩性骨不连组织水平表达上调的hsa-miR-654-5p在人骨髓基质干细胞(hBMSCs)中对其预测靶基因骨形态发生蛋白2(BMP2)mRNA和蛋白的抑制作用,探索其在成骨分化过程中的生物学调控功能。方法分离培养hBMSCs,将第4代hBMSCs培养16 h后分别按相应体系转染细胞,再培养48 h后取六孔板内细胞提取总RNA和总蛋白,进行实时定量PCR(qRT-PCR)和Western blotting,取24孔板内细胞进行双荧光素酶报告基因检测。结果当hBMSCs中hsa-miR-654-5p过表达时,BMP2的mRNA和蛋白表达水平均发生明显下调;双荧光素酶报告基因检测提示,BMP2的预测靶位点直接受hsa-miR-654-5p的抑制调控,该靶位点被突变后hsa-miR-654-5p对BMP2的抑制作用消失。结论 hsa-miR-654-5p可通过作用于BMP2的特定靶位点而直接抑制BMP2的mRNA和蛋白表达。hsa-miR-654-5p的变化在成骨分化调控过程中具有重要作用。     

骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养复合同种异体脱钙骨基质修复关节软骨全层缺损

目的:探讨自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)与软骨细胞共培养复合同种异体脱钙骨基质(DBM)修复关节软骨缺损的可行性,评价修复效果,为优化种子细胞源提供依据.方法:取浓度为5×109/L的第二代BMSCs和软骨细胞,按2:1比例混匀共培养作为种子细胞.DBM与共培养细胞复合植入修复为实验组(A组),单纯材料DBM组(B组)和不处理组(C组)作为实验对照组.移植8和16 wk后经大体观察、组织学评分和免疫组化染色评价缺损修复.结果:共培养的软骨细胞基质合成丰富,细胞增殖快,共培养5～7 d两种细胞比例达1:1以上.A组缺损修复组织呈软骨样,表面光滑平坦,与周围软骨整合的软骨细胞更为成熟.B组和C组的修复组织呈纤维组织.组织学评分表明A组优于B,C两组,差异具有统计学意义(P＜0.01),B组与C组差异无统计学意义(P＞0.05).免疫组化染色显示A组修复组织的细胞为透明软骨样细胞,柱状排列,Ⅱ型胶原染色阳性,与周围软骨及软骨下骨整合良好.结论:自体BMSCs与软骨细胞共培养,BMSCs能增强软骨细胞的增殖,促进软骨细胞基质合成,缩短软骨细胞培养时间和减少传代次数,可节省大量的软骨细胞,与DBM复合后能有效修复关节软骨缺损.     

骨形态发生蛋白激活自身肌肉间质细胞拯救骨髓衰竭

目的探讨骨形态发生蛋白(BMP)激活自身肌肉间质细胞以拯救骨髓造血衰竭的作用。方法采用5-氟脲嘧啶与白消安合用诱导大鼠致死性再生障碍性贫血模型,于诱导再障前3d肌肉内植入重组人-BMP-2(rh-BMP-2),并以肌肉内植入琼脂为对照。观察血象、病理形态等变化以及两组再障大鼠的死亡率。同时,给正常小鼠大腿肌肉内植入rh-BMP-2,动态观察植入后局部的形态变化、形成骨及骨髓的形态特点,脾集落形成单位以及基质细胞干细胞生长因子(SCF)的表达。结果小鼠在BMP肌肉内植入1周内,在BMP周围有大量间质细胞增殖,随后形成骨及骨髓,其骨髓基质细胞的SCF表达明显高于自体骨髓;BMP植入组的再障大鼠,不仅血象与对照相比有明显改善,而且死亡率也明显下降,有56.3%大鼠存活超过3个月,其血象完全恢复正常,骨髓和脾脏的组织形态学改变也恢复正常。对照大鼠除1只存活超过3个月外(占4.3%),其余均死于急性再生障碍性贫血。结论BMP肌肉内植入可拯救骨髓造血衰竭,其机制可能与BMP诱导成年自体肌肉内存在的干细胞向造血分化有关;本研究结果为应用成体自身干细胞进行细胞治疗提供了新的途径。     

hBMP-7修饰的骨髓间充质干细胞对肾脏BMP-7的影响

目的观察人骨形态发生蛋白-7(hBMP-7)基因修饰的骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)移植对缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury,IRI)肾脏内源和外源BMP-7表达的影响,探讨其对IRI肾脏的保护作用。方法 45只兔采用随机数字表的方法分为对照组(Ⅰ组)、单纯BM-MSCs移植组(Ⅱ组)和基因修饰的BM-MSCs移植组(Ⅲ组)(n=15)。构建hBMP-7重组腺病毒并转染兔BM-MSCs,建立肾脏IRI模型后,移植组于肾血流恢复后经肾动脉推注单纯和基因修饰的自体BM-MSCs,对照组同法推注等量生理盐水。3组分别于术后3、7、14 d采用随机数字表的方法取5只兔经耳缘静脉采血,检测血清肌酐(Crea)和尿素(Urea),观察肾功能情况;同时取肾组织进行HE染色行肾小管损伤评分,ELISA和RT-PCR法分别检测肾脏hBMP-7和BMP-7的蛋白浓度和mRNA表达。结果肾脏IRI后3、7、14 d,Ⅲ组Crea和Urea明显低于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05);Ⅲ组肾小管损伤评分均低于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05);Ⅲ组检测到第3、7、14天hBMP-7蛋白[(81.8±25.5)、(107.8±33.4)、(49.6±17.8)pg/mg]和mRNA(0.82±0.12、0.69±0.13、0.42±0.10)的表达并维持至少2周;Ⅲ组第3、7、14天BMP-7 mRNA(1.08±0.33、1.36±0.17、1.64±0.21)和BMP-7蛋白(95.9±21.3、137.0±14.9、192.1±18.0)的表达均高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05)。结论 hBMP-7基因修饰的BM-MSCs移植既能携带外源性hBMP-7在缺血再灌注损伤肾脏中表达,又能提高内源性BMP-7的表达,减轻肾脏损伤,促进肾脏修复,改善肾脏功能。