骨髓间充质干细胞与同种异体脱钙骨基质组合生长因子诱导向软骨细胞分化*

背景：用组织工程学方法高质量修复关节软骨缺损并达到很好的远期疗效目前尚无定论。鉴于此,课题组提出“同种异体骨髓间充质干细胞关节腔内定向培养组织工程软骨”的实验设技。 目的：同种异体脱钙骨基质组合转化生长因子β1和胰岛素样生长因子Ⅰ诱导骨髓间充质干细胞向软骨分化的能力,同时探索其在关节腔内培养促进向关节软骨定向分化的方法。 方法：分离兔骨髓间充质干细胞并行体外培养,分为两组：实验组DMEM培养液中加入转化生长因子β1和胰岛素样生长因子Ⅰ,对照组中未加入诱导因子。比较两组细胞的增殖情况和成软骨分化情况。制备同种异体脱钙骨基质支架材料,实验组骨髓间充质干细胞负载到同种异体脱钙骨基质中,构建组织工程软骨复合体,取另2只兔的腰背筋膜包裹后缝合固定到30只兔膝关节腔内行腔内培养。分别于植入后4,8,12周各取10只标本进行组织学切片观察及Ⅱ型胶原免疫组织化学观测,并对结果进行分析。 结果与结论：实验组中骨髓间充质干细胞集落形成效率明显高于对照组(u=3.326,P < 0.01)。实验组细胞爬片做Ⅱ型胶原免疫组化检测呈阳性,对照组未见阳性细胞。组织工程复合体在腔内培养12周后,苏木精-伊红染色见大量软骨细胞增生,胞核染色呈蓝色;甲苯胺蓝染色见软骨细胞成串排列,大量软骨陷窝形成,周围大量基质包绕;Ⅱ型胶原免疫组织化学反应见细胞外基质中出现大量棕黄色颗粒,Ⅱ型胶原染色强阳性。提示转化生长因子β1和胰岛素样生长因子Ⅰ可显著促进骨髓间充质干细胞增殖和成软骨分化,骨髓间充质干细胞与同种异体脱钙骨基质结合后可在关节腔内成功培养出组织工程软骨。同种异体脱钙骨基质符合组织工程软骨支架材料的基本要求。     

低强度脉冲式超声对兔脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞复合体的影响*★

背景：有关低强度脉冲式超声波促进关节软骨损伤修复的研究较多，可供选择的细胞支架亦较多，但是有关低强度脉冲式超声波的应用条件及构建出理想的组织工程软骨细胞支架尚未达到共识。 目的：构建新西兰兔同种异体脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的复合体，给予一定条件的低强度脉冲式超声波刺激，以探讨脱细胞脱钙骨基质作为组织工程软骨支架的可行性和低强度脉冲式超声波刺激对关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的促进作用。 设计、时间及地点：多个样本观察，实验于2009-05/08在解放军第二军医大学生物医学工程研究所完成。 材料：应用新型改良Urist法制备兔脱细胞脱钙骨基质。采用机械粉碎结合酶消化法获取兔关节软骨细胞；采用全骨髓漂洗法分离出骨髓间充质干细胞并加以纯化，进行体外单层培养扩增。 方法：按与脱细胞脱钙骨基质复合的细胞成分不同及是否应用低强度脉冲式超声波刺激不同分为4组：软骨细胞组、骨髓间充质干细胞组、复合细胞组：脱细胞脱钙骨基质分别与软骨细胞、骨髓间充质干细胞、软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合，未进行低强度脉冲式超声波刺激。超声组：将脱细胞脱钙骨基质与软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合，第2天进行低强度脉冲式超声波刺激，刺激频率1.0 MHz、瞬时空间强度10 mW/cm2，20 min/d。 主要观察指标：①平面培养第2代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞行免疫组织化学检测。②新型改良Urist法制备的脱细胞脱钙骨基质行苏木精-伊红染色。③于细胞-支架复合第21天行Ⅱ型胶原的免疫组织化学检测。 结果：①平面培养第2代关节软骨细胞行Ⅱ型胶原免疫组织化学染色，可见细胞形态为多角形、星形、圆形，有伪足伸出，胞质内容丰富，胞浆明显呈棕黄色，胞核为圆形。②平面培养第2代骨髓间充质干细胞的CD34免疫组织化学染色呈阴性，CD44及CD105免疫组织化学染色呈阳性。③新型改良Urist法制备的兔脱细胞脱钙骨基质内未见明显的细胞样结构，空隙大小均匀。④复合第21天后，骨髓间充质干细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阴性，软骨细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色弱阳性，复合细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性，超声组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈强阳性。 结论：①第1~3代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞与原代细胞的生物学性能相似。②在脱细胞脱钙骨基质内，软骨细胞和骨髓间充质干细胞可以保持较高的增殖能力。③10 mW/cm2的低强度脉冲式超声波不影响骨髓间充质干细胞活性，并且能够加速其向关节软骨细胞分化，但未发现有明显促进细胞增殖的作用。 关键词：组织工程；软骨细胞；骨髓间充质干细胞；脱细胞脱钙骨基质；低强度脉冲式超声波 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.002     

同种异体脱钙骨基质的组织工程学特性

摘要 背景：由骨衍生的支架材料无论形态学和力学特征,具有合成材料无可比拟的优势,脱钙骨基质具有和自体骨最接近的三维结构,同时以Ⅰ型胶原为主,胶原是细胞黏附和生长的良好支架。 目的：从组织工程学角度研究同种异体脱钙骨基质的生物学特性,探讨其作为软骨组织工程支架材料的可行性。 方法：据Urist描述的方法制备青紫蓝兔同种异体脱钙骨基质,扫描电镜观察脱钙骨基质的超微结构,测定其孔径、孔隙率和降解率,测定同种异体脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞的黏附率,兔体内植入法评价同种异体脱钙骨基质的组织相容性。 结果与结论：脱钙骨基质呈多孔海绵状三维结构,孔径在210~320 μm之间,孔隙率为92%,体外降解12周降解率达90%以上,脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞共培养第2,4,6天的黏附率分别为(51.50±2.30)%,(94.13±2.14)%和(87.24± 1.75)%。兔体内植入6周后脱钙骨基质周围界面未引起明显的炎症和排斥反应,并形成软骨样结构和少量骨组织。说明脱钙骨基质具有适宜的三维多孔结构,降解时间和软骨形成时间同步,同种异体脱钙骨基质与种子细胞黏附率高,与细胞组织相容性好,能满足软骨组织工程对支架材料的要求,是理想的软骨组织工程的支架材料。     

生物衍生骨材料与骨髓间充质干细胞体外的生物相容性

背景：生物衍生骨材料已在临床应用多年，但其作为组织工程骨支架材料的可行性还需验证。 目的：评价异种生物衍生骨材料与骨髓间充质干细胞的生物相容性。 设计、时间及地点：单一样本体外观察性实验，于2007-08/2008-01在中国辐射防护研究院医用组织库组织工程实验室完成。 材料：山西省医用组织库生产的人松质骨；体外分离培养1周龄新西兰兔骨髓间充质干细胞。 方法：经脱脂、脱钙、去抗原等步骤制备生物衍生骨材料，扫描电镜观察其表面超微结构。直接贴壁法分离培养兔骨髓间充质干细胞，MTT法和流式细胞仪检测生物衍生骨材料对骨髓间充质干细胞增殖及凋亡的影响。PKH26标记骨髓间充质干细胞与生物衍生骨材料复合培养，荧光显微镜动态观察细胞在骨材料上的生长情况；扫描电镜观察细胞在骨材料上的贴附、生长情况。 主要观察指标：①生物衍生骨材料的形态结构及骨髓间充质干细胞在其上的生长、增殖情况。②生物衍生骨材料的细胞毒性。 结果：所制备的生物衍生骨材料呈白色，扫描电镜观察呈规则的疏松多孔结构，孔隙间有微孔相互连通。其对骨髓间充质干细胞的增殖和凋亡无明显的影响；荧光显微镜下观察，在材料表面及孔隙内可见PKH26标记的细胞，显示红色荧光；扫描电镜观察可见细胞在材料上附着生长，细胞形态呈梭型或多角形，与材料贴附紧密。 结论：实验制备的异种生物衍生骨材料细胞毒性低，与骨髓间充质干细胞具有良好的生物相容性。     

胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状修复体负载骨髓间充质干细胞体外培养*★

目的：观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对经诱导骨髓间充质干细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响，评价其作为关节软骨工程支架的可行性。 方法:实验于2007-09/2008-03在广东省组织工程构建与检测实验室进行。①实验方法：以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架，孔隙率≥ 90%，孔径100 μm；体外培养新西兰大白兔骨髓间充质干细胞并成骨诱导3 周，经检测诱导成功后，使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养4周。②观察指标：通过倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测修复体三维立体培养对成骨细胞的表型、增殖及功能的影响。 结果：①骨髓间充质干细胞经成骨诱导，检测碱性磷酸酶染色阳性，钙结节染色阳性，证实诱导成功。②胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙复合支架亲水性好，经诱导的骨髓间充质干细胞吸附于支架表面24 h后,顺孔隙迁徙至支架内部，倒置显微镜和扫描电镜观察显示细胞在孔壁贴附良好。③组织学及免疫组织化学检测表明成骨细胞在复合支架上增殖和表型维持稳定，能分泌细胞外基质，Ⅰ型胶原免疫组织化学染色阳性。　 结论：胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体与经成骨诱导的骨髓间充质干细胞相容性良好，为修复关节软骨下层骨的进一步研究提供了实验依据。     

藻酸钙凝胶复合骨髓间充质干细胞修复大鼠颅骨极量缺损****☆◆

背景：课题组前期已经发现藻酸盐凝胶/骨髓间充质干细胞复合物能在体内形成软骨，并能稳定分泌Ⅱ型胶原。 目的：在前期工作的基础上，观察藻酸钙凝胶/骨髓间充质干细胞复合物修复大鼠颅骨极量缺损的效果。 设计、时间及地点：配对对照观察实验，2004-01/2008-02在四川大学口腔疾病研究国家重点实验室完成。 材料：将1.2%藻酸钠与骨髓间充质干细胞混匀后滴入氯化钙溶液，制备藻酸钙凝胶/骨髓间充质干细胞复合体。 方法：SD大鼠24只，在其颅骨两侧各做一直径5 mm的极量全层骨缺损，随机植入藻酸钙凝胶/骨髓间充质干细胞复合体（实验侧）及无细胞的藻酸钙凝胶（对照侧）。在术后4周和8周分别处死12只动物，取缺损植入处进行检测。 主要观察指标：X射线检测成骨情况，苏木精-伊红染色及改良Masson三色染色观察组织学变化，透射电镜观察超微结构，同时进行Ⅰ型 和 Ⅲ型胶原免疫组织化学检测。 结果：24只SD大鼠均进入结果分析。X射线检测发现，与对照侧相比，实验侧缺损的边缘有明显钙化密度增高表现。组织学、免疫组织化学检测均显示藻酸钙凝胶/骨髓间充质干细胞复合物中形成的组织呈现出交织状骨组织学特征，新骨量多而且结构酷似成熟骨。 结论：藻酸钙凝胶/骨髓间充质干细胞复合物能用于修复颅骨极量骨缺损。     

BMSCs-完全脱钙骨基质体外诱导构建组织工程纤维软骨

背景：半月板损伤后自行修复能力有限，组织工程技术构建纤维软骨组织为半月板损伤后修复开辟了一条新的途径。 目的：观察猪骨髓间充质干细胞与完全脱钙骨基质在体外诱导培养成纤维软骨组织并检测其凋亡。 方法：采用全骨髓培养法分离培养猪骨髓间充质干细胞，取第1代骨髓间充质干细胞并将细胞密度调整到1?07 /ml，均匀接种到完全脱钙骨基质上，37℃孵育4 h后以含有TGF-β1、IGF-Ⅰ、地塞米松、抗坏血酸及10%FBS的高糖DMEM诱导培养液培养作为试验组，单层诱导培养BMSCs作为对照组Ⅰ，单层基础培养的BMSCs作为对照组Ⅱ，空白完全脱钙骨基质为对照组Ⅲ，在培养第1、2、3、4周分别进行大体形态观察以及Ⅰ、Ⅱ型胶原及聚集蛋白聚糖(Aggrecan)的RT-PCR定性检测；培养4周样本分别进行凋亡检测。 结果与结论：试验组可检测到Ⅰ型胶原的持续表达，Ⅱ型胶原及Aggrecan的表达逐渐增加。对照组Ⅰ可检测到Ⅱ型胶原及Aggrecan的表达及Ⅰ型胶原的持续表达，但表达量远低于试验组；培养4周样本凋亡检测显示试验组凋亡高于对照组Ⅰ，对照组Ⅰ与对照组Ⅱ凋亡无差异。TGF-β1、IGF-Ⅰ体外诱导培养的MSCs-完全脱钙骨基质可以表达特异性软骨基质，三维环境培养细胞外基质的表达量明显高于单层诱导培养；静态培养系统对三维培养的细胞凋亡有影响。     

纳米晶羟基磷灰石/胶原骨与骨髓间充质干细胞的相容性

背景：组织工程支架材料表面的微观和亚微观结构对细胞的黏附与生长有很重要的影响。利用纳米技术和三维造孔技术制备的纳米晶羟基磷灰石/胶原骨模仿了天然骨的成分与微结构特征。 目的：观察体外培养的人骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石/胶原骨的细胞相容性。 设计、时间及地点：单一样本观察，于2005-09/2006-12在江苏大学医学技术学院完成。 材料：纳米晶羟基磷灰石/胶原骨由清华大学材料科学与工程系研制。人骨髓间充质干细胞由健康成年志愿者自愿捐献，受试者对实验内容知情同意。 方法：全骨髓法体外培养骨髓间充质干细胞，应用成骨诱导剂（地塞米松、维生素C、β-磷酸甘油、碱性成纤维细胞生长因子）诱导向成骨细胞表型转化。将第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石/胶原骨复合培养14 d。 主要观察指标：通过碱性磷酸酶组织化学染色、Von Kossa染色鉴定诱导培养的成骨细胞的细胞学特性。通过倒置显微镜、扫描电镜观察细胞生长及其在纳米晶羟基磷灰石/胶原骨上的生长情况。 结果：原代培养的骨髓细胞增殖迅速，10~ 12 d左右即可稳定传代，传代细胞7~9 d即可传代。经诱导培养的细胞碱性磷酸酶组织化学染色阳性，Von Kossa染色阳性，可见钙化的基质沉积，呈现典型的成骨细胞形态和生物学特征。构建的骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石/胶原骨共培养模型中，细胞可在纳米晶羟基磷灰石/胶原骨表面良好贴壁。复合培养8 d,分布于支架材料上的细胞大量增殖、分泌细胞外基质。复合培养14 d，大量细胞在材料表面和孔隙中生长，细胞之间广泛存在突起连接。 结论：纳米晶羟基磷灰石/胶原骨适合种子细胞的贴附、生长和增殖，细胞相容性良好。     

胶原海绵和温敏型Ⅰ型胶原细胞相容性比较★

背景：因心脏结构高度复杂、心肌组织有很高的机械顺应性，心肌组织工程对材料的要求高。以往研究表明Ⅰ型胶原和胶原海绵材料均适宜心肌细胞生长及分化。 目的：拟进一步对比观察胶原海绵和温敏型Ⅰ型胶原与骨髓间充质干细胞的相容性, 为心肌组织工程选择更理想的载体材料。 设计、时间及地点：在解放军第四军医大学西京医院心血管内科实验室2007-03/10完成对比观察设计的实验。 材料：胶原海绵由上海其胜制剂有限公司提供；温敏型Ⅰ型胶原由第四军医大学组织工程中心提供。 方法：将体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞分别复合于胶原海绵和温敏型Ⅰ型胶原材料，共同培养7 d，分别于培养第1，3，5 和7天取材。 主要观察指标：扫描电镜和苏木精-伊红染色观察骨髓间充质干细胞细胞形态及附着情况；MTT检测骨髓间充质干细胞细胞增殖情况。 结果: ①扫描电镜检测显示温敏型Ⅰ型胶原材料中骨髓间充质干细胞细胞黏附优于胶原海绵材料，细胞在Ⅰ型胶原材料中生长连接成片，表面有大量分泌颗粒。②MTT检测表明在培养第1，3，5，7天温敏型Ⅰ型胶原材料中骨髓间充质干细胞细胞活性（吸光度值）及细胞分裂增殖速度均高于胶原海绵材料（P < 0.01）。 结论:温敏型Ⅰ型胶原体外与骨髓间充质干细胞的相容性优于胶原海绵。     

骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养种子细胞特征及体内成软骨活性

目的：组织工程技术为解决关节软骨缺损修复这一难题提供了新的思路，但至今尚无一种细胞能完全满足软骨组织工程对种子细胞的要求。探讨以自体骨髓间充质干细胞与软骨细胞共培养为种子细胞修复关节软骨缺损的可行性，并评价修复效果。 方法：实验于2005-03/2006-02在兰州大学骨科研究所组织工程实验室和连云港市东方医院骨科实验室完成。①取浓度为3×108 L-1的第2代骨髓间充质干细胞和软骨细胞，按2:1比例混匀共培养作为种子细胞，观察细胞的增殖和基质合成，绘制细胞生长曲线。②将细胞终浓度为3×108 L-1的共培养细胞加入含有同种异体脱钙骨基质的24孔培养板中进行接种培养2，4，6 d，计算共培养细胞与脱钙骨基质的黏附率。③取54只青紫兰兔制备全层关节软骨缺损模型，随机分为实验组、脱钙骨基质对照组、空白对照组，每组18只。实验组于软骨缺损处植入同种异体脱钙骨基质与共培养细胞；脱钙骨基质对照组植入脱钙骨基质；空白对照组不作任何植入。移植术后6，12周取出膝关节对修复组织进行大体、组织学评分和免疫组织化学观测。 结果：54只青紫兰兔均进入结果分析。①共培养的软骨细胞基质合成丰富，细胞增殖加快。脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养第2，4，6天的黏附率分别为（46.50±1.40）%，（93.25±2.89）%和（88.34±0.76）%。②大体观察结果：实验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，修复组织与软骨下骨结合牢固。脱钙骨基质对照组、空白对照组的修复组织呈纤维组织和无修复。③组织学评分：实验组优于脱钙骨基质对照组、空白对照组，差异具有显著性意义（P﹤0.01），脱钙骨基质对照组与空白对照组比较差异无显著性意义（P﹥0.05）。④免疫组织化学染色显示实验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：自体骨髓间充质干细胞与软骨细胞共培养作为种子细胞，骨髓间充质干细胞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，与脱钙骨基质复合后能有效修复关节软骨缺损。     

Ⅰ型胶原修饰聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞的黏附和成骨分化

背景：组织工程骨成骨功能终末细胞需要骨髓间充质干细胞在体外加以诱导或在体内以基因转染等技术加以诱导。 目的：研究Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞黏附和成骨分化的能力。 方法：制备聚乳酸聚乙醇酸微球支架,分离纯化雌性SD大鼠骨髓间充质干细胞。将培养至第3代骨髓间充质干细胞与未经处理的聚乳酸聚乙醇酸微球及Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球共同培养14 d,观察细胞在不同支架表面的黏附生长。 结果：扫描电镜及FDA-PI染色发现,骨髓间充质干细胞可在聚乳酸聚乙醇酸微球支架上生长,而与未修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球相比骨髓间充质干细胞更容易在Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球上黏附增殖。Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球有利于骨髓间充质干细胞的黏附、增殖,并且有一定诱导干细胞成骨分化的能力。     

纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架复合骨髓间充质干细胞修复膝关节骨软骨缺损

摘要 背景：关节软骨损伤修复面临的难题主要表现在再生软骨的结构及生理功能距正常软骨相差较远，无法满足正常生理需要，目前修复方法很多，但效果均不理想。 目的：探讨纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架-骨髓间充质干细胞复合物修复犬膝关节骨软骨缺损的可行性。 方法：12月龄杂种犬10只，随机分为实验组、缺损对照组，无菌条件下自髂后嵴处抽取骨髓分离培养骨髓间充质干细胞，传至第3代消化、收集，调整细胞浓度为2×109 L-1，与纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原共培养24 h，即制成纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架-骨髓间充质干细胞复合物。两组犬均制备右膝关节骨软骨缺损，实验组于缺损处植入支架-细胞复合物，缺损对照组不做任何处理。 结果与结论：第12周，实验组缺损内充填以白色半透明组织，表面光滑，触之较软，稍高出周围软骨面，软骨细胞分布较均一，排列无方向性；第24周，实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织，色泽与正常软骨相似，质韧，表面平整，与正常软骨界限消失，表面细胞平行于关节面，深层细胞排列紊乱，细胞呈团状，基质异染广泛，与周围正常软骨连接良好。缺损对照组缺损未修复，底部为白色纤维组织。提示骨髓间充质干细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞，在新生软骨形成的同时，纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架逐渐降解吸收，是组织工程修复关节软骨缺损适宜的支架材料。 关键词：纳米；β-磷酸三钙；Ⅰ型胶原；Ⅱ型胶原；骨髓间充质干细胞；软骨细胞；组织工程 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.42.003     

骨髓间充质干细胞在纳米晶胶原基骨内生长以及成骨潜能*

摘要 背景：纳米晶胶原基骨修复材料是根据仿生原理制备的纳米骨框架材料,其微结构和成分两方面都与天然骨有相似性 ,具有良好的生物相容性。 目的：研究兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料体外复合培养的结合程度,以及构建组织工程骨的可行性。 方法：分离兔骨髓间充质干细胞,体外培养、纯化,取第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料体外复合培养,第3,7,20天后激光共聚焦和扫描电镜观察二者复合程度。 结果与结论：骨髓间充质干细胞和纳米晶胶原基骨修复材料复合良好,共聚焦显微镜和环境扫描电镜观察均可见细胞生长;纳米晶胶原基骨修复材料能够作为良好的支架,它能使骨髓间充质干细胞在其内稳定生长。提示骨髓间充质干细胞在纳米晶胶原基骨修复材料内能很好的生长,并且具有成骨潜能。 关键词：纳米晶胶原基骨修复材料;骨髓间充质干细胞;支架;细胞培养;组织工程骨 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.03.003     

大鼠骨髓间充质干细胞与成骨细胞共育环境下Ⅰ型胶原的表达

背景：骨髓间充质干细胞在不同条件下可以分别分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、神经胶质细胞、血管内皮细胞等。 目的：与成骨细胞共培养的条件下，观察大鼠骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达。 设计、时间及地点：细胞学体外观察，于2007-01/08在广州中医药大学附属骨伤科医院细胞室完成。 材料：3月龄SPF级SD大鼠6只用于骨髓间充质干细胞的分离与扩增，1 d龄以内清洁级SD乳鼠10只用于成骨细胞的分离与扩增。 方法：贴壁法分离骨髓间充质干细胞，扩增后以流式细胞仪检测其均一性及细胞表型。采用酶消化法分离培养成骨细胞，以磷酸酶染色观察细胞分泌情况。利用Transwell培养板将成骨细胞和骨髓间充质干细胞在培养液以及其中的大分子蛋白可以相互交流而细胞间不相互接触的培养板内培养，以采用普通培养板单独培养的骨髓间充质干细胞为对照。 主要观察指标：观察骨髓间充质干细胞的形态学变化及矿化能力，20 d后半定量RT-PCR方法检测骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达，茜素红染色后显微镜下计数钙化结节。 结果：流式细胞仪检测结果显示细胞均一性较好，2代细胞均一性在90%以上，CD34、CD45表达为阴性，CD44表达阳性。成骨细胞原代培养20 d时出现不透光的钙化结节，生长期细胞分裂相多见，细胞突起相互连接，汇合时呈铺路石状。茜素红染色矿化结节呈现酒红色，骨碱性磷酸酶染色可见胞质内出现黑色颗粒或块状沉淀。共培养的骨髓间充质干细胞形成的钙化结节数高于对照组(P < 0.05)；与成骨细胞共培养的骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原表达量明显高于对照组(P < 0.01)。 结论：与成骨细胞共培养的骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达量高，成骨能力强。     

纳米晶胶原基骨修复材料与兔骨髓间充质干细胞体外复合培养*

背景：纳米晶羟基磷灰石胶原基骨修复材料具有与天然骨成分接近,结构和形貌图谱分析与天然骨相似,生物相容性好等特点,且材料多孔,孔径较大、孔隙率及孔隙交通率高,符合作为骨组织工程支架材料的要求。 目的：观察兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料体外复合培养的结合程度。 设计、时间及地点：体外观察实验,于2006-03/09在江苏大学医学院细胞实验室完成。 材料：健康雄性新西兰大白兔1只,1月龄。纳米晶胶原基骨修复材料由清华大学材料系提供。 方法：体外分离培养、纯化兔骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养。 主要观察指标：①兔骨髓间充质干细胞生长形态及生长曲线。②复合培养5,10 d后扫描电镜观察二者复合程度。③复合培养5,10 d时纳米晶胶原基骨修复材料上结合的细胞数量。 结果：兔骨髓间充质干细胞贴壁生长,增殖速度快,生长曲线符合Logistic生长曲线,兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养,在第5,10天进行扫描电镜观察,发现10 d时黏附于纳米晶胶原基骨上的骨髓间充质干细胞数明显高于5 d时黏附的细胞数,差异有显著性意义(P < 0.01)。 结论：兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养结合程度较高。     

富血小板血浆诱导骨髓间充质干细胞结合化学萃取去细胞神经修复坐骨神经缺损

背景：周围神经损伤早期许旺细胞尚未大量分裂增殖,此时由于解剖连续性的中断,通过轴浆逆向运输提供的营养因子骤减,缺乏神经营养因子支持的神经元有可能死亡,从而使周围神经不能再生或再生乏力。 目的：观察植入经富血小板血浆诱导的骨髓间充质干细胞结合去细胞神经修复坐骨神经缺损的效果。 方法：取新西兰大耳白兔制备坐骨神经缺损模型,随机抽签法分成4组：去细胞神经组,移植同种异体去细胞神经;骨髓间充质干细胞组,移植同种异体骨髓间充质干细胞结合化学萃取的同种异体去细胞神经：经诱导骨髓间充质干细胞组,移植经富血小板血浆诱导的同种异体骨髓间充质干细胞结合化学萃取的同种异体去细胞神经;自体神经组,移植自体神经。术后进行形态学观察与靶肌肉肌湿质量恢复率、运动神经传导速度、轴突直径和髓鞘厚度的检测。 结果与结论：经富血小板血浆诱导的骨髓间充质干细胞结合化学萃取的去细胞神经移植修复神经的靶肌肉肌湿质量恢复率、运动神经传导速度、轴突直径和髓鞘厚度及形态学观察明显优于移植单纯化学萃取的去细胞神经与骨髓间充质干细胞结合化学萃取的去细胞神经的效果,而与移植自体神经修复结果相似。说明经诱导后的骨髓间充质干细胞在体内具有许旺细胞的部分功能,可作为组织工程化外周神经的种子细胞,用于周围神经缺损的修复。     

骨髓间充质干细胞移植对兔急性心肌梗死后胶原重构的影响

背景：研究发现干细胞移植可明显改善心肌梗死后心功能,以往认为主要与干细胞分化为心肌细胞和促血管新生作用有关,近来研究显示旁分泌、抑制心室重构尤其是细胞外胶原重构对心功能的改善起重要作用。 目的：探讨骨髓间充质干细胞移植对兔急性心肌梗死后胶原重构的影响。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2007-06/08在辽宁中医药大学针灸电生理实验室完成。 材料：健康日本大耳白兔57只,购自辽宁中医药大学实验动物中心。 方法：取2只兔用于制备骨髓间充质干细胞,移植前行BrdU标记。余55只兔取10只作为正常组,45只结扎冠状动脉左室支建立心肌梗死模型,共30只成功造模,随机分为模型组、盐水组、细胞移植组,10只/组。兔心肌梗死后7 d,细胞移植组经耳缘静脉注射骨髓间充质干细胞悬液1 mL(2×106个细胞),盐水组注射1 mL生理盐水,造模后饲养5周。 主要观察指标：采用Masson三色染色法观察心肌间质纤维结构及测量胶原容积分数,免疫组化法测量Ⅰ/Ⅲ型胶原比值。 结果：细胞移植组心肌梗死区可见Brdu染色阳性细胞。细胞移植组梗死中心区和交界区内胶原纤维融合较少,排列有序;模型组和盐水组梗死中心区和交界区内胶原纤维斑块状融合明显,排列紊乱。心肌梗死5周后与正常组比较,模型组梗死区及梗死周围区胶原容积分数显著增加(P < 0.05),Ⅰ/Ⅲ型胶原比值显著下降(P < 0.05);与模型组比较,细胞移植组胶原容积分数、Ⅰ/Ⅲ型胶原比值均显著下降(P < 0.05)。 结论：静脉移植骨髓间充质干细胞可以在心肌梗死区定植,通过减少胶原形成、改善胶原结构来抑制心肌梗死后胶原重构。     

富血小板血浆及带血管筋膜在组织工程骨血管化中的作用组织影像学观察

背景：富血小板血浆中的多种生长因子及带血管筋膜是否具有促进骨再生及血管化作用尚在争论之中。 目的：拟从组织影像学角度评价富血小板血浆及带血管筋膜对骨髓基质干细胞/脱钙骨基质复合的组织工程骨血管化作用效果。 设计、时间及地点：单一样本观察及动物同体对照实验，于2004-10/2007-11在青岛大学医学院附属医院中心实验室完成。 材料：11~12月龄健康杂种犬12 只，体质量20~25 kg，雌雄各半。 方法：①采用密度梯度离心法从犬骨髓中分离骨髓基质干细胞，体外贴壁培养扩增、成骨诱导培养。取杂种犬的股骨制备脱钙骨基质，并与骨髓基质干细胞复合。②将每只犬的背部分为4个区，A，B区，植入加富血小板血浆的骨髓基质干细胞/脱钙骨基质复合体，C，D区，仅植入骨髓基质干细胞/脱钙骨基质复合体。A，C区植入物用背阔肌带血管肌筋膜包裹；B，D区植入物用背部不带血管的浅筋膜包裹。分别在4，8，12周各取4只，雌雄各半，麻醉后处死取标本。 主要观察指标：①采用倒置相差显微镜观察骨髓基质干细胞形态，四甲基偶氮唑盐法测定细胞生长曲线。②行改良钙钴法碱性磷酸酶染色，Von Kossa法、茜素红法，钙结节染色观察诱导成骨细胞形态特征。③应用倒置相差显微镜、扫描电镜观察复合体的结构。④行大体标本、X射线数字影像及组织学观察评价。 结果：①诱导成骨分化的骨髓基质干细胞分泌的碱性磷酸酶及钙结节染色均呈阳性。②骨髓基质干细胞和成骨诱导细胞的生长曲线呈典型的S形。③同种异体脱钙骨基质与骨髓基质干细胞复合培养后，细胞上架率高，生长状态好，增殖迅速，能分泌大量细胞外基质。④各时间点A，B，C区在成骨的骨量、骨光学密度、血管化程度等方面均明显优于D组（P < 0.05）。 结论：经组织影像学观察证实，富血小板血浆和带血管肌筋膜均能促进组织工程骨的成骨和血管化，且两者具有协同作用。     

骨髓间充质干细胞作为干细胞参与生物材料异位诱导成骨

背景：体内骨组织工程是在骨或非骨部位植入具有骨诱导活性的生物材料,利用机体作为生物反应器去构建组织工程骨,以修复骨缺损。骨移植物所具备的优良生物相容性和机械性能为骨移植开辟新的治疗途径。然而,其相关干细胞来源尚不清楚。 目的：探索骨髓间充质干细胞作为干细胞是否参与生物材料的异位诱导成骨。 方法：分离纯化雄性beagle犬的骨髓间充质干细胞。将培养至第3代骨髓间充质干细胞移植入雌性beagle犬体内,建立同种异体骨髓移植模型,同期将双相钙磷陶瓷植入受体犬竖脊肌内。6周后,获取骨构建物标本,利用原位荧光杂交技术对骨移植物Y染色体进行示踪。 结果与结论：原位荧光杂交结果显示Y染色体在骨构建物中有荧光信号表达,表明骨髓间充质干细胞可通过血液循环途径募集到异位生物材料处,形成骨组织。结果提示骨髓间充质干细胞参与生物材料异位诱导成骨,是生物材料异位诱导成骨干细胞来源之一。 关键词：双相钙磷陶瓷;骨髓间充质干细胞;骨缺损;组织工程;生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.21.005     

生物蛋白胶双相接种法促进组织工程骨构建的观察

背景：很多学者采用生物蛋白胶修饰无机支架材料改善其细胞黏附能力,并证实该方法能有效促进骨髓间充质干细胞与支架材料黏附。 目的：观察采用生物蛋白胶双相接种技术促进组织工程骨体外构建的可行性。 设计、时间及地点：细胞生物学水平实验,2003-01/2008-10在解放军第三军医大学组织工程研发中心实验室完成。 材料：医用生物蛋白胶为广州倍特生物技术有限公司产品,同种异体冻干脱钙骨基质由解放军第三军医大学西南医院骨组织库提供。 方法：以生物蛋白胶为介质,用双相接种技术将羊骨髓间充质干细胞与同种异体冻干脱钙骨基质复合,在体外构建组织工程骨,以静置接种法作为对照。 主要观察指标：通过细胞计数及MTT观察不同接种密度生物蛋白胶双相接种法所构建的组织工程骨细胞数量,并通过相差显微镜和扫描电微观察细胞在支架材料中的分布情况。 结果：双相接种法在不同接种密度时都可保持细胞黏附率维持在80%左右,上架细胞的数量随接种细胞密度增加成比例增加;生物蛋白胶对细胞的增殖没有明显影响,提高接种密度使细胞生长曲线提前达到平台期,各组的细胞数量峰值接近。 结论：双相接种技术可显著提高种子细胞与支架材料的复合数量、复合效率并且分布均匀,是一种工程骨快速高效组织的构建方法。