不同应力环境对兔骨髓间充质干细胞修复关节软骨缺损的影响

目的探讨不同应力环境对骨髓间充质干细胞(MSCs)修复关节软骨缺损的影响. 方法将日本大耳白兔15只制成髌骨外侧脱位动物模型,平均分成3组,每组5只:即单纯载体脱位组(对照组)、移植物正常应力组及移植物脱位组.对兔MSCs进行分离、培养,以兔MSCs为种子细胞构建自体组织工程移植物修复关节软骨缺损.6周后处死动物,观察修复组织的成分和结构. 结果术后6周,移植物正常应力组修复组织浅层为软骨组织,甲苯胺蓝染色接近正常关节软骨;深层为软骨下骨,与正常关节软骨结构相似.移植物脱位组为骨组织所修复,缺损周围的正常关节软骨变薄,软骨下血管侵入正常关节软骨内,遗留在股骨髁滑车槽内的移植物在滑车槽正常关节软骨表面形成新生类透明软骨组织.单纯载体脱位组为纤维组织修复. 结论 MSCs修复关节软骨缺损,只有在正常应力状态下修复效果最佳;提示维持负重关节正常的应力刺激,对组织工程软骨修复组织的形成和维持必不可少.     

骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损的实验研究

大段骨缺损的修复一直是骨科的热点和难点,我们通过兔桡骨缺损模型,探讨自体骨髓间充质干细胞(MSCs)修复大段骨缺损的能力。一、材料与方法1.MSCs的分离、培养:选成年新西兰大白兔15只,每只兔抽取骨髓约4ml,离心、洗涤后,细胞成分以含10 ?S的DMEM培养,不贴壁的细胞经换液除去,贴壁细胞经增殖、传代,MSCs逐步纯化。2 .细胞—载体复合物的准备:另取兔松质骨,制成12mm×4mm×4mm的冻干松质骨块,作为载体。取第3代MSCs ,以无血清DMEM制成5×10 6cells/ml的细胞悬液,通过轻度负压使细胞随培养液渗入骨块内部,制成细胞—载体复合物备…     

自体骨髓间充质干细胞复合胶原膜修复兔膝关节全层软骨缺损的实验研究

目的研究自体骨髓间充质干细胞(m esenchym a l stem ce lls,M SC s)复合胶原膜(m ed ica l co llagenm em brane of gu ided tissue regeneration,M CM G)对兔膝关节局部全层软骨缺损的修复作用。方法实验动物选用健康的新西兰大白兔27只,3~4月龄,体重2.1~3.4 kg,每只抽取自体骨髓3~4 m l,体外分离培养后以5.5×108/m l密度种植于M CM G支架上体外培养48 h,制成M SC s/M CM G复合物,将以上27只实验动物手术制成双膝关节、股骨内髁负重区及滑车全层软骨缺损模型后,随机分成A、B、C 3组,每组各9只。A组双侧股骨内髁负重区、滑车软骨缺损处植入M CM G/M SC s复合物;B组植入单纯M CM G;C组不作任何植入,为空白组,分别于术后4、8和12周各处死3只,取材进行大体、组织学及免疫组织化学染色观察,根据关节软骨组织学半定量评分标准进行评分。结果A组术后4周即可重建关节骨软骨缺损;修复软骨在观察期内逐渐变厚,在12周内始终保持关节面及软骨下骨结构完整,为透明软骨样修复,表面光整,与周围软骨色泽相近;而B组和C组12周时仍为纤维软骨样修复,色泽浅黄,呈虫蚀样改变,仍有空洞。A组糖胺多糖及Ⅱ型胶原表达呈阳性,B、C组则明显减少。术后4、8和12周各组组织学半定量评分及术后12周大体结果显示:股骨内髁负重区与滑车修复对比差异无统计学意义(P>0.05),A组明显优于B组和C组(P<0.05);B组优于C组(P<0.05)。结论自体M SC s复合M CM G在体内环境下可形成透明软骨修复兔膝关节全层软骨缺损。M CM G符合组织工程软骨基质材料的基本要求,有望成为一种理想的用于关节全层软骨缺损修复的软骨组织工程载体材料。     

"双相"组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损

目的探讨“双相”异体骨基质明胶（bonematrixgelatin,BMG）作为组织工程软骨载体,与同体骨髓间充质干细胞（marrowmesenchymalstemcells,MSCs）结合,构建组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损的效果。方法4月龄新西兰兔32只,雌雄不限,体重2～3kg。①体外实验：取5只新西兰兔,处死后取髂骨和四肢骨,制备一侧松质骨,一侧皮质骨的“双相”异体BMG载体,扫描电镜观察。另取新西兰兔18只,抽取骨髓,分离MSCs并诱导成软骨分化;将诱导而来的软骨前体细胞与“双相”BMG载体复合构建组织工程软骨,分别于1、3和5周取材行Masson、PAS染色和扫描电镜观察。②体内实验：将抽取骨髓的18只及余下的9只新西兰兔制成双侧股骨内髁骨软骨缺损模型,将前期制备的组织工程软骨同体植入18只兔的右股骨内髁骨软骨缺损（A组）,左侧缺损移植异体BMG（B组）,其余9只双侧软骨缺损未予处理作为空白对照（C组）,分别于术后1、3和6个月取材,行大体、组织学和Ⅱ型胶原mRNA原位杂交观察,改良Wakitani法评分,比较各组修复效果差异。结果①体外实验：“双相”BMG松质骨面孔隙大小100-800μm,细胞于其中增生,形成富含细胞的软骨层;皮质骨面孔隙大小10～40pm,细胞层状覆盖于其表面,可作为起支撑作用的软骨下骨。②体内实验：A组术后1个月即可重建关节骨软骨缺损;修复软骨在观察期内逐渐变薄,但在6个月内始终保持关节面及软骨下骨结构完整。B、C组未能修复缺损,缺损周边软骨磨损加剧。改良Wakitani评分显示A组在3个时间点的各项评分结果,除6个月软骨厚度外,其它指标均优于B、C组,且差异有统计学意义（P〈0．01）。Ⅱ型胶原mRNA原位杂交显示,A组缺损区修复组织中细胞阳性染色率明显高于B、C组,且差异有统计学意义（P〈0．01）。结论“双相”异体BMG可作为组织工程软骨载体材料,其结合自体MSCs诱导的软骨前体细胞制备的组织工程软骨,可修复兔关节软骨和软骨下骨。     

兔骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/左旋聚乳酸修复兔软骨缺损的实验研究

目的评价兔骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/左旋聚乳酸(Nano-HA/PLLA)修复兔膝关节全层软骨缺损的效果。方法体外分离培养兔骨髓间充质干细胞(rBMSCs),取第3代将其与Nano-HA/PLLA在体外构建组织工程软骨(tissue engineering cartilage,TEC)。将18只新西兰大白兔股骨内髁关节面造一直径4.5 mm、深度5 mm的软骨缺损模型,随机分成3组,即实验组、支架组和空白对照组,每组6只,分别予复合细胞的Nano-HA/PLLA、Nano-HA/PLLA及空白填充。术后12、24周取材行大体标本、组织学、免疫组织化学观察及Wakitani组织学评分。结果实验组显示缺损有骨软骨组织形成,软骨下骨基本达到生理整合,组织学及免疫组化显示有大量细胞外基质形成;支架组及对照组显示出有限的再生重建。以上三组12周Wakitani组织学评分分别为5.5±1.401,9.3±1.304和10.2±1.052,24周时为2.2±0.837,7.4±1.144和8.2±1.225,两个时间点实验组均优于支架组及空白组,差异有统计学意义(P<0.05);且实验组24周时优于12周(P<0.05)。结论复合骨髓间充质干细胞的多孔Nano-HA/PLLA能提高成年兔膝关节承重部的骨软骨缺损的修复。     

自体骨髓间充质干细胞与外源性透明质酸钠修复兔膝关节软骨缺损的研究

目的探讨全层软骨缺损修复效果与关节腔内骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)来源数量的相关性,了解体内条件下外源性透明质酸钠(sodium hyaluronate,SH)能否促进体外培养扩增的MSCs聚集到软骨缺损处. 方法 4月龄日本大耳白兔66只,用手摇钻制成直径5 mm、深4 mm的圆柱形膝关节软骨缺损.从兔股骨提取MSCs, 经体外培养Brdu标记后,单独或与SH一起注射到自体软骨损伤关节腔中.实验动物共分4组:A组(n=15),同时注射SH和兔自体MSCs;B组(n=15),单独注射自体MSCs;C组(n=18),单独注射SH;D组(n=18),不给治疗措施.术后5、8和12周,行大体、组织学、免疫组织化学观察及修复组织厚度测定. 结果术后5、8和12周,修复组织厚度A组与B组比较,差异有统计学意义(P＜0.01);A组与C组比较及B组与D组比较,差异无统计学意义(P＞0.05).组织学观察显示,修复组织A组以纤维软骨为主,B组以纤维组织为主.两组免疫组织化学染色缺损部位均未见到Brdu标记物. 结论关节腔内注入体外培养扩增的MSCs,不能促进软骨缺损修复.外源性SH对软骨缺损的修复有一定作用,但不能将MSCs聚集到缺损处和提高其趋化能力.     

骨髓间充质干细胞修复软骨缺损研究进展

间充质干细胞是一类多能干细胞,在胚胎形成过程中分化为骨、软骨、肌腱、肌肉、脂肪和骨髓基质等多种间充质组织.近年研究者成功地分离到人和多种动物骨髓间充质干细胞并发现其在体外仍保持干细胞特性,能够诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞和脂肪细胞等细胞系.动物实验表明,骨髓间充质干细胞能够修复具有临床意义的软骨缺损.此外,由于具有多能性,骨髓间充质干细胞还是很好的基因载体,在创伤修复的基因治疗中有广阔的应用前景.     

兔关节软骨块和骨髓间充质干细胞共培养

[目的]探讨与兔关节软骨块共培养对兔骨髓间充质干细胞(RBMSCs)分化的影响。[方法]全骨髓贴壁培养法分离培养RBMSCs,对P3代细胞进行氯甲基苯甲酰氨荧光染料(CM)标记。用4周龄雄性新西兰大白兔股骨头关节面制备软骨块。分为3组,分别为单纯细胞组、细胞+软骨组和单纯软骨组,于第7、14、21 d细胞爬片,行甲苯胺蓝染色法检测和II型胶原免疫组化染色。[结果]经过3周培养,单纯细胞组细胞仍保持骨髓间充质干细胞的特点;细胞+软骨组RBMSCs与兔关节软骨块混合共培养后,RBMSCs细胞形态由长梭形逐渐变为短小的三角形或不规则形,表现出典型的"铺路石"样改变;甲苯胺蓝染色阳性和II型胶原免疫组化阳性,符合软骨细胞特点;单纯软骨组软骨块在培养液中成活,无细胞生长。[结论]兔关节软骨块所营造的微环境能够促进RBMSCs向软骨细胞方向分化,此种RBMSCs能够在兔关节软骨块表面贴附生长。     

骨髓间充质干细胞及其在软骨组织缺损修复中的研究进展

软骨缺损长期以来一直是临床上所面临的难题,这主要是因为软骨细胞几乎没有迁徙能力,不能迅速聚集到创伤部位所致〔1〕。组织工程技术为软骨缺损的修复带来了曙光。它通过分离及培养所需的种子细胞、选择适合的生物支架材料、最后构建组织工程化软骨到缺损部位而完成治疗目的。目前,常用的用于修复软骨损伤的种子细胞多为自身软骨细胞,但有如下缺点:( 1)自体来源的软骨细胞数量有限,且随着年龄增大所获取得软骨细胞数量减少;( 2 )取材不方便,对供体部位造成一定的伤害;( 3 )患者要经历两次手术,所受痛苦大,治疗费用高。这就迫使人们寻找更为…     

兔骨髓间充质干细胞修复膝关节软骨缺损的实验研究

目的研究由同种异体兔骨髓间充质干细胞(MSCs)诱导分化的软骨细胞和聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)双层支架构建复合体对兔软骨缺损的修复作用。方法用密度梯度离心法和贴壁培养法获得5月龄兔骨髓来源间充质干细胞,在体外培养并进行分化诱导后作为种子细胞复合双层PLGA构建成复合体。36只兔在股骨髁间制造骨软骨缺损模型,分成三组,A组植入复合体,B组植入单纯双层PLGA支架,C组植入自体骨软骨。第24周取材进行大体观察、组织学检查和Wakitani评分。结果 A组及C组植入物愈合良好,组织学检查见Ⅰ、Ⅱ型胶原纤维形成。A组可见透明软骨修复。Wakitani评分A组2.75,B组7.00,C组1.98,A、C组与B组间统计学分析单项指标得分差异有统计学意义(P0.05),A组与C组间差异无统计学意义(P0.05)。结论诱导兔MSCs+PLGA双层支架能较好地修复兔膝关节骨软骨损伤。     

骨髓间充质干细胞复合纤维蛋白封闭剂体内构建可注射性组织工程软骨

目的 探讨利用人骨髓间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cells，MSCs）与可注射性纤维蛋白封闭剂（fibrinsealant，FS）复合，在裸鼠体内构建组织工程软骨的可行性。方法 体外分离扩增健康人MSCs，以含有转化生长因子β1（transforming growth factor β1，TGF—β1）、地塞米松、维生素C的培养基进行成软骨诱导，诱导第7、14天分别检测软骨细胞特异的生物学特性。将诱导7d的MSCs与FS复合，接种于裸鼠背部皮下作为实验组，同时设单纯只注射FS或MSCs的支架对照组和细胞对照组。分别于接种后6、12周取材进行大体观察，行HE、阿尔新蓝染色和Ⅱ型胶原免疫组织化学染色评价其成软骨能力。结果 MSCs以特定的培养基诱导后由纺锤形变为多角形，并表达软骨细胞分泌的基质。复合物接种6和12周后，实验组均可形成软骨样组织块，6周时形成的组织块较小而质地柔韧，陷窝清楚，可检测到阳性阿尔新蓝及Ⅱ型胶原表达；12周形成的组织块较大，质地较硬，表面光滑，软骨细胞位于成熟的陷窝中，阿尔新蓝及Ⅱ型胶原免疫组化阳性染色较6周增强。两个对照组均无软骨样组织块形成。结论 MSCs复合FS可以作为一种较优良的可注射性组织工程软骨的构建方法。     

骨髓间质干细胞复合生物陶瓷构建组织工程化人工软骨

目的 探索以多孔β-磷酸三钙(β-TCP)生物陶瓷材料为支架，经体外诱导的骨髓间质干细胞(MSCs)为种子细胞，构建组织工程化软骨修复羊关节软骨缺损的可行性。方法将28只中国美利奴绵羊分为三组。实验组(n＝12)：分离培养羊自体第7代MSCs，经转化生长因子-β诱导后接种到顶制的β-TCP多孔生物陶瓷材料上，细胞—材料复合体经体外孵育后，无菌条件下植入预制的羊单例肋骨近端关节面缺损处；单纯材料组(n＝12)：采用单纯β-TCP材料修复羊关节软骨缺损；空白对照组(n＝4)：制备的羊关节软骨缺损区未做任何修复。术后12周和24周分别取材，进行组织学、组织化学和免疫组织化学分折。结果 实验组术后12周羊关节软骨缺损处肉眼可见透明软骨祥组织形成，组织学检查发现，材料降解明显，未降解吸收的材料孔洞内广泛分布着新生软骨组织，软骨细胞外基质丰富，Ⅱ型胶原染色阳性；术后24周，支架材料几乎完全降解，缺损区被新生软骨组织所取代。单纯材料组术后12周，缺损区边缘有新生软骨组织向支架材料内长入，支架材料吸收明显；术后24周，见从缺损区边缘长入到支架材料内的新生软骨组织逐渐增多，但材料的中心部位未发现新生软骨形成。空白对照组至术后24周，仅见少量软骨组织从缺损区边缘向缺损区内长入，缺损中央大部分区域仍未得到修复。结论 以β-TCP多孔生物陶瓷作为支架材料，以自体MSCs作为种子细胞构建组织工程化软骨修复关节软骨缺损是可行的。     

骨髓间质干细胞复合多孔磷酸钙陶瓷修复兔颅骨缺损的研究

目的探讨以骨髓间质干细胞(MSCs)作为种子细胞、β-磷酸三钙(β-TCP)多孔生物陶瓷作为支架材料构建组织工程化人工骨，修复兔实验性颅骨标准缺损的可行性。方法选择5月龄新西兰大白兔34只，制作颅骨标准缺损后分成3组。A组(n=20)：分离培养兔同胎异体MSCs。体外扩增后接种到预制的β-TCP多孔生物陶瓷材料上，细胞-材料复合体经体外孵育后，无菌条件下植入颅骨缺损；B组(n=10)：采用单纯β-TCP材料修复兔颅骨缺损；C组(n=4)：兔实验性颅骨标准缺损区未做骨修复。术后6周和12周分别处死动物、取材，进行缺损区大体、组织学、组织化学和免疫组织化学分析。结果颅骨缺损处A组术后6周表面肉眼可见骨样组织形成，组织学提示材料部分降解，未降解吸收的材料孔洞内广泛分布着新生骨组织，成骨细胞外基质丰富，I型胶原染色阳性；术后12周，支架材料几乎完全降解，缺损区被新生骨组织所取代。B组术后6周，可见从缺损区边缘有新生骨组织向支架材料内长入，支架材料部分吸收；术后12周，可见从缺损区边缘长入到支架材料内的新生骨组织逐渐增多，但材料的中心部位未发现新生骨形成。C组术后12周，仅见少量骨组织从缺损区边缘向缺损区内长入，缺损中央大部分区域未得到修复。结论体外培养扩增的兔MSCs在不添加外源性生长因子的情况下，与pTCP复合植入后可以在体内诱导、分化为成骨细胞，并能够对标准的颅骨缺损进行有效的修复，可进一步推广应用。     

骨髓基质细胞源性软骨细胞修复兔全层关节软骨缺损

目的观察体外诱导骨髓基质细胞(MSCs)源性软骨细胞在兔股骨滑车关节面全层软骨缺损修复中的作用. 方法高密度传代培养第3代诱导MSCs分化为软骨细胞,以酸溶性Ⅰ型胶原为载体,两者混合后形成凝胶样植入物(细胞浓度为5×106/ml).于36只新西兰大耳白兔一侧股骨滑车关节面造成3 mm×5 mm全层关节软骨缺损,凝胶样植入为实验侧;另一侧分别为单纯胶原植入组(18个膝关节)和空白对照组(18个膝关节).术后4、8、12、24、32和48周取材观察缺损修复情况及新生组织的类型.参照Pineda标准对新生组织评分. 结果实验侧术后4周,植入细胞类似软骨细胞,周围有异染基质,形成透明软骨样组织;8周,深层有软骨下骨形成,软骨细胞层较正常关节软骨厚;12周,新生软骨厚度减小,与正常软骨相近,细胞呈柱状排列,结构与正常关节软骨相似,软骨下骨形成,潮线恢复;24周,新生软骨厚度较正常薄,约占55%,表面平整,潮线附近仍有肥大的软骨细胞;32周,潮线附近无肥大软骨细胞;48周,组织结构与32周时基本相同,为类透明软骨.Pineda评分24、32和48周间无差异,与4周比较有统计学意义(P＜0.05).实验组2～48周期间关节功能良好.单纯胶原组与空白对照组缺损无修复,48周时软骨下骨外露,关节退变;关节功能逐渐减退,动度受限. 结论 MSCs源性软骨细胞移植体内可形成透明样软骨组织,24周后新生软骨特性稳定,48周时为透明样软骨,能维持良好的关节功能.     

大鼠骨髓间充质干细胞与多孔双相磷酸钙陶瓷支架体外黏附的实验研究

目的研究大鼠骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)诱导培养后在多孔双相磷酸钙(biphasiccalciumphosphate,BCP)陶瓷支架材料上的黏附和生长。方法SD大鼠MSCs经矿化诱导培养、扩增,具有成骨细胞表型后,与多孔BCP陶瓷支架及普通多孔羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)陶瓷支架体外复合培养,扫描电镜观察比较MSCs在两种材料支架表面的黏附数量和形态;同时以0.5、1.0、2.0、3.0和4.0×106/ml浓度细胞悬液接种于多孔BCP支架材料,检测适宜的接种浓度及单位体积支架材料可黏附MSCs数量。结果大鼠MSCs经诱导培养14d后,行矿化沉积茜素红染色、型胶原免疫细胞化学染色及碱性磷酸酶细胞化学染色,结果均为阳性。大鼠MSCs黏附于多孔BCP陶瓷上的细胞数(88.00±6.58)明显高于HA陶瓷组(39.00±3.65),两组比较差异有统计学意义(P<0.01)。当接种浓度为2.0×106/ml时,单位体积的陶瓷支架材料最多可黏附MSCs数量为1.28×107个/cm3,为细胞适宜接种浓度。结论大鼠MSCs在体外经矿化诱导培养可表达成骨细胞表型,细胞浓度为2.0×106/ml时与多孔BCP陶瓷支架材料具有良好的黏附能力。     

成人骨髓间充质干细胞分化为血管内皮细胞的研究

目的研究成人骨髓间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cells，MSCs）体外分化为血管内皮细胞的能力并探讨其诱导条件。方法分离成人骨髓单个核细胞，经贴壁法获取MSCs。所获细胞分4组进行诱导：组1、2以5×10^3／cm^2细胞密度接分别接种于含2％和15％胎牛血清的L—DMEM培养基；组3、4以5×10^4／cm^2细胞密度分别接种于上述两种血清浓度的培养基，各组细胞经血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）辅以牛脑提取物的诱导，对照组为正常传代培养的MSCs。在诱导的第14、21天分别测定表面分子CD34、VEGFR-2、CD31和Ⅶ因子相关抗原（factor Ⅷ—related antigen，又称von Willebrand factor，vWF）以及体外成血管实验对分化细胞进行鉴定，同时测定不同诱导条件下的细胞增殖指数（proliferation index，PI）。结果组3细胞经诱导后，内皮系表面分子CD34、VEGFR-2、CD31、vWF于第14天均有不同程度表达，分别为8．5％、12．0％、40．0％、30．0％．其中CD34、VEGFR-2在第21天表达上调，为15．5％、20．0％，余各诱导组细胞未表达上述表面分子；诱导后的组3细胞呈低增殖状态（PI值约为10．4％），在半固体培养基中还可形成血管腔样结构。结论从成人骨髓中分离培养的MSCs，在较高细胞接种密度和低增殖状态下，经VEGF、牛脑垂体提取物诱导后，可分化为血管内皮细胞，可作为治疗性血管生成及组织工程理想的种子细胞。     

人骨髓间质干细胞库的初步建立

目的 探讨建立生物学性状稳定的人骨髓间质干细胞(human marrow mesenchymal stem cells，hMSCs)库的可行性，为组织工程种子细胞的来源作初步探索。方法对分离得到的hMSCs采用液氮低温冻存，并在一定时间复苏培养，以流式细胞仪检测其表面抗原，在诱导培养基中对其行成骨和成软骨诱导培养，光镜：电镜观察细胞的形态，采用组织化学、免疫组织化学及分子生物学的方法检测成骨和成软骨诱导的特异标志物：碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原及骨钙素，研究其生物学性状。结果从骨髓中分离得到了纯度达96％以上的hMSCs，复苏后的hMSCs形态和表面抗原保持不变，可继续扩增10代以上，倍增时间40h。复苏后第2、6、10代hMSCs均保持较强的向软骨细胞、成骨细胞的分化能力。结论初步建立了hMSCs库，可为骨及软骨组织工程提供较好的种子细胞。