关节软骨损伤的组织工程修复

1 兔关节软骨损伤生物标志物的蛋白质组学检测     

关节软骨缺损的组织工程修复

背景：软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点。目的：全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状。方法：计算机检索PubMed和CNKI数据库中2005/2010相关文献。以＂Cartilage,tissue engineering,repair＂或＂关节软骨、组织工程、修复＂为检索词进行检索。纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究。结果与结论：共检索到167篇文献,排除无关重复的文献,保留20篇文献进行综述。研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞。目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞。生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展。各种生长因子在组织工程中必不可少。转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能。     

关节软骨缺损的组织工程修复

背景:软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3 方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点.目的:全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状.方法:计算机检索PubMed 和CNKI 数据库中2005/2010 相关文献.以"Cartilage,tissue engineering,repair"或"关节软骨、组织工程、修复"为检索词进行检索.纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究.结果与结论:共检索到167 篇文献,排除无关重复的文献,保留20 篇文献进行综述.研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞.目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞.生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展.各种生长因子在组织工程中必不可少.转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能.     

软骨组织工程种子细胞来源的最新研究进展

耳、鼻、喉和气管主要由软骨构成，软骨组织工程技术的进展为这些器官的修复开辟了新的途径。软骨细胞是软骨组织工程修复重建的原动力。在体外培养过程中，随着传代次数的增多，软骨细胞容易失去表型，丧失形成软骨的能力。组织工程软骨形成的重要条件之一是必须获得大量的有功能和活力的种子细胞，因此寻求广泛的种子细胞来源是软骨组织工程修复首先需要解决的关键问题。理想的软骨种子细胞必须具备取材方便、体外有较强的繁殖和定向分化能力等优点。     

骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的:体外培养骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)并以壳聚糖作为组织工程细胞外支架构建组织工程软骨,探讨其在软骨组织工程中的应用.方法:分离兔BM-MSCs并进行体外传代培养.观察细胞形态及其变化,检测免疫表型CD71的表达;绘制并比较不同代次细胞的生长曲线.传代培养后,检测第2、3、4代BM-MSCs的软骨特异性Ⅱ型胶原(collagenⅡ,ColⅡ)的mRNA的表达.取6只新西兰成年白兔,随机分为两组,A组为单纯壳聚糖支架修复组,B组为壳聚糖支架复合BM-MSCs修复组.分别于术后4、8周处死动物,观察新生区软骨组织修复情况.结果:体外培养获得高纯度且传代能力强的BM-MSCs.修复术后4周,A组仅有纤维组织增生,甲苯胺蓝染色较淡;B组关节软组织缺损处有软骨样组织及胶原生成.术后8周,B组关节软骨缺损处有较明显的软骨组织增生;A组仅在与正常软骨交界处有少量的软骨组织生成;免疫组织化学显示B组ColⅡ有表达.结论:密度梯度离心法联合差速贴壁法能提高BM-MSCs的纯度,通过该途径获得的BM-MSCs可作为软骨组织工程的种子细胞.壳聚糖是比较理想的新型软骨组织工程支架,以BM-MSCs复合壳聚糖构建的组织工程软骨能够较好地修复兔关节软骨缺损.     

关节软骨缺损修复的研究与进展

目的:综合分析关节软骨的功能特征及临床上治疗关节软骨缺损的方法。资料来源:应用计算机检索Medline 1994-01/2005-02有关关节软骨功能特性及关节软骨缺损治疗方法的文章,检索词“articular cartilage,cartilage tissue engineering,joint replacement”,限定文章语言种类为English。同时检索万方数据库2000-01/2005-12有关关节软骨功能特性及关节软骨缺损治疗方法的文章,检索词“关节软骨,软骨缺损,组织工程”,并限定文章语言种类为中文。资料选择:对检索到的关节软骨及软骨缺损方面的相关信息进行整理,选取针对性强的文章。同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。资料提炼:共检索到62篇相关文献,其中23篇文章符合要求。资料综合:由于体内关节软骨的自身修复能力极其有限,一旦发生损伤或者病变,很难自愈,甚至导致关节损坏,多需要外源性修复或启动内源性因素修复。当前,治疗关节软骨疾病的手术方法有软骨下穿透术、软组织移植术、关节软骨移植、关节置换等手段,而目前软骨组织工程的发展也为关节软骨修复提供了一种前景光明的治疗手段。结论:虽然已有诸多方法用于治疗关节软骨损伤和病变,且在短期内有一定疗效,但目前仍无有效的治疗手段确保关节软骨长期的功能恢复。所以软骨修复未来的发展应当基于化学、生物学及其他生命科学的概念,来设计、构建和恢复复杂关节软骨的功能。     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景：目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法。目的：总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展。方法：由第一作者用计算机检索万方数据库（2000/2010）和PubMed数据库（2000/2010）,检索词分别为＂软骨缺损,组织工程软骨＂和＂articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage＂,语言分别设定为中文和英文。从组织工程软骨及其新进展2方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍。共检索到666篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23篇文章。结果与结论：近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点。     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景:目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法.目的:总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展.方法:由第一作者用计算机检索万方数据库(2000/2010)和PubMed 数据库(2000/2010),检索词分别为"软骨缺损,组织工程软骨"和"articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage ",语言分别设定为中文和英文.从组织工程软骨及其新进展2 方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍.共检索到666 篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23 篇文章.结果与结论:近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP 凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点.     

不同种类组织工程化细胞移植修复关节软骨的损伤

背景:单纯药物治疗不能何效促进关节软骨缺损的愈合;自体软骨来源有限,软骨移植手术也相应受到限制.目的:分析关节软骨损伤类型及局部微环境的改变,总结近年来国内外组织工程种了细胞移植研究相关进展以及细胞移植修复关节软骨损伤治疗进展.方法:以Tissue engineering,cell transplantation,articular cartilage defects为检索词,检索Pubmed数据库(1993-01/2008-12);以组织工程,细胞移植,关节软骨损伤为柃索词,检索CNKI数据库(2000-01/2008-12).文献检索语种限制为英文和中文.纳入与关节软骨损伤以及分类密切相关性研究,组织工程种子细胞移植技术相关性应用研究.排除重复性研究.以种子细胞的存活和迁移,以及移植后关节功能的恢复和不良反应为评价指标.结果与结论:计算机初检得到201篇文献,根据纳入排除标准,对组织工程细胞移植修复关节软骨损伤的研究进行分析.临床上,创伤性或骨关节炎造成的关节软骨损伤较为常见,关节软骨自身修复能力差,一旦损伤将很难修复.组织工程细胞移植技术的出现为成功治愈关节软骨损伤带来了新的希望.在动物模型和临床研究中,细胞移植治疗关节软骨损伤已经取得良好的修复效果,但这一技术仍有改进的余地.目前的研究集中在如何从技术上改善组织工程3要素,即细胞,生物支架材料和生物活性因子.自体软骨再生仍然是关节软骨缺损修复的理论支柱,但进一步的研究需要优化其再生效果以及维持更加稳定的软骨细胞表型等等.组织工程细胞移植修复关节软骨损伤疗效较好,随着目前组织工程研究的深入,细胞移植修复技术有望成为临床上治疗关节软骨损伤的新方法.     

软骨组织工程研究中的干细胞

近来,干细胞作为一种自体软骨细胞的替代物,在软骨组织工程中日益得到重视.骨髓源性干细胞在多种条件下均能表现出软骨形成的潜能.脂肪源性十细胞是一种从脂肪组织中分离获得成的纤维细胞样干细胞群,经体外一段时间培养后,获得稳定的扩增,其衰老的水平较低,在三维培养环境下可分化为软骨细胞.肌肉、滑膜和骨膜是骨髓和脂肪组织之外的用于软骨修复的其他干细胞源.人类胚胎干细胞和原代软骨细胞共培养,可以诱导软骨形成,但对其选择纯化较为困难,且胚胎十细胞具有致瘤性,临床使用尚存在伦理学问题.     

间充质干细胞在关节软骨组织工程中的应用

背景：组织工程技术的发展为关节软骨缺损修复和功能重建提供了新的方法和思路。目的：探讨以间充质干细胞作为种子细胞在关节软骨组织工程中的应用和研究进展。 方法：由第一作者检索 PubMed 数据库中2000-01-01/2014-09-30有关间充质干细胞和关节软骨组织工程的文献,检索词为“articular cartilage defects, cartilage tissue engineering, mesenchymal stem cel s”。共检索到70篇相关文献,对其中49篇文献进行综述。 结果与结论：关节软骨缺损自身修复能力很有限,目前的临床治疗手段无法达到满意修复,而组织工程的发展为解决这个问题提供了新思路。在种子细胞选择方面,软骨细胞去分化能力有限,胚胎干细胞受到伦理、法律等方面的制约,而间充质干细胞因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能而受到广泛重视。但目前应用组织工程方法修复关节软骨缺损的效果存在一定的争议,主要是远期功能距离临床应用存在一定差距,在修复组织结构和生物力学方面还需要进一步研究。     

人脂肪干细胞复合脱细胞软骨基质支架在生物反应器中构建组织工程软骨

目的:观察人脂肪干细胞复合脱细胞软骨基质支架在生物反应器中初步构建组织工程软骨的可行性。方法:实验于2005-04/2006-05在解放军总医院骨科研究所完成。脂肪组织和关节软骨均来自膝关节置换术中切除的组织,并经患者知情同意。关节软骨冻干后经粉碎机粉碎,过筛,选取25～38μm大小的软骨微粒。在样品中先加入2.5g/L胰蛋白酶,37℃消化24h,再加入1%Triton X-100震荡72h。将软骨微粒和蒸馏水按1∶3的比例混合后滴加在模板中,置入冷冻干燥机冻干后行紫外线交联。紫外线照射8h完成。最后经25kGy 60Co辐照灭菌完成支架制备。取膝关节置换术中切除的髌下脂肪垫,酶消法获得脂肪干细胞,扩增后复合于脱细胞软骨基质制成圆柱状三维支架上(细胞密度5×1010L-1),置于生物反应器中进行诱导培养,同时设静态培养组作为对照,3周后观测大体形态和组织学形态变化,同时进行组织化学(包括番红花O,阿利新蓝染色)和Ⅱ型胶原免疫组织化学分析。结果:生物反应器组诱导培养3周苏木精-伊红染色显示支架结构消失,只有中心区域残存少量支架结构;静态培养组支架结构尚存在,有少量基质分泌。番红花O染色显示生物反应器组细胞外有大量蛋白聚糖沉积,阿利新蓝染色表明有软骨特异性蛋白多糖的聚集;而静态培养组只有部分区域染色且淡于生物反应器组。Ⅰ型胶原免疫组化的结果显示,在生物反应器组细胞能够合成大量软骨细胞特异性胶原成分,而静态培养组呈弱阳性。结论:生物反应器培养明显促进了脂肪干细胞的增殖与软骨分化,是体外构建组织工程软骨的良好方法。     

种子细胞及支架材料在组织工程角膜构建中的应用

背景:在眼科角膜移植在组织工程中有很好的应用前景,但理想的支架材料一直制约组织工程角膜发展.目的:分析各种子细胞、支架材料的应用,总结近年来组织工程角膜构建所取得的进展.方法:由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI:2000/2010-10)和PubMed数据库(2000/2010-10),检索词分别为"组织工程,角膜移植"和"tissue engineering,corneal transplantation".经计算机初检得到223篇文献,纳入与组织工程角膜研究进展、应用和体外构建的相关实验研究和综述,排除重复研究类文献,对33篇汇总分析.从种子细胞、支架材料、器官构建、临床应用等方面进行总结,对组织工程角膜的研究进展和未来发展进行探讨.结果与结论:结果表明,种子细胞和支架材料仍为组织工程研究的重点,由于眼免疫赦免现象和角膜的无血管特性,组织工程角膜移植将优于其他器官和组织的移植,成为能大量构建且易于移植的组织工程器官.目前,组织工程角膜构建已获得初步成功,但各类支架材料均存在一定缺点,寻找理想的支架材料是下一步的研究方向.     

种子细胞及支架材料在组织工程角膜构建中的应用

背景：在眼科角膜移植在组织工程中有很好的应用前景,但理想的支架材料一直制约组织工程角膜发展。目的：分析各种子细胞、支架材料的应用,总结近年来组织工程角膜构建所取得的进展。方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库（CNKI：2000/2010-10）和 PubMed数据库（2000/2010-10）,检索词分别为＂组织工程,角膜移植＂和＂tissue engineering,corneal transplantation＂。经计算机初检得到 223 篇文献,纳入与组织工程角膜研究进展、应用和体外构建的相关实验研究和综述,排除重复研究类文献,对 33 篇汇总分析。从种子细胞、支架材料、器官构建、临床应用等方面进行总结,对组织工程角膜的研究进展和未来发展进行探讨。结果与结论：结果表明,种子细胞和支架材料仍为组织工程研究的重点,由于眼免疫赦免现象和角膜的无血管特性,组织工程角膜移植将优于其他器官和组织的移植,成为能大量构建且易于移植的组织工程器官。目前,组织工程角膜构建已获得初步成功,但各类支架材料均存在一定缺点,寻找理想的支架材料是下一步的研究方向。     

绿色荧光蛋白在组织工程关节软骨构建中的示踪作用

目的：探讨绿色荧光蛋白在组织工程关节软骨体外构建和体内移植修复关节软骨缺损中对细胞的示踪作用。方法：实验于2003—09／12在第三军医大学西南医院中心实验室完成。选取清洁级雄性3～4周龄日本大耳白兔2只作为供体，麻醉处死后．切取关节软骨，系列酶消化分离软骨细胞，洗涤，37℃于体积分数为0．05的CO2中培养，传代扩增。再选取清洁级雄性4月龄日本大耳白兔2只作为受体。首先用反转录病毒载体pLEGFPN1感染软骨细胞，将胶原凝胶包埋的绿色荧光蛋白标记软骨细胞接种于聚磷酸钙纤维／左旋聚乳酸三维支架后体外培养3周，再用标记软骨细胞～支架复合物移植修复兔膝关节软骨缺损。倒置荧光显微镜下观察细胞接种支架率和体外培养过程中细胞在支架上生长、增殖、分化、分布及术后4周细胞在缺损区的成活与软骨缺损修复情况。结果：实验共纳入4只日本大耳白兔，作为受体的2只进入结果分析。①绿色荧光蛋白反转录病毒转染第一代关节软骨细胞情况：转染后3d，倒置荧光显微镜下可看到表达绿色荧光蛋白的关节软骨细胞，主要为三角形，少数呈多角形和梭形。随着传代次数的增加，绿色荧光蛋白阳性软骨细胞的形态变为以梭形为主，少数细胞为三角形和椭圆形，体外培养8周，细胞增殖良好，荧光强度无减弱。流式细胞仪检测G418筛选2周后软骨细胞的绿色荧光蛋白表达率为87．3％。②绿色荧光蛋白标记软骨细胞支架复合物倒置荧光显微镜观察结果：软骨细胞三维接种支架后，细胞几乎全部种植于支架上，在支架材料内分布均匀，刚接种的细胞呈圆形，发出明亮的绿色荧光；3-4h细胞开始变形，2～3d即己基本完全变形，细胞的形态以长梭形为主，呈网状排列，随着培养时间延长，支架上的细胞逐渐由梭形变成圆形，移植前（体外培养3周）支架上细胞大多数己呈圆形。体外培养6周，细胞密度增加．荧光强度未见减弱，而不能在荧光显微镜下观察未标记软骨细胞～支架复合物中细胞的形态。③绿色荧光蛋白标记关节软骨细胞在修复区成活及参与软骨缺损修复情况：移植术后4周，大体观察可见移植组织有别于周围软骨，表面尚平整。绿色荧光蛋白标记软骨细胞～支架复合移植修复关节软骨缺损4周，苏木精-伊红染色可见修复区细胞为透明软骨样细胞，排列不规则，表层细胞体积较小，数量较多，深层细胞体积较大，细胞外基质较少，与周围组织分界清楚。甲苯胺蓝染色可见修复区甲苯胺蓝阳性的基质较少，支架材料大部分降解吸收，修复区与周围组织分界清楚，连接处稍不平整，未见淋巴细胞浸润。倒置荧光显微镜进行观察，修复区可见发绿色荧光的圆形细胞及其分裂相，荧光充满整个细胞，荧光细胞未进入周围的软骨及软骨下骨中，与周围正常关节软骨分界清楚。结论：反转录病毒介导的绿色荧光蛋白基因转染对关节软骨细胞的黏附、伸展、生长和增殖等功能没有明显的影响，可长期稳定的标记关节软骨细胞以及动态观察软骨细胞的生长和增殖等情况，对组织工程软骨体外构建和体内软骨形成有良好的示踪作用。     

绿色荧光蛋白在组织工程关节软骨构建中的示踪作用

目的:探讨绿色荧光蛋白在组织工程关节软骨体外构建和体内移植修复关节软骨缺损中对细胞的示踪作用。方法:实验于2003-09/12在第三军医大学西南医院中心实验室完成。选取清洁级雄性3～4周龄日本大耳白兔2只作为供体,麻醉处死后,切取关节软骨,系列酶消化分离软骨细胞,洗涤,37℃于体积分数为0.05的CO2中培养,传代扩增。再选取清洁级雄性4月龄日本大耳白兔2只作为受体。首先用反转录病毒载体pLEGFPN1感染软骨细胞,将胶原凝胶包埋的绿色荧光蛋白标记软骨细胞接种于聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸三维支架后体外培养3周,再用标记软骨细胞～支架复合物移植修复兔膝关节软骨缺损。倒置荧光显微镜下观察细胞接种支架率和体外培养过程中细胞在支架上生长、增殖、分化、分布及术后4周细胞在缺损区的成活与软骨缺损修复情况。结果:实验共纳入4只日本大耳白兔,作为受体的2只进入结果分析。①绿色荧光蛋白反转录病毒转染第一代关节软骨细胞情况:转染后3d,倒置荧光显微镜下可看到表达绿色荧光蛋白的关节软骨细胞,主要为三角形,少数呈多角形和梭形。随着传代次数的增加,绿色荧光蛋白阳性软骨细胞的形态变为以梭形为主,少数细胞为三角形和椭圆形,体外培养8周,细胞增殖良好,荧光强度无减弱。流式细胞仪检测G418筛选2周后软骨细胞的绿色荧光蛋白表达率为87.3%。②绿色荧光蛋白标记软骨细胞支架复合物倒置荧光显微镜观察结果:软骨细胞三维接种支架后,细胞几乎全部种植于支架上,在支架材料内分布均匀,刚接种的细胞呈圆形,发出明亮的绿色荧光;3～4h细胞开始变形,2～3d即己基本完全变形,细胞的形态以长梭形为主,呈网状排列,随着培养时间延长,支架上的细胞逐渐由梭形变成圆形,移植前(体外培养3周)支架上细胞大多数己呈圆形。体外培养6周,细胞密度增加,荧光强度未见减弱,而不能在荧光显微镜下观察未标记软骨细胞～支架复合物中细胞的形态。③绿色荧光蛋白标记关节软骨细胞在修复区成活及参与软骨缺损修复情况:移植术后4周,大体观察可见移植组织有别于周围软骨,表面尚平整。绿色荧光蛋白标记软骨细胞～支架复合移植修复关节软骨缺损4周,苏木精-伊红染色可见修复区细胞为透明软骨样细胞,排列不规则,表层细胞体积较小,数量较多,深层细胞体积较大,细胞外基质较少,与周围组织分界清楚。甲苯胺蓝染色可见修复区甲苯胺蓝阳性的基质较少,支架材料大部分降解吸收,修复区与周围组织分界清楚,连接处稍不平整,未见淋巴细胞浸润。倒置荧光显微镜进行观察,修复区可见发绿色荧光的圆形细胞及其分裂相,荧光充满整个细胞,荧光细胞未进入周围的软骨及软骨下骨中,与周围正常关节软骨分界清楚。结论:反转录病毒介导的绿色荧光蛋白基因转染对关节软骨细胞的黏附、伸展、生长和增殖等功能没有明显的影响,可长期稳定的标记关节软骨细胞以及动态观察软骨细胞的生长和增殖等情况,对组织工程软骨体外构建和体内软骨形成有良好的示踪作用。     

组织工程化软骨的低温保藏

背景:如何保存大量的具有生物活性的组织工程化软骨,并且长时间保持组织工程化软骨的生物活性,建立组织工程软骨库,是组织工程尚待解决的课题.目的:观察低温冻存对组织工程化软骨生物活性的影响.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2006-02/2008-12在解放军第四军医大学唐都医院中心实验室完成.材料:聚羟基乙酸无纺网为美国Albany公司产品.2周龄新西兰白兔5只,成年新西兰白兔20只由解放军第四军医大学实验动物中心提供.方法:体外培养2周龄新西兰兔关节软骨,取第2代对数生长期培养软骨细胞,制成细胞悬液,调整软骨细胞悬液浓度约为5×1010L-1,接种于聚羟基乙酸三维支架材料上,复合物体外培养1周后冻存,冻存4,8,12周后解冻复苏.1周后接种于成年新两兰兔皮下,术后12周取材.主要观察指标:采用光镜及扫描电镜观察冻存复苏后的组织工程化软骨的生长情况.采用四唑盐比色法测定细胞存活率.体内实验观察软骨细胞形态、软骨分泌胶原情况、基质分泌酸性黏多糖情况.结果:经低温冻存的组织工程化软骨生长良好,冻存4,8,12周细胞存活率差异无显著性意义.组织学观察冻存组织工程骨植入区有软骨生成、胶原和黏多糖生成丰富.结论:深低温冻存对组织工程化软骨的生物活性无明显的影响,可用于保存组织工程化软骨.     

Glycogen storage in tissue-engineered cartilage

Recent focus in cartilage tissue engineering has been to develop functional tissue that can survive after implantation. One such determinant is the ability of the engineered tissue to be able to sustain its metabolic activity post-implantation. In vivo, chondrocytes contain stores of intracellular glycogen to support metabolism and it is unknown whether these cells can store glycogen during tissue growth in vitro. Thus, the purpose of this study was to determine the appropriate nutrient conditions to elicit glycogen storage in tissue-engineered cartilage. Isolated bovine articular chondrocytes were seeded in scaffold-free, 3D culture and grown under different nutrient conditions (glucose concentrations and media volumes) for 4 weeks. Intracellular glycogen storage, glucose utilization and extracellular matrix (ECM) accumulation of the engineered tissues were then evaluated. Glucose concentration (5-10 mM) and media volume (1-4 ml) had no apparent effect on cartilaginous tissue formation. However, glucose consumption by the cells increased in proportion to the volume of medium provided. Lactate production was similarly affected but in direct proportion to the glucose consumed, indicating a change in glucose utilization. Similarly, under elevated medium volume, engineered tissues stained positive for intracellular glycogen, which was also confirmed biochemically (1 ml, 1 +/- 2; 2 ml, 13 +/- 4; 4 ml, 13 +/- 3 microg/construct). The storage of intracellular glycogen in engineered cartilage can be elicited by culturing the constructs in elevated volumes of medium (>or=1 ml medium/million cells), which might help to ensure appropriate metabolic function after implantation.     

关节软骨重建与间充质干细胞

目的:间充质干细胞是软骨组织工程中理想的种子细胞,但干细胞向软骨细胞分化的机制尚不十分清楚,真正的临床应用仍面临许多问题。就干细胞的来源,定向诱导分化,以及体内外构建组织工程化软骨等方面的研究进行综述,为以间充质干细胞为基础的关节软骨重建提供参考。资料来源:应用计算机检索1991-01/2004-06Ovid全文数据库和Medline数据库相关文章,限定文章语言种类为English。检索词“tissueengineering,stemcells,cartilage,articular”,以及维普系列数据库及http://www.wanfangdata.com.cn,并限定文章语言种类为中文,检索词“组织工程,关节软骨,间充质干细胞”。资料选择:纳入条件:①所选文献主要是间充质干细胞为种子细胞的软骨组织工程方面的实验性研究及临床研究。②遵循随机对照的原则。③对研究中是否采用盲法无严格的限制。排除条件:①对单纯论述间充质干细胞或组织工程化软骨方面的文献以及个案报道文献。②综述文献。资料提炼:共收集到30篇相关文献,17篇符合上述标准。资料综合:在体内外,不同来源的间充质干细胞可以经诱导,分化成软骨组织。诱导物为转化生长因子超家族成员,在三维立体条件下,高细胞密度(1×109L-1)以及适宜的培养时间,机械刺激有利于软骨的形成,并且在临床应用上取得满意的结果,修复组织的组织学及关节镜评分均优于无细胞移植的对照组。结论:间充质干细胞在体内外可以诱导形成关节软骨,有望应用于临床上关节软骨损伤的重建。