应用组织工程化肌腱修复跟腱缺损

背景:间质干细胞或间质祖细胞的非造血细胞可在体内或体外分化为骨、软骨、肌肉、肌腱、脂肪及骨髓基质,这使得它们成为组织工程领域内非常有价值的种子细胞来源.目的:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建组织工程化肌腱,观察其修复跟腱缺损的效果.设计,时间及地点:随机对照动物实验,于2003年在中南大学湘雅医学院进行.材料:1.5～2.5 kg健康成年家兔由中南大学湘雅医学院动物学部提供,雌雄不限.聚羟基乙酸由威高集团康利达医用制品有限公司提供.SD大鼠由中南大学实验动物学部提供.方法:提取家兔骨髓,通过离心和贴壁法培养获取骨髓间充质干细胞,将骨髓间充质干细胞进行分离、扩增.抽取SD大鼠尾腱,制备鼠尾Ⅰ型胶原溶液,并与聚羟基乙酸缝线混合培养构建胶原-聚羟基乙酸支架.将未经体外诱导的骨髓间充质干细胞接种于胶原-聚羟基乙酸支架中构建组织工程化兔肌腱模型,以不加入细胞的为对照.切开30只家兔踝部皮肤,分离出兔跟腱,造成3cm长缺损,实验组15只以自体骨髓间充质干细胞预制的组织工程化肌腱移植于缺损处,对照组15只以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架修复跟腱缺损.主要观察指标:组织工程化肌腱修复兔跟腱缺损的效果.结果:含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原一聚羟基乙酸支架及不含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架回植于体内时大体观察呈条形凝胶状.回植于体内4周后实验组和对照组均可见移植处形成条索状组织,聚羟基乙酸缝线已降解.8周时观察可见实验组组织工程化肌腱与受体肌腱组织完好连接,呈条索状.与周围其他组织无粘连,为白色、有光泽的致密腱样组织,对照组所形成的组织较实验组细小、与周围组织有粘连.结论:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建的组织工程化肌腱可明显促进肌腱损伤的修复.     

不同来源骨髓间充质干细胞的体内成软骨

背景：骨髓间充质干细胞经体外诱导后可修复软骨缺损,但目前采用的种子细胞多来源于自体或同种异体。目的：观察同种异体及异种来源的骨髓间充质干细胞诱导成软骨后修复喉软骨缺损的效果。方法：分别取人胚胎骨髓间充质干细胞和刚出生兔骨髓间充质干细胞的第3代细胞种植于聚乳酸-羟基乙酸共聚物生物支架上,并加入转化生长因子β1和软骨形态发生蛋白诱导成软骨细胞。将两种细胞体系植入新西兰白兔体内,并于植入后4,8周取材行大体、组织学观察。结果与结论：植入后4,8周人胚胎骨髓间充质干细胞和兔骨髓间充质干细胞均有新生组织填充,经组织学观察大部分为软骨细胞,分泌软骨细胞基质糖胺聚糖和Ⅱ型胶原,且两种细胞支架复合物所生成的软骨细胞数大致相同,并无明显的免疫排斥反应。提示异种来源的骨髓间充质干细胞复合聚乳酸-羟基乙酸共聚物在转化生长因子β1和软骨形态发生蛋白联合诱导下所得的组织工程化软骨,与同种来源的骨髓间充质干细胞所获得的组织工程化软骨修复喉软骨缺损具有可比性。     

骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后与壳聚糖/胶原三维多孔支架的复合培养

背景：体外单层诱导骨髓问充质干细胞转化为软骨细胞后，但仍存在难以长期扩增培养，容易出现去极化的现象。 目的：观察体外诱导骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后，在自制复合壳聚糖，胶原三维多孔支架上构建组织工程化软骨的特点。 设计、时间及地点：以细胞为对象的单一样本观察，于2006—12／2007—09在首都医科大学细胞与遗传实验室完成。 材料：1岁龄骨骼成熟的健康绵羊。雌雄不拘，体质量20～30kg。 方法：采用密度梯度离心法分离羊骨髓间充质干细胞，体外培养至第3代时，实验组以特定诱导液培养2周，以未经诱导培养的细胞为对照，两组均接种于自制的壳聚糖／胶原三维多孔支架中。 主要观察指标：在相差显微镜和扫描电镜下观察细胞形态、增殖和功能改变情况，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定形成软骨组织的特征。 结果：壳聚糖/胶原接种细胞悬液后，细胞迅速扩散到支架孔隙内，分布均匀，不易脱落，有较好的亲水性和黏附性。实验组细胞在三维立体诱导培养环境中，一直成球状聚集生长，生长旺盛，2周时肉眼即可隐约看见支架孔隙内的细胞团块，4周时则更加明显，甚至向支架表面外向生长。组织学检查发现诱导分化后的细胞分泌大量的细胞外基质，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性说明分泌的细胞外基质中含有软骨组织特有的Ⅱ型胶原，形成类似于正常软骨组织的组织工程化软骨。结论：在壳聚糖肢原三维立体诱导培养环境中，骨髓间充质干细胞能够很好的转化为软骨细胞，保持表型不变，继续增殖、代谢以及分泌细胞外基质，形成软骨组织。     

纳米羟基磷灰石／壳聚糖支架与诱导骨髓间充质干细胞体外构建软骨支架复合体

背景:国内外许多研究通过不同的构建方法构建组织工程化软骨支架复合体修复骨软骨联合缺损,且取得了一定的进展,但目前各种方法存在的问题突出表现为组织工程化的软骨和骨组织之间的界面、移植体和宿丰骨和软骨之间的界面耦合不够理想.目的:将体外提纯、扩增的骨髓间充质下细胞诱导成软骨细胞.将其接种于穿"靴"的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的底部上联合培养,探索其用于组织工程软骨复合体的可行性.设计、时间及地点:细胞和材料复合的体外观察实验,于2008-03/07在暨南大学附属第一医院中心实验室和暨南大学理工学院材料系实验室完成.材聿斗:通过原位复合和冷冻干燥结合的方法制各纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架.健康新西兰兔10只由广东省医学实验动物中心提供.方法:密度梯度离心法提取分离骨髓间充质干细胞,软骨诱导液诱导骨髓闻充质干细胞2周后甲苯胺蓝染色检测.把诱导得到的软骨细胞接种于穿"靴"的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的底部,将细胞-支架复合物置入成软骨条件培养液中培养2周.主要观察指标:倒置相差显微镜下观察细胞形态特征,鉴定CD29,CD44,CD34和CD45抗原的表达,观察细胞生长特性,测定细胞活力和生长周期,扫描电镜观察纳米羟摹磷灰石/壳聚糖史架结构和细胞与支架的复合情况.结果:骨髓间充质干细胞可在体外分离扩增,表达CD29和CD44,不表达CD34和CD45,细胞活力为95.27%,G0～G1期细胞占94.68%.经软骨诱导液诱导后骨髓问充质十细胞转化成软骨细胞;制备的纳米羟基磷灰石/壳聚糖多孔支架孔隙率为90%,平均孔径为150μm,与软骨细胞有较好的黏附性.结论:初步证实纳米羟基磷灰石,壳聚糖支架与骨髓间充质干细胞诱导成的软骨细胞复合可以在体外构建组织工程软骨复合体.     

兔骨髓间充质干细胞及聚羟基乙酸支架材料构建人工软骨的可行性

背景:选择适合的生物支架与骨髓间充质干细胞作为新型的种子细胞复合能否构建出理想的组织工程化软骨?目的:观察将扩增的兔骨髓间充质干细胞接种于聚羟基乙酸构建人工软骨的可行性。设计:单一样本观察。单位:泸州医学院附属医院耳鼻咽喉头颈外科。材料:实验于2004-10/2005-10在泸州医学院完成。选用8只日本大耳兔,雌雄不拘,清洁级,二三个月龄,体质量1.5～2.0kg,常温常湿环境饲养。聚羟基乙酸由美国Albany公司生产。方法:分离、获取、扩增实验兔骨髓间充质干细胞,将聚羟基乙酸剪成1cm×1cm×1cm大小,并以多聚赖氨酸包被,通过将扩增的骨髓间充质干细胞接种于聚羟基乙酸上,按4mL/cm3多点播散的方式均匀地接种在预湿的聚羟基乙酸支架上,体外诱导培养3周,作为实验组。将不加入骨髓间充质干细胞的聚羟基乙酸支架作为对照组。将实验组和对照组的标本分别植入4只自体兔腹腔内,进行体内培养6～12周后,分别取出实验组与对照组的标本,对其进行大体观察。同时以100g/L中性甲醛固定,行5μm切片,采用苏木精-伊红染色观察标本的组织形态学特点,进行阿新蓝染色以观察酸性粘多糖形成,进行甲苯胺蓝染色以观察异染性基质的形成,进行免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原蛋白的表达。主要观察指标:两组支架植入实验兔体内后6,12周时标本大体观察结果、不同染色观察结果及Ⅱ型胶原蛋白的表达。结果:纳入8只实验兔均进入结果分析。①支架植入实验兔体内后6及12周标本大体观察结果:支架植入兔腹腔6周后,实验组标本均仍被腹腔大网膜包裹,剥去大网膜后,有3个标本成淡黄色,光滑,质地中,外形与植入前基本一致,1个标本呈灰黑色,质地很软,标本不能成形。12周后,实验组标本的外形仍与植入前基本一致,呈灰白色,光滑,但质地明显较硬。而第6,12周的对照组的标本大部分均被吸收,以第12周的标本更明显,且均未见软骨样组织形成。②支架植入实验兔体内后6及12周不同染色观察结果及Ⅱ型胶原蛋白的表达:苏木精-伊红染色结果显示:6周时,有软骨陷窝样结构开始形成,聚羟基乙酸支架开始降解;12周时,复合物呈现软骨组织样的形态,有较明显的软骨陷窝样结构形成,细胞排列规则,成群存在于软骨陷窝样结构内,边缘的细胞小,中央的细胞大,聚羟基乙酸基本完全消失。阿新蓝染色结果:6周时,组织内有部分区域被染成淡蓝色;12周时组织的基质被广泛染成蓝紫色,说明有大量的酸性粘多糖形成。苯胺蓝染色结果:6周时,组织内可见蓝色异染性基质;12周时组织内呈现很强的蓝色异染。免疫组织化学染色结果:6周时,胞浆内可见棕黄色阳性颗粒,基质内有少量的Ⅱ型胶原蛋白表达;12周时,胞浆、基质内均有较强的阳性表达。Ⅱ型胶原蛋白的表达:6周时,胞浆内可见深棕黄色阳性颗粒,基质内有少量的Ⅱ型胶原mRNA表达;12周时,胞浆、基质内均有强的阳性表达。对照组标本基本上已被吸收,没有成形的组织工程化标本。结论:兔骨髓间充质干细胞在诱导剂作用下,经体外和体内培养后,可生成组织工程化类软骨。     

人脐带Wharton胶中间充质干细胞体外无支架组织工程软骨的构建

背景:构建组织工程软骨的方法多为自体种子细胞复合天然或合成物支架,目前多存在种子细胞来源有限、支架安全性和生物相容性、以及细胞在支架中分布不均的问题.目的:探讨人脐带Wharton胶中间充质干细胞向软骨诱导分化并体外构建无支架组织工程软骨的可行性.方法:分离培养人脐带Wharton胶中的间充质干细胞,进行流式细胞学鉴定.对软骨诱导前后的细胞进行组织学和免疫组织化学染色,对其表达的葡萄糖胺聚糖和Ⅱ型胶原进行定量研究,并应用RT-PCR检测软骨诱导前后Ⅱ型胶原和Sox-9mRNA的表达.采用密集诱导培养→离心管培养→生物反应器培养,进行体外构建无支架软骨组织.结果与结论:人脐带Wharton胶富含干细胞,流式细胞仪检测结果显示这些细胞不表达造血干细胞标志,表达CD44,CD105、CD271等间充质干细胞表面标志;HLA-ABC阳性表达,HLA-DPDQDR阴性表达.未进行软骨诱导的细胞弱表达软骨细胞标志,诱导后葡萄糖胺聚糖和Ⅱ型胶原显著增高.RT-PCR结果显示人脐带Wharton胶间充质干细胞诱导前后均表达Sox-9、Ⅱ型胶原mRNA.说明人脐带Wharton胶间充质干细胞具有前软骨细胞的特性.采用密集诱导培养结合生物反应器培养,不用支架,体外可以构建成大块组织工一[程软骨.表明人脐带Wharton胶间充质干细胞是一种良好的构建组织工程软骨的种子细胞.     

体外培养人骨髓间充质干细胞向表皮细胞分化及表皮细胞角蛋白的表达

背景:动物实验已经证实骨髓间充质干细胞体外诱导可分化为表皮细胞.目的:观察体外培养条件下人骨髓间充质干细胞向表皮细胞的分化及表皮细胞角蛋白表达.方法:采用Ficoll-Paque密度梯度离心法提取人胚胎骨髓间充质干细胞,以免疫细胞化学及流式细胞仪测定细胞表面CD33、CD34标记物进行鉴定.取第3代骨髓间充质干细胞以30%条件培养基诱导其向表皮细胞分化,免疫细胞化学染色观察诱导后细胞形态与细胞角蛋白水平变化.结果与结论:采用密度梯度离心法从人胚胎骨髓中分离培养得到细胞成分均一的骨髓间充质干细胞.骨髓间充质干细胞经体外诱导后,出现细胞角蛋白19表达阳性细胞,说明骨髓间充质干细胞在体外诱导后可能发生向表皮细胞分化.     

密度梯度离心法结合贴壁培养法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞的生物学特性

目的:建立一种体外分离纯化、培养扩增大鼠骨髓间充质干细胞的方法,观察成年大鼠骨髓间充质干细胞的生物学特性。方法:实验于2003-03/2004-05于哈尔滨医科大学组胚教研室完成。①用密度梯度离心法结合贴壁培养法分离纯化成年大鼠骨髓间充质干细胞。②采用倒置显微镜、透射电镜观察,免疫细胞化学法鉴定骨髓间充质干细胞膜抗原和细胞基质蛋白属性。③体外加成骨、成软骨诱导剂,14d分别做碱性磷酸酶组织化学、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,观察骨髓间充质干细胞的成骨分化及成软骨分化结果。结果:①成年大鼠骨髓间充质干细胞呈均一的成纤维细胞样,具有一般干细胞的超微结构特点。②广泛表达Vimentin,CD29,CD44,不表达CD14,CD34。③加入成骨诱导剂14d后,骨髓间充质干细胞呈多层重叠生长,现碱性磷酸酶强阳性,阳性率为90.5%。④经成软骨诱导后,Ⅱ型胶原免疫组化染色,诱导14d的骨髓间充质干细胞呈现广泛的棕褐色染色,在细胞密集处细胞周围可见黄褐色染色。结论:密度梯度离心结合贴壁培养法能有效分离纯化成年大鼠骨髓间充质干细胞,用此种方法培养的细胞具有骨髓间充质干细胞的一般生物学特性。     

兔骨髓间充质干细胞体外培养定向诱导分化为软骨细胞

背景:骨髓间充质干细胞具有分化为骨、软骨、肌腱、脂肪等组织的多分化潜能.目的:体外培养兔骨髓间充质干细胞并定向诱导分化为软骨细胞,探讨体外诱导分化为软骨的方法和条件.方法:取兔股骨骨髓,全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞,碱性成纤维生长因子体外培养后,取第3 代细胞在培养基中添加不同质量浓度转化生长因子β1 的软骨分化诱导剂,2 周后倒置显微镜观察细胞形态,甲苯胺蓝染色,RT-PCR技术检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达.结果与结论:可以从兔骨髓中培养出骨髓间充质干细胞,碱性成纤维生长因子能明显的促进骨髓间充质干细胞增殖.经软骨诱导分化后骨髓间充质干细胞呈软骨细胞形态,甲苯胺蓝染色阳性,Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达阳性.10 μg/L 的转化生长因子β1 诱导成软骨分化能力最强.     

Bio—gide胶原膜体外复合培养犬骨髓间充质干细胞的软骨分化

背景：应用组织工程方法修复股骨头坏死后的软骨损伤应解决的2个关键因素是种子细胞和支架材料。目的：探讨Bio-gide胶原膜体外与犬骨髓间充质干细胞复合成软骨的可行性。方法：采用全骨髓血离心法结合贴壁筛选法体外分离培养比格犬骨髓间充质干细胞,观察细胞形态学变化,以细胞表面抗原进行鉴定。采用成软骨诱导培养基诱导第3代骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化作为实验组,设置普通培养基培养对照组,MTT比色法测试软骨细胞生长曲线,并行Ⅱ型胶原免疫组织化学和甲苯胺蓝染色等生物学鉴定。将第3代骨髓间充质干细胞与Bio-gide胶原膜体外复合培养行倒置相差显微镜、扫描电镜观察。结果与结论：采用全骨髓血离心法结合贴壁筛选法获得了高纯度高活性的骨髓间充质干细胞,生长状态良好,扩增能力强,并成功诱导分化为软骨细胞。大量骨髓间充质干细胞在Bio-gide胶原膜上贴附增殖并复层生长,细胞与Bio-gide胶原膜逐渐融为一体;在胶原膜的断面可见胞体伸出突起相互连接包绕胶原膜,其间有明显细胞基质分泌。表明犬骨髓间充质干细胞可在Bio-gide胶原膜上生长并向软骨细胞分化。