成骨细胞Cbfa1和Osterix基因在体外构建组织工程骨膜中的表达

目的体外构建组织工程骨膜,研究生物衍生羊膜（human acellular amniotic membrane, HAAM）对成骨细胞分化的影响. 方法采用人胚骨膜来源的成骨细胞与HAAM体外复合培养构建组织工程骨膜（n=60）.于培养后2、4、6、8和10 d,分别提取总RNA,经过逆转录成cDNA,行实时定量PCR,分别扩增成骨细胞特异转录因子（Cbfa1）和成骨细胞特异基因（Osterix）,读取扩增循环数（cycle threshold,Ct）.以单纯培养的成骨细胞作为对照组（n=20）. 结果实验组Cbfa1表达以培养后2 d和10 d最高,且培养后2 d与4、6、8 d比较,以及培养后10 d与4、8 d比较,差异均有统计学意义（P〈0.05）;实验组Osterix表达随培养时间延长逐渐升高,培养后8 d达最高,与其余各时间点比较,差异均有统计学意义（P＜0.05）.对照组Cbfa1和Osterix表达均随培养时间延长逐渐降低.组间各时间点两基因表达差异均无统计学意义（P〉0.05）. 结论成骨细胞与HAAM结合后,Cbfa1和Osterix可持续正常表达.HAAM作为支架材料,可诱导并促进成骨细胞分化.成骨细胞与HAAM构建的组织工程骨膜在分子水平已具有产生骨组织的基础.     

BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合羟基磷灰石/二氧化锆泡沫陶瓷与诱导多能干细胞来源MSCs的体外研究

目的构建BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统,与诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)来源MSCs复合种植至羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/二氧化锆(zirconium dioxide,ZrO2)生物多孔泡沫陶瓷材料,体外共培养,探索缓释系统对iPS-MSCs成骨分化的作用。方法运用油包水相溶液制备BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶微球,检测微球的药物包封率、载药率和体外缓释速率。建立HA/ZrO2多孔生物泡沫陶瓷材料复合iPS-MSCs及BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统共培养体系,作为实验组;以未复合BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统的细胞-支架复合物作为对照组。两组培养3、7、10、14 d,检测细胞的ALP分泌量,RT-PCR检测核心结合因子α1(core binding factorα1,Cbfa1)、Ⅰ型胶原和锌指结构转录因子(Osterix,OSX)基因表达水平;培养14 d时行免疫组织化学染色观察Ⅰ型胶原表达,并通过扫描电镜观察细胞爬行及黏附状态。结果 BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统具有较好的药物包封率及载药率,可延长BMP-2的活性时间。共培养体系体外培养各时间点实验组ALP分泌量及Cbfa1、Ⅰ型胶原、OSX基因相对表达量均显著高于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。免疫组织化学染色观察示,实验组荧光数量明显多于对照组,即Ⅰ型胶原表达水平高于对照组;细胞能较均匀地分布于材料上,细胞形态良好。扫描电镜观察示缓释系统能较好地黏附于细胞之间。结论 iPS-MSCs具有促成骨分化能力,在BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统作用下其促成骨能力显著增强。iPS-MSCs与缓释系统结合后能良好黏附于材料上,且细胞活性较好。     

体外诱导家猪骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化

目的观察家猪骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)在体外诱导条件下成骨分化的特征及相关基因的表达。方法选取3月龄雌性长白猪6头,无菌条件下于胫骨近端抽取骨髓15ml。采用密度梯度离心法并根据细胞贴壁特性对MSCs进行分离、纯化,倒置相差显微镜观察原代细胞生长情况,于培养第7天计算MSCs百分比含量及群体倍增值。将第1代细胞置于含1×10-8mmol/L地塞米松(dexamethasone,Dex)、10mmol/Lβ-磷酸甘油(β-glycerophosphate,β-GP)和82μg/ml抗坏血酸(ascorbic acid,Asc)的成骨诱导培养液中培养21d,作为实验组;DMEM培养液中培养作为对照组。分别行细胞形态学观察、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)组织化学染色、钙沉积和细胞增殖测定,采用实时定量PCR分析成骨分化的相关基因表达。结果原代MSCs特征:培养第1天,有核细胞大部分由悬浮的圆形血源性细胞组成;第3天换液弃除非贴壁细胞,MSCs克隆开始形成,细胞呈成纤维细胞样生长;第7天,镜下观察到大小不一的克隆。细胞在培养后12～14d基本长满,原代细胞群体倍增值平均为13。MSCs成骨分化:诱导培养14d实验组细胞形态由成纤维细胞样变成立方体样,而对照组细胞始终保持成纤维细胞样。培养5d,对照组细胞计数为11723±4040,实验组为10276±5513,二者差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,实验组诱导培养14d,ALP染色呈强阳性,21d钙沉积明显增加(P<0.01)。实验组MSCs成骨相关基因:核心结合因子α1(corebinding factorα1,Cbfα1)、osterix、ALP、型胶原、骨连接素(osteonectin,ON)、骨钙素(osteocalcin,OC)表达逐渐增强;Cbfα1、ALP、ON在分化早期增加明显;与第7天比较,第21天osterix和OC基因表达明显上调(P<0.05);第14天,型胶原表达也上调(P<0.05)。结论密度梯度离心法分离的猪MSCs,在体外诱导条件下能通过上调分化特异基因表达向成骨细胞分化。     

rhIGF-1对成骨细胞增殖、BMP-2及Cbfa1基因表达的影响

目的通过重组人胰岛素样生长因子(rhIGF-1)对体外成骨细胞增殖、骨形态蛋白-2(BMP-2)及核心结合因子1(Cbfa1)基因表达的影响,探讨rhIGF-1对骨代谢影响的可能机制。方法不同浓度的rhIGF-1(0、10、50、100ng/ml)刺激体外培养的大鼠成骨细胞,采用噻唑蓝(MTT)法检测细胞增殖能力,用半定量RT-PCR法检测成骨细胞BMP-2、Cbfa1基因的表达。结果rhIGF-1可明显促进成骨细胞增殖(P0.05),并促进成骨细胞BMP-2、Cbfa1基因的表达(P0.01),具有浓度依赖性。结论rhIGF-1可促进成骨细胞的增殖、分化及成熟,可能是通过增强BMP-2、Cbfa1基因的表达来实现的。     

高铁培养环境对小鼠前成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化的影响

目的 观察高铁培养环境下小鼠前成骨样细胞MC3T3-E1增殖、分化指标的变化趋势,探讨铁离子对 成骨细胞增殖、分化的影响。方法 小鼠前成骨样细胞MC3T3-E1在37℃条件下体外培养,在10mmol/Lβ-甘 油磷酸和50μg /mL抗坏血酸的诱导分化的作用下,分化为成骨细胞,同时用不同浓度(50、100、 200μmol/L)枸橼酸铁铵(FAC)干预,用MTT法检测细胞的增殖活性,RT-PCR法检测成骨细胞分化基因成骨 相关转录因子(Runx2) 、锌指结构转录因子(Osterix) 、骨唾液酸蛋白(BSP)和骨钙素(OC)的表达,碱性 磷酸酶(ALP)活性试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性。结果 MC3T3-E1细胞的增殖活性、成骨分化相关基因的 表达以及ALP水平随FAC干预浓度的增加呈剂量依赖性降低(P<0.05)。结论 高铁培养环境可明显抑制小鼠 前成骨样细胞MC3T3-E1的增殖和分化。     

转染核心结合因子a1基因的人骨髓基质干细胞异位成骨的研究

目的观察核心结合因子a1（Cbfa1）基因转染的人骨髓基质干细胞（hBMSCs）复合生物衍生骨支架异位成骨的效果。方法雌性BALB／C裸鼠18只，随机分为三组：转染Cbfa1基因的hBMSCs复合支架组（A组）、未转染细胞复合支架组（B组）和单纯支架组（C组），每组6只。分别将各组人工骨植入裸鼠背部皮下，于术后4、8周行组织学、免疫组织化学和荧光原位杂交等检测。结果Cbfa1基因转染后，可诱导BMSCs骨钙素、Ⅰ型胶原呈阳性表达。体内植入后，A组成骨速度及成骨质量均明显优于其他组；植入细胞及宿主间质细胞呈骨钙素、骨形态发生蛋白-2呈阳性表达；4周时，Y染色体阳性细胞数明显高于B组。结论Cbfa1基因转染BMSCs，能够诱导其向成骨细胞分化、上调骨形态发生蛋白．2基因的表达，并提高移植细胞的生存率，明显促进异位成骨能力。     

慢病毒介导TGF-β1基因诱导大鼠骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化

[目的]探讨慢病毒介导转化生长因子β1(tansforming growth factor bata 1,TGF-β1)基因转染大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)诱导成软骨细胞分化的作用。[方法]密度梯度离心法分离培养BMSCs,探索病毒感染最佳条件,取第3代细胞,分为实验组和对照组,通过慢病毒载体将外源性TGF-β1基因转染入细胞,观察绿色荧光表达情况,Real-time PCR法和western blot法检测TGF-β1基因的mRNA和蛋白表达情况,7、14 d时行Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色、甲苯胺蓝染色和Real-time PCR检测Ⅱ型胶原及聚集蛋白聚糖的表达。[结果]TGF-β1基因转染BMSCs后能够稳定表达。转染7、14 d时,实验组免疫细胞化学染色、甲苯胺蓝染色均为阳性。转染7、14 d时,实验组II型胶原mRNA均显著高于对照组(P<0.01)。转染7 d时,实验组聚集蛋白聚糖mRNA变化不明显,而14 d时显著高于对照组(P<0.01)。[结论]慢病毒介导的TGF-β1基因可成功转染大鼠BMSCs,并诱导其向软骨细胞分化。在此过程中软骨特异性标志Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的mRNA表达具有时间差异性。     

瘦素对成骨细胞增殖及Collagen I和Cbfa1 mRNA表达的影响

目的 研究瘦素在体外对原代培养乳鼠颅盖骨成骨细胞增殖及对CollagenI(I型胶原蛋白)和Cbfa1 mRNA表达的影响.方法 培养乳鼠成骨细胞,以乳鼠成骨细胞为体外实验模型,采用MTT法检测不同浓度瘦素(0、40、80和160 ng/ml)作用于成骨细胞后的增殖情况;通过RT-PCR方法检测不同浓度瘦素对CollagenI和Cbfa1 mRNA的表达的影响.结果 瘦素作用于成骨细胞后,可促进其增值,OD值显著增加(P<0.01);瘦素增加CollagenI和Cbfa1 mRNA的表达,呈剂量效应关系.结论 瘦素促进成骨细胞增殖,同时通过调节CollagenI和Cbfa1的表达,促进成骨细胞分化,进而促进骨形成.     

血管内皮生长因子(VEGF)基因转染促进成骨细胞成骨活性的实验研究

目的了解外源性血管内皮生长因子(VEGF)基因表达对成骨细胞成骨活性的影响。方法利用阳离子脂质体Lipofectamine转染将pBLAST49-mVEGF基因导入体外培养的成骨细胞,与对照组比较,观察外源性VEGF在成骨细胞内的表达,及其对成骨细胞合成分泌骨钙素、Ⅰ型胶原的影响。结果pBLAST49-mVEGF基因转染组第1～5代细胞合成分泌骨钙素浓度和Ⅰ型胶原的表达均明显高于对照组,二者间比较差异具有显著性(P<0.05)。结论pBLAST49-mVEGF基因转染能促进成骨细胞生成骨钙素和合成Ⅰ型胶原的能力。     

瘦素对成骨细胞增殖及CollagenⅠ和Cbfa1 mRNA表达的影响

目的研究瘦素在体外对原代培养乳鼠颅盖骨成骨细胞增殖及对CollagenⅠ(Ⅰ型胶原蛋白)和Cbfa1 mRNA表达的影响。方法培养乳鼠成骨细胞,以乳鼠成骨细胞为体外实验模型,采用MTT法检测不同浓度瘦素(0、40、80和160ng/ml)作用于成骨细胞后的增殖情况;通过RT-PCR方法检测不同浓度瘦素对CollagenⅠ和Cbfa1 mRNA的表达的影响。结果瘦素作用于成骨细胞后,可促进其增值,OD值显著增加(P0.01);瘦素增加CollagenⅠ和Cbfa1 mRNA的表达,呈剂量效应关系。结论瘦素促进成骨细胞增殖,同时通过调节CollagenⅠ和Cbfa1的表达,促进成骨细胞分化,进而促进骨形成。     

猕猴组织工程骨异体植入后白细胞介素2及其受体的表达

目的　检测猕猴组织工程骨异体植入桥接节段骨缺损后体内白细胞介素 2 (interleukin 2 ,IL - 2 )及白细胞介素 2受体 (interleukin 2 receptor,IL - 2 R)的表达 ,从免疫学方面探讨同种异体细胞作为种子细胞构建组织工程骨的可行性。　方法　用猕猴骨髓基质干细胞 (marrow stromal stem cells,MSCs)体外诱导分化为成骨细胞 ,与人源生物衍生骨材料复合培养 ,构建组织工程骨 ,植入 15只免疫功能健全的异体猕猴体内桥接桡骨节段骨缺损作为实验组 ;用单纯生物衍生骨材料桥接对侧同样大小骨缺损作为对照组 ;分别于术后 1、2、3、6和 12周抽取静脉血 ,并行双侧局部组织取材 ,组织块作低温匀浆 ,用双抗体夹心 IL ISA法检测 IL - 2及 IL - 2 R的表达。　结果　实验组和对照组术后各时间点IL - 2及 IL - 2 R水平无统计学差异 (P>0 .0 5 ) ,IL - 2及 IL - 2 R水平在术后第 2周开始增高 ,第 2～ 6周维持高水平 ,6周后随时间的延长而下降。　结论　猕猴 MSCs和生物衍生骨材料复合构建组织工程骨 ,植入异体猕猴体内引发微弱的免疫反应 ,同种异体 MSCs可选择作为构建骨组织工程的种子细胞。     

组织工程肋骨移植修复胸壁巨大缺损

目的　应用组织工程技术构建的肋骨和带蒂皮瓣移位修复 1例 2 5岁女性患者胸壁巨大韧带样纤维瘤切除后 ,合并软组织、肋骨缺损的早期效果。方法　经髂骨穿刺抽取骨髓组织 ,按 Houghton法分离培养骨髓基质干细胞 ,经定向诱导分化为成骨样细胞 ;用同种异体肋骨经去细胞、去抗原、部分脱钙和冻干处理 ,制成保存天然框架的生物衍生骨支架 ,将 5× 10 6 /ml骨髓基质干细胞与骨支架材料联合培养 6天 ;待完整切除肿瘤后 ,用膈肌瓣修复胸膜腔 ,组织工程肋骨修复 3根肋骨 ,同侧带蒂侧腹壁皮瓣移位修复胸壁软组织缺损。结果　手术经过顺利 ,伤口 期愈合。术后 3个月随访 ,植入组织工程肋骨在体内逐渐发育成成熟肋骨 ,心肺功能显著改善。结论　应用自体骨髓基质干细胞构建的组织工程肋骨在个体化治疗中显示了优越性。     

猕猴组织工程化骨异体植入修复骨缺损T淋巴细胞亚群的检测

目的　通过对T淋巴细胞亚群的检测 ,从免疫学方面探讨同种异体细胞来源的组织工程化骨植入猕猴体内修复长段骨缺损的可行性。方法　用骨髓基质干细胞 (MSCs)经诱导分化为成骨样细胞后与生物衍生骨材料复合培养 ,体外构建组织工程化骨 ,植入 15只异体猕猴体内桥接桡骨 2 .5cm节段骨缺损作为实验组 ;用单纯生物衍生骨材料桥接对侧同样大小骨缺损作为对照组 ;分别于术后 1、2、3、6、12周抽取静脉血和作双侧局部组织取材 ,样本应用流式细胞术检测T淋巴细胞亚群CD3 /CD4 /CD45 、CD3 /CD8 /CD45 和CD2 8 阳性率。结果　术后第 1、2、3、6、12周实验组和对照组T淋巴细胞亚群CD3 /CD4 /CD45 、CD3 /CD8 /CD45 和CD2 8 阳性率两者差异均无显著性 (P >0 .0 5 )。结论　生物衍生骨材料和猕猴MSCs复合构建组织工程化骨植入异体猕猴体内其术后 12周内免疫反应水平低 ,可用以修复猕猴节段骨缺损。     

低温保存的组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的探讨低温保存的组织工程骨修复骨缺损的能力及低温保存的可行性。方法将人源性生物衍生骨材料复合成骨细胞构建的组织工程骨,在4℃和-196℃的温度环境中保存3个月和6个月,同时以未行低温保存的组织工程骨和生物衍生骨材料作为对照,分别修复实验兔桡骨的长段骨缺损。80只成年日本大耳白兔,随机分为4个实验组(左前肢植入材料):A3组:组织工程骨在4℃保存3个月;A6组:组织工程骨在4℃保存6个月;B3组:组织工程骨在-196℃保存3个月;B6组:组织工程骨在-196℃保存6个月。2个对照组(右前肢植入材料):C组:组织工程骨未行低温保存;D组:单纯生物衍生骨材料。于术后2、4、6和12周行大体和组织学观察,并于6周和12周行X线片检查和生物力学检测。结果术后大体观察,A3、A6、B3、B6和C组间无显著差异,D组骨痂少且断端更为明显。各时间点组织学观察,A3、A6、B3、B6和C组植入材料周围胶原及骨痂均较D组明显,术后12周组织学评分,D组与其它各组比较P值<0.05。X线片示D组植入材料皮质骨无明显变化,骨痂较少;余各组12周植入材料与自体骨融合,髓腔开通,骨折线消失,塑形好。生物力学检测D组与其它各组比较P值<0.05。结论以4℃和-196℃保存方法能有效保存组织工程骨,对修复骨缺损有明显效果,这一方法适宜推广应用。     

周围神经生物衍生组织工程支架的制备和应用研究

目的对近年有关组织工程周围神经生物衍生支架制备和应用方面的研究进展进行评述.方法 综合分析近期相关文献,对生物衍生支架的制备方法及其在周围神经组织工程中的应用情况予以评述和展望.结果 生物组织通过一定处理后获得的生物衍生材料,保留了天然细胞外基质的结构和成分,同时可降低甚至去除其抗原性.结论生物衍生材料已经成为周围神经组织工程支架预构的趋势之一.     

生物衍生组织工程骨植骨的初步临床应用

目的　总结生物衍生组织工程骨用于骨科临床的初步结果。方法　 2 0 0 0年 1月～ 2 0 0 2年 1月 ,用同种异体骨膜来源的成骨细胞 1× 10 6 / ml与生物衍生骨支架材料构建的组织工程骨 ,经体外培养 3～ 7天后 ,植入修复 5 2例各种类型的骨缺损 ,其中骨囊性病变 7例 ,陈旧性骨折不愈合或畸形愈合 2 2例 ,新鲜粉碎性骨折伴骨缺损 15例 ,脊柱骨折后路植骨融合术 4例 ,牙槽骨植骨 3例 ,足跗中关节植骨融合 1例。植入组织工程骨总量为 349g,平均每例植入6 .7g。结果　术后全部病例获得随访 ,随访时间 10～ 2 8个月 ,平均随访 18.5个月。除 1例术后伤口乙级愈合外 ,5 1例均为甲级愈合。除 2例植骨延迟愈合外 ,其余 5 0例均在 3.0～ 4 .5个月内愈合。有 6例进行了 CD3、CD4、CD8及 ICAM- 1和 VCAM- 1检测 ,均未发现明显异常。结论　生物衍生组织工程骨具有良好的成骨能力 ,尚未发现明显排斥反应及其它并发症     

WO-1生物衍生组织工程骨支架材料的制备及性能研究

目的制备WO-1胶原生物衍生骨复合支架材料,检测其理化性质及力学强度,为骨组织工程研究和应用提供可选择的支架材料。方法将同种异体骨、I型胶原、WO-1进行系列理化处理,制成单纯生物衍生骨材料、胶原生物衍生骨复合材料及WO-1胶原生物衍生骨复合材料。制备后的材料行大体及扫描电镜观察其形貌特征,X线衍射分析材料成分,并对材料的力学性能进行分析测定。结果单纯生物衍生骨材料具有天然骨的网状孔隙系统;胶原生物衍生骨复合材料具有天然骨的网状孔隙系统,微孔表面覆盖胶原膜;WO-1胶原生物衍生组织工程骨复合支架材料具有骨组织的天然网状孔隙系统,微孔表面可见胶原膜覆盖。3种材料的孔径依次为90～700μm、75～600μm、80～600μm;孔隙率依次为87.96%、80.47%、84.29%,差异无统计学意义(P>0.05);其主要成分为羟基磷灰石,弯曲强度和压缩强度无统计学意义(P>0.05)。结论WO-1胶原生物衍生骨复合材料与其它两种材料相同,可作为一种有效的天然组织工程骨支架材料。     

不同保存方法对生物衍生骨支架材料细胞相容性的影响

目的了解不同保存方法对生物衍生骨支架材料细胞相容性的影响.方法冻干生物衍生骨用两种不同保存液同等条件4℃冷藏保存3个月,以保存相同时间冻干生物衍生骨为对照.实验分为A组:成骨细胞复合 1号保存液处理材料培养;B组:成骨细胞复合 2号保存液处理材料培养;C组:成骨细胞复合冻干骨培养;D组:单纯成骨细胞培养.以2×106个/ml密度的成骨细胞悬液复合材料培养1、3、5和7天.用倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞的黏附和生长情况、检测细胞活力、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性及流式细胞仪分析细胞周期.结果成骨细胞与三种不同方法保存的材料均可黏附,并在材料孔隙内生长、分化和增殖.复合培养1和3天,各组间无显著差异;复合培养5和7天,黏附于材料的细胞活力大小依次为 A组>C组>B组 (P＜0.01,P＜0.05).复合培养7天,黏附于材料的细胞ALP活性大小依次为 A组>C组>B组(P＜0.01) .各组细胞周期未见明显变化,未见异倍体细胞.结论选择适宜的保存液对生物衍生骨支架材料的细胞相容性有一定优化作用.     

组织工程骨植骨临床应用七年随访结果

目的 总结生物衍生组织工程骨植骨临床应用的中期效果.方法 2000年12月-2001年6月,采用同种异体骨膜来源的成骨细胞1×106/mL与生物衍生骨支架材料构建组织工程骨,经体外培养3～7d后,植入修复10例骨缺损.男6例,女4例年龄14～70岁,中位年龄42.其中骨囊性病变2例,陈旧性骨折不愈合1例,新鲜粉碎性骨折伴骨缺损6例,慢性化脓性骨髓炎1例.每例患者植入生物衍生组织工程骨量3～15g,平均7.3 g.结果 10例患者术后伤口均Ⅰ期愈合.术后获随访7年,除1例于术后1年发生植骨松动外露取出,以及1例并发创伤后肱骨头坏死取出外,其余植骨均在术后3.0～4.5个月达骨性愈合.X线片检查除1例患者已行肱骨头切除术外,其余均达到骨愈合,骨皮质连续,重塑良好.患肢功能能满足日常生活及工作需要.结论 生物衍生组织工程骨具有良好的成骨能力,临床应用中期效果良好,未见明显排斥反应及并发症.