骨髓基质细胞在骨组织工程中的研究与进展

大面积骨缺损与骨不连等疾病一直是困扰临床骨科的难题，骨组织工程的提出为其治疗提供了一种可行的方法。种子细胞是骨组织工程的核心与基础，一直是人们普遍关注的热点。目前的种子细胞包括成骨细胞，骨细胞，骨膜成骨细胞，骨髓基质细胞等。其中骨髓基质细胞被公认为是一较理想的种子细胞：获取方便，来源较广泛，对供体损伤较小，体外培养技术成熟，细胞增殖较快，而且可以作为一些成骨因子基因转染的靶细胞。骨髓基质细胞、基质支架和／或成骨因子构成的复合材料能够修复骨缺损；特别是将含有成骨因子基因(如骨形态发生蛋白-2基因)的骨髓基质细胞与基质支架复合能够加快骨缺损的修复，这具有重要的临床意义。目前骨髓基质细胞在骨组织工程中应用面临的主要问题是细胞纯化、基因转染后的安全等问题，特别是后者亟待解决。     

骨髓基质干细胞与骨缺损的修复

背景：骨髓基质干细胞来源广泛,分离方便,扩增迅速,具有多向分化潜能,适合自体移植的特点,同时是骨组织工程中合适的种子细胞。目的：总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,并利用转基因或其复合支架修复骨缺损所具有的优势。方法：检索1990/2009西文生物医学期刊文献数据及CNKI数据库有关骨髓基质干细胞分离、培养,在骨缺损方面的应用,骨组织工程方面的文献,英文检索词为＂Bone marrow stem cells,Repairing,Bone defect＂,中文检索词为＂骨髓基质干细胞,修复,骨缺损＂。排除重复性研究,保留28篇进一步归纳总结。结果与结论：文章从骨髓基质干细胞作为种子细胞的优势,骨髓基质干细胞的分离和培养,骨髓基质干细胞的成骨诱导及骨髓基质干细胞修复骨缺损等方面进行了总结。利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景。但同时也存在骨髓基质干细胞存化,骨髓基质干细胞的增殖、分化合适的条件,哪些因子能有效促进新骨形成,载体材料及体内植入方式,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题需要进一步的研究。     

骨髓基质干细胞与骨缺损的修复

背景:骨髓基质干细胞来源广泛,分离方便,扩增迅速,具有多向分化潜能,适合自体移植的特点,同时是骨组织工程中合适的种子细胞.目的:总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,并利用转基因或其复合支架修复骨缺损所具有的优势.方法:检索1990/2009 西文生物医学期刊文献数据及CNKI数据库有关骨髓基质干细胞分离、培养,在骨缺损方面的应用,骨组织工程方面的文献,英文检索词为"Bone marrow stem cells,Repairing,Bone defect",中文检索词为"骨髓基质干细胞,修复,骨缺损".排除重复性研究,保留28篇进一步归纳总结.结果与结论:文章从骨髓基质干细胞作为种子细胞的优势,骨髓基质干细胞的分离和培养,骨髓基质干细胞的成骨诱导及骨髓基质干细胞修复骨缺损等方面进行了总结.利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景.但同时也存在骨髓基质干细胞存化,骨髓基质干细胞的增殖、分化合适的条件,哪些因子能有效促进新骨形成,载体材料及体内植入方式,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题需要进一步的研究.     

骨髓基质干细胞治疗骨不连的新进展

背景：骨髓基质干细胞体外培养增殖力强、易于向成骨细胞及软骨细胞方向分化且成骨性能稳定等特点,成为骨组织工程中合适的种子细胞.目的：总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,分析其直接移植于骨不连部位或复合支架或转基因治疗骨不连所具有的优劣势.方法：检索1992/2011西文生物医学期刊文献数据及CNKI 数据库有关骨不连研究,骨髓基质干细胞分离、培养,在骨不连方面的应用,骨组织工程细胞支架方面的文献,英文检索词为＂bone marrow stromal stem cells,nonunions,repairing,tissue engineering＂,中文检索词为＂骨髓基质干细胞,骨修复,骨不连,组织工程＂.排除重复性研究,保留23篇进一步归纳总结.结果与结论：利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,直接植入骨不连部位,或与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景.但同时也存在骨髓基质干细胞增殖、分化合适条件难以准确确定,经皮移植自体骨髓基质干细胞植入体内后容易流失,不能在植入部位形成有效的细胞浓度,支架材料尚不能完全符合临床要求,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题,需要进一步的研究.     

骨髓基质干细胞治疗骨不连的新进展

背景:骨髓基质干细胞体外培养增殖力强、易于向成骨细胞及软骨细胞方向分化且成骨性能稳定等特点,成为骨组织工程中合适的种子细胞.目的:总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,分析其直接移植于骨不连部位或复合支架或转基因治疗骨不连所具有的优劣势.方法:检索1992/2011西文生物医学期刊文献数据及CNKI 数据库有关骨不连研究,骨髓基质干细胞分离、培养,在骨不连方面的应用,骨组织工程细胞支架方面的文献,英文检索词为"bone marrow stromal stem cells,nonunions,repairing,tissue engineering",中文检索词为"骨髓基质干细胞,骨修复,骨不连,组织工程".排除重复性研究,保留23篇进一步归纳总结.结果与结论:利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,直接植入骨不连部位,或与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景.但同时也存在骨髓基质干细胞增殖、分化合适条件难以准确确定,经皮移植自体骨髓基质干细胞植入体内后容易流失,不能在植入部位形成有效的细胞浓度,支架材料尚不能完全符合临床要求,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题,需要进一步的研究.     

人骨形态发生蛋白2基因转染的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷修复颅骨缺损

背景:目前已有将体外培养的骨髓基质细胞与支架复合修复骨缺损的临床报道.但是由于该类复合材料中缺乏骨生长因子作用,在原位的成骨作用并不十分理想.目的:探讨携带入骨形态发生蛋白2基因的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷材料在修复兔颅骨缺损中的原位成骨作用.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-02/2008-11在辽宁医学院解剖学实验室完成.材料:生物活性玻璃陶瓷由中国科学院四川成都光电研究所提供,转人骨形态发生蛋白2和转pcDNA3载体的骨髓间充质干细胞由辽宁医学院解剖学教研室骨组织工程研究所保存.方法:制各兔双侧颅骨骨缺损模型,将基因转染的骨髓基质细胞与生物活性玻璃陶瓷复合培养物植入骨缺损区,术后第4,8,12周对植骨区进行大体观察、X射线摄片、组织切片、组织化学检测.主要观察指标:①复苏后的转染人骨形态发生蛋白2的骨髓基质细胞的生长特性.②从大体、X射线结果和组织学等方面观察复合材料在原位修复骨缺损的作用.结果:转染的骨髓基质细胞在细胞形态及增殖特性方面与末转染的细胞无明显差异.扫描电镜显示基因转染的骨髓基质细胞在生物活性玻璃陶瓷表面呈星形紧密排列,长入生物活性玻璃陶瓷孔隙中.复合材料植入免颅骨缺损后,X射线观察术后第4周骨缺损外周骨质与复合材料之间大部分被高密度阴影充填,术后第12周骨缺损外周骨质与复合材料之间完全被高密度阴影充填:光镜观察术后第8周骨小梁大部分相连成片,术后第12周骨小梁粗大,骨髓再生.结论:基因转染的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷材料基本符合骨组织工程学的要求,在骨缺损区原位具有良好的成骨作用.     

不同类型骨组织工程支架材料的比较研究

目的:探讨本实验室所用的3类材料作为骨组织工程支架材料的可行性,寻找骨组织工程的最佳支架材料。方法:采用生物力学检测仪观察材料的强度;利用扫描电镜观察材料的立体结构;取4周龄兔骨髓,体外分离培养骨髓基质细胞,并加入诱导液,使细胞向成骨细胞分化,将细胞与支架材料共培养1,3,5,7d,通过倒置显微镜及扫描电镜观察细胞在材料表面粘附、伸展及生长情况;将细胞与支架材料复合,并植入裸鼠背部皮下,植入4,8周后取材,行组织学检查,观察新骨形成情况。结果:3类材料均具有细胞复合成骨能力,其中珊瑚、珊瑚转化多孔羟基磷灰石(CHA)具有较为良好的物理性状、多孔性、细胞粘附性,及细胞复合成骨能力,作为支架材料更为优越。结论:珊瑚和珊瑚转化多孔羟基磷灰石(CHA)是骨组织工程比较理想的支架材料,与细胞复合为骨的再造及骨缺损修复开辟了新途径。     

低氧诱导因子1在骨缺损修复过程中的应用

骨缺损修复是一个复杂的受多种细胞因子调控的结缔组织修复过程。充足的血液供应是维系骨折区，特别是骨缺损、骨不连局部再生的必要条件。低氧诱导因子1能够调控多种基因共同表达，在骨缺损部位可诱导生理功能完整的新血管生成，为各种细胞的成骨分化和成骨活动提供营养支持和代谢保证，促进骨愈合。基因治疗与直接应用低氧诱导因子1同样具有促进骨折区域新血管生成的能力，运用低氧诱导因子1基因于骨组织工程领域以治疗骨缺损是目前的研究热点。应用低氧诱导因子1转基因疗法能够成功构建骨缺损区域的有效血管网络，加快骨生长，为骨缺损的治疗开辟了新途径。低氧诱导因子1基因修复骨缺损目前还处于实验阶段，用于临床还需进一步深入的研究。     

骨髓间充质干细胞成骨分化过程中关键信号通路的调控作用

利用组织工程技术在人体内形成稳定的组织工程化骨组织并修复骨缺损,克服了传统方法中的不足,有望真正实现骨组织再生和功能重建［1］。种子细胞是组织工程研究中最基本,也是首要的环节。骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种未充分分化的类中胚层细胞,可在一定条件下定向分化为成骨细胞。作为骨组织工程的种子细胞之一,具有取材方便、对机体损伤小、免疫源性小等优点。已有的分子和遗传学研究表明,BMSCs 成骨分化及成骨细胞分化成熟及矿化过程中,多种信号通路参与调节,并最终汇聚到成骨细胞的骨特异性转录因子 Runx2／Cbfa1,影响Runx2／Cbfa1的转录和成骨分化。本文结合国内外研究成果,对与BMSCs 成骨分化和成骨细胞分化、成熟有着密切关系的信号通路的研究现状进行回顾。     

腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强在骨组织工程中的应用

背景:将目的基因转导到靶细胞中需要载体工具,载体可协助基因进入细胞及表达蛋白,载体的选择是转基因成败的关键。目的:总结腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强用于诱导成骨和修复骨缺损的研究现状。方法:应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1989-01/2012-01有关腺病毒介导骨形态发生蛋白基因转染的诱导成骨作用,骨形态发生蛋白基因修饰的组织工程化骨修复骨缺损的文章,英文检索词为"adenovirus,bone morphogenetic protein,gene transfection,bone tissue engineering",中文检索词为"腺病毒,骨形态发生蛋白,基因转染,骨组织工程"。排除重复性及非中英文语种研究,共保留24篇文献进行综述。结果与结论:腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强的组织工程利用基因工程技术将编码特定功能因子的基因转移到种子细胞上,使其持续产生生长因子。转基因后的细胞停留支架材料表面缓慢释放生长因子,促进成骨前体细胞增殖分化,也可在骨缺损处诱导成骨前体细胞向成骨细胞定向分化,从而修复骨缺损。     

复合抗生素的人工骨及异体骨材料

人工骨具有良好的抗生素缓释能力,部分人工骨还具有一定的骨诱导能力,以人工骨作为抗生素缓释载体治疗感染性骨缺损具有广阔的应用前景.异体骨具有良好的骨诱导能力,以异体骨作为抗生素载体可在抗感染的同时促进骨缺损愈合.由于不同载体在抗生素负载、缓释能力以及骨传导、诱导作用等方面各有优劣,因此在感染性骨缺损的治疗中应根据不同患者选取不同的载体,并对载体制作工艺进行不断改进,使其从仿生学意义上更接近人骨组织,进一步增强其骨传导和骨诱导作用,同时具有更强的抗生素缓释功能.     

纳米人工骨混合自体骨治疗骨肿瘤及骨病43例

背景:纳米人工骨是一种新型的骨移植材料,具有良好生物相容性等优势,但其治疗骨肿瘤及骨病的临床效果尚有待进一步研究.目的:回顾性分析纳米人工骨混合自体骨治疗骨肿瘤及骨病的临床效果.方法:对43例骨肿瘤及骨病患者病灶进行彻底刮除,选用大小不一的纳米人工骨条或颗粒混合人工骨充填,并用尽量将腔隙填满压实.病理性骨折的4例患者行内固定,其余患者未行内固定,依病情选择适当的支具.观察植骨后患者全身状态及植骨局部情况,术后不同时间X射线片观察植骨局部情况.结果与结论:43例患者均获随访,最短为6个月,最长为24个月.1例患者切口延迟愈合.余患者全身状态及切口愈合均良好.术后1～3个月纳米人工骨混合人工骨植入区与缺损周围的骨组织之间界限模糊,但局部仍可见密度高影.约12个月植入骨区与周围骨组织密度相似.结果证实应用纳米人工骨混合人工骨治疗骨肿瘤及骨病效果满意,且并发症较少,其为一种比较理想的移植骨替代物,且具有良好应用前景.     

自体骨、同种异体骨及骨形态发生蛋白重组骨治疗腰椎骨折

背景：骨形态发生蛋白重组骨是一种新型植骨材料,已逐步应用于临床,但在椎骨折机骨融合中效果仍少见报道。 目的：比较自体骨、同种异体骨及骨形态发生蛋白重组骨治疗腰椎骨折的疗效差异。 方法：选择2005年3月至2009年3月南阳医学高等专科学校附属第一医院收治的腰椎骨折患者78例,根据植骨材料不同随机分为3组,分别植入自体骨、同种异体骨、骨形态发生蛋白重组骨。     

组织工程化骨替代材料的评价及其在修复骨肿瘤性骨缺损中的应用

目的制备和综合评价组织工程化骨替代材料并用于修复骨肿瘤所导致的骨缺损。方法制备狗和人的异体脱钙骨基质颗粒(DBM),提取牛骨形成蛋白(bBMP)并经成骨诱导活性测定,将bBMP与DBM用直接掺和的方法复合后,再与骨水泥(BC)混合制成组织工程化复合材料,进行综合评价后备用。56例下肢骨肿瘤患者在微波诱导高温原位灭活后,应用组织工程化复合材料对遗留的骨缺损进行修复重建。结果bBMP、DBM和BC组织工程化复合骨修复替代材料具有良好的生物相容性、很强的生物力学强度和成骨诱导活性,并且具有良好的粘合性和可塑形性。临床应用56例,经平均9个月的随访,效果良好且无任何不良反应。患肢膝关节功能评价,优52例(93%),良4例(7%),优良率100%。结论bBMP、DBM和BC组织工程化复合骨修复替代材料是目前修复骨缺损理想的产品,有广阔的临床应用前景。     

骨囊肿植骨后持续被动运动促进骨愈合的疗效观察

Background: Bony cyst is a kind of common benign bone disease, for which, cause is unclear. Multiple bony cyst is rare in clinic. It is supposed metabolic and genetic factors may be involved. People aged 5～ 15 years are commonly affected population (Female: Male 1:2).     

放射性核素骨显像骨代谢与骨密度的相关性分析

目的：探讨放射性核素骨显像骨代谢与骨密度的相关性,通过骨显像了解骨质疏松状况.方法：18例患者,男5例,女13例,年龄50～88岁,平均65岁.所有患者均通过骨密度扫描仪进行骨密度检查后,进行全身骨显像.骨显像与骨密度检查均取第L1～L4和股骨颈,并勾画感兴趣区（ROI）,然后分别测定各部位ROI放射性计数和骨密度值,计算骨显像各部位ROI值与同侧股骨中段ROI值的比值,观察各部位ROI比值与其骨密度值之间的相关性.结果：骨显像L1～L4各部位ROI比值与其骨密度值呈显著相关,而且,正常组与骨质疏松组的ROI比值与骨密度的相关性存在显著性差异.股骨颈的ROI比值与其骨密度无显著相关.骨显像L1～L4的ROI比值与其相应部位骨密度测定值之间变化趋势基本一致.结论：放射性核素SPECT骨显像腰椎ROI比值与其对应部位的骨密度值之间均呈显著相关,可通过其反映腰椎骨密度的变化.     

纳米脱钙骨基质促进骨愈合**☆

背景:纳米脱钙骨基质具有较大的表面积/体积比,纳米颗粒团聚后在表面自然形成不规则的纳米沟槽,可促进成骨细胞在其表面黏附生长及基质分泌.目的:评价纳米脱钙骨基质作为骨移植替代物的植骨融合能力.方法:以改良Urist法制备人同种异体脱钙骨基质,使用液氮冷冻球磨机及MICROS超细粉碎机制备纳米脱钙骨基质.咬除家兔L 2-4双侧小关节及双侧椎板和横突表面皮质骨,随机分为3组,分别在腰椎椎板及横突间植入纳米脱钙骨基质、脱钙骨基质及自体骨,术后4,8,12周通过影像学、组织学观察植骨融合效果.结果与结论:①X射线与CT表现:术后12周,纳米脱钙骨基质组椎板、附件形态已接近正常节段,新生骨与椎板间隙完全消失,新生骨与植骨床骨质密度均匀一致;脱钙骨基质组植骨区域椎板表面有少量新生骨块影,在新生骨与椎板表面尚有一定间隙;自体骨组椎板与植骨融合界面愈合良好,植骨区有新生骨块影,融合骨块质地均匀.②组织学表现:术后12周,纳米脱钙骨基质被新生骨替代,与椎板间形成骨性连接,新生骨内可见大量骨细胞,与自体骨组效果相似;脱钙骨基质组植骨区达到骨性愈合,新生骨内可见板层样骨,也有类骨物质.表明纳米脱钙骨基质具有良好的成骨诱导能力,是自体骨移植的良好替代物.