藻酸钙复合材料构建组织工程化骨及软骨的实验

背景：软骨组织工程的两个关键问题是种子细胞和支架材料，保证支架材料上有足够数量的功能细胞是体内形成骨和软骨组织的基础。目的：对经体外培养的骨髓基质干细胞与藻酸钙载体及生长因子复合形成的组织工程性骨及软骨进行形态学观察。设计：细胞形态对比，观察12周实验结果。单位：郑州大学骨科研究所，上海第二医科大学骨科实验室。对象：实验于2001—09／2002—06在上海第二医科大学骨科实验室完成。3月龄雄性新西兰大白兔9只，平均体质量3．2kg。方法：复合材料分别为：①藻酸钙。②藻酸钙＋骨髓基质细胞。③藻酸钙＋骨髓基质细胞＋类胰岛素生长因子Ⅰ。④藻酸钙＋骨髓基质细胞＋转化生长因子β。⑤藻酸钙＋骨髓基质细胞＋转化生长因子β＋类胰岛素生长因子Ⅰ。将5种组合注射于同一个体新西兰火白兔背部不同部位皮下组织中，每组各注射2处，共10处，每处0.2mL，分别做好标记。按组分别于术后4，8，12周取材，各时间点处死动物3只，取兔背部皮下增殖物进行骨和软骨组织生成物观察，应用苏木精-伊红、甲苯胺蓝、Masson、番红-O染色技术。主要观察指标：兔背部皮下增殖物的组织学观察。结果：兔背部皮下增殖物的组织学观察结果：4周时可见藻酸钙＋骨髓基质细胞＋类胰岛素生长因子Ⅰ、藻酸钙＋骨髓基质细胞＋转化生长因子β、藻酸钙＋骨髓基质细胞＋转化生长因子β＋类胰岛素生长因子Ⅰ组有岛状软骨样组织形成，软骨细胞包绕于碱性基质中，8周时复合物中形成大量的类软骨结构，并部分向骨组织转化，细胞周围有大量的基质分泌，部分软骨细胞呈簇状分布。12周时藻酸钙＋骨髓基质细胞＋转化生长因子β＋类胰岛素生长因子Ⅰ组软骨组织基本转变为骨组织，并开始吸收。结论：骨髓基质细胞-藻酸钙-生长因子复合材料能形成软骨及骨组织。藻酸钙适合骨髓基质细胞生长，是一种良好的骨及软骨组织工程载体。     

灌注型生物反应器中流速对人骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的探讨在灌注型生物反应器中,大段磷酸三钙(β-TCP)载体内不同流速对人骨髓间充质干细胞(humanmesenchymal stem cells,hMSCs)增殖及成骨分化的影响。方法利用灌注型生物反应器对复合了hMSCs的大段β-TCP载体分别以3、6、9 mL/min的流速培养15 d,通过葡萄糖消耗量、细胞活力(MTT比色法)以及扫描电镜(SEM)观测细胞在载体内的增殖情况;以Real-time PCR检测成骨分化相关基因的表达。结果各组葡萄糖的日消耗量随培养时间的延长而增加,初期9 mL/min组细胞增殖明显快于3、6 mL/min组(P<0.001),但是灌注培养后期6 mL/min组的细胞增殖快于9、3 mL/min组(P<0.05)。灌注培养15 d后,6 mL/min组细胞活力显著高于3、9 mL/min组(P<0.001)。SEM观察发现3组β-TCP载体内均形成复合细胞层,3 mL/min组细胞层呈疏松的簇状,6 mL/min组复合细胞层部分呈膜片状,9 mL/min组复合细胞层多数呈膜片状。在进行成骨诱导灌注培养15 d后,6、9 mL/min组碱性磷酸酶(ALP)及骨桥蛋白(OP)的表达均显著高于3 mL/min组(P<0.01);3、6 mL/min组骨钙素(OC)的表达基本相同(P>0.05),而9 mL/min组OC的表达量则显著高于另外两组(P<0.001)。结论在利用灌注型生物反应器对hMSCs进行灌注培养的早期,9 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖,而晚期6 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖。β-TCP载体内流体剪切应力(flow shear stress,FSS)随灌注流速的增加而增加,适当的FSS可促进细胞外基质的合成和分布,并增加成骨相关基因的表达。     

双膦酸盐药物长期应用对显微损伤和骨力学性能的影响

双膦酸盐类药物作为治疗骨质疏松的一线药物,可以通过降低骨转换来增加骨密度,防止骨折的发生,在临床已经有较长期应用。最近研究表明,双膦酸盐类药物在抑制骨重建的同时,会影响显微损伤的修复,导致显微损伤的积聚和骨质量的下降,进而降低骨的韧性,削弱骨的力学性能。已有临床报告指出,骨质疏松病人使用双膦酸盐后有可能发生非创伤性骨折。本文综述了双膦酸盐类药物对骨显微损伤和骨力学性能的影响。     

BMP-2基因给药修复实验性羊股骨头坏死

目的利用人BMP-2基因转染的自体骨髓间充质干细胞复合多孔β-磷酸三钙材料治疗股骨头坏死。方法对22只羊建立股骨头缺血性坏死模型。未治疗组4只;治疗组18只于3周后刮除坏死骨组织,右侧植入BMP-2基因转染的自体骨髓间充质干细胞和多孔磷酸三钙复合物(BMP-2组),左侧植入β-半乳糖苷酶(β-gal,作为对照基因)基因转染的自体骨髓间充质干细胞和多孔磷酸三钙复合物(β-gal组)。植入后第1、2、3周用ELISA方法测定植入局部的BMP-2蛋白表达水平。植入前、植入后6、10、16周取股骨头标本,观察骨长入情况,并对16周标本行骨形态计量学分析和影像学观察。未治疗组动物于造模后16周摄Χ线片行影像学观察。结果植入后1、2、3周BMP-2组在股骨头局部有BMP-2蛋白的高表达,明显高于β-gal组。植入前软骨下骨部位出现大量空骨陷窝,骨髓腔纤维化。植入后6、10、16周BMP-2组均有明显成骨,16周时坏死区被完全修复;β-gal组只有较少新骨形成,16周时坏死区仍多为纤维组织。BMP-2组新骨体积明显大于β-gal组。造模后16周未治疗组双侧股骨头塌陷;植入后16周β-gal组股骨头存在囊状密度减低区;BMP-2组股骨头形态规则,无塌陷。结论BMP-2基因转染的骨髓间充质干细胞与多孔β-磷酸三钙复合后可修复早期股骨头坏死。     

动态培养对骨髓间充质干细胞在三维多孔支架中成骨分化的影响

目的  研究动态培养条件下人骨髓来源的间充质干细胞在三维多孔支架中的成骨状况。方法  从人骨髓中分离间充质干细胞进行体外培养扩增,将第3代细胞与多孔β-磷酸三钙支架复合。对细胞/支架复合体进行动态灌注培养（动态培养组）以及静态培养（静态培养组）,28d后采用MTT法检测三维支架中细胞的增殖,通过p-磷酸硝基苯法检测碱性磷酸酶活性,以及应用ELISA方法检测培养过程中骨桥蛋白及骨钙素的分泌。同时对培养后的细胞/支架复合体进行电镜观察及组织学检测,观察人骨髓间充质干细胞形成矿化细胞外基质的能力。结果  培养28d后,动态培养组细胞增殖及ALP活性显著高于静态培养组（P<0.05）。整个培养过程中,动态培养组骨桥蛋白及骨钙素的分泌高于静态培养组。静态培养组中细胞仅在多孔支架周缘增殖,而动态培养组中细胞则在整个支架内增殖。另外,动态培养组支架中形成的组织及新生骨明显多于静态培养组（P<0.05）。结论  动态培养有利于人骨髓来源的间充质干细胞在三维多孔支架中增殖并向成骨方向分化。     

老年大鼠骨痂中转化生长因子-β_1的表达

目的　探讨增龄对骨折愈合过程中转化生长因子 β1(TGF β1)表达的影响。方法　建立老年大鼠股骨骨折模型 ,于第 1、2、4、8、12周取骨痂 ,进行组织学观察 ,并用免疫组织化学方法进行TGF β1表达测定。结果　在 2、4周TGF β1主要在软骨细胞、间充质细胞而在 8周新生类骨质中有TGF β1表达。结论　增龄可引起成骨细胞功能降低 ,导致TGF β1分泌减少 ,使骨折的愈合延缓     

大鼠卵巢局部γ射线照射后的骨形态计量学改变

电离辐射对性腺的损伤已为人们所知 ,但对其产生的骨代谢远后效应研究甚少。早在 6 0年代 ,有人报道用 4 4Ｇｙ与30Ｇｙ的Ｘ射线局部照射大鼠卵巢 ,导致雌激素水平显著下降[1 ,2 ] 。笔者曾以 5 0ＧｙＸ射线局部照射大鼠卵巢[3] ,观察到卵巢辐射损伤后的骨吸收明显增强。在此基础上 ,笔者用5 0Ｇｙγ射线局部照射大鼠卵巢 ,90ｄ后进行血清雌二醇测定和骨组织病理学变化的观察 ,并与去势雌性大鼠和假手术大鼠进行了比较。一、材料和方法1 实验动物 :雌性ＳＤ大鼠 ,5月龄 ,体重 2 6 0～ 2 70ｇ ,由上海必凯实验动物公司提供 (清洁级 ,沪医实验…     

骨关节炎软骨下骨改变及其作用研究进展

骨关节炎（OA）时软骨下骨结构、生化组成、生物力学及细胞功能均表现异常。OA早期软骨下骨主要表现为骨吸收,晚期主要表现为骨形成。OA软骨下骨异常改变可引发关节疼痛和促进关节软骨退变,抑制或改善软骨下骨异常改变可减轻关节疼痛和延缓软骨退变,软骨下骨靶向治疗有望成为新的治疗手段。该文就OA软骨下骨异常改变及其作用研究进展作一综述。     

来氟米特对胶原性关节炎大鼠CD4+CD25+调节性T细胞的影响

目的:探讨来氟米特对胶原性关节炎中免疫抑制性CD4+CD25+调节性T细胞的作用.方法:II型胶原诱导Wistar大鼠,建立胶原性关节炎模型;检测关节炎大鼠多发性关节炎评分,每周2次;流式细胞仪检测脾淋巴细胞中CD4+CD25+调节性T细胞的比例;RT-PCR检测脾淋巴细胞中Foxp3 mRNA的表达.结果:与模型组比...