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骨髓基质干细胞移植对脑梗死大鼠生长相关蛋白43表达的影响
背景:目前生长相关蛋白43作为构建中枢神经系统可塑性的基本物质,是研究神经生长及损伤修复的首选分子标记物.目的:通过建立大鼠局灶性脑缺血模型,观察骨髓基质干细胞移植内源性轴突再生标志物生长相关蛋白43的表达变化.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2006-03/2007-10在武汉大学人民医院神经科实验室和丝宝药业有限公司博士后科研工作站完成.材料:选取清洁级成年SD大鼠60只,按随机数字表法分为模型对照组、假手术组和干细胞移植组,每组20只.方法:另取2月龄SD大鼠4只用于制备骨髓基质干细胞,骨髓基质干细胞悬液用5-溴脱氧尿嘧啶核苷法标记.假手术组大鼠麻醉后分离结扎右侧颈内总动脉;其余大鼠制备右侧大脑中动脉缺血模型,造模后24 h向干细胞移植组大鼠左侧侧脑室推注20 μL5×105的骨髓基质干细胞,模型对照组推注等量磷酸盐缓冲液.主要观察指标:每组大鼠于移植前、移植后7,14,21,28 d应用免疫组织化学法检测脑梗死灶周边区生长相关蛋白43的表达和移植细胞的存活及迁移情况,并记录神经功能缺损评分.结果:培养的骨髓基质干细胞经5-溴脱氧尿嘧啶核苷标记后移植到大鼠左侧侧脑室,可迁移到梗死灶周围,移植后7 d在梗死灶能检测到5溴脱氧尿嘧啶核苷标记的阳性细胞,移植后14 d增多达高峰,移植后28 d逐渐减少并消失.免疫组织化学图像分析结果显示干细胞移植组大鼠在移植后7,14 d脑梗死灶周边区生长相关蛋白43免疫活性高于模型对照组(P<0.05).假手术组大鼠无神经损伤症状,神经功能评分均为0分;随时间的推移,模型对照组和干细胞移植组动物的神经功能评分逐渐降低,从移植后14 d开始,干细胞移植组的神经功能评分均明显低于模型对照组(P<0.05).结论:骨髓基质干细胞移植能上调局灶性脑缺血大鼠脑梗死灶周边区生长相关蛋白43的表达,与大鼠神经功能的恢复趋势相符.
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微球培养人骨髓基质干细胞向软骨细胞分化的适宜条件
背景:研究证明细胞的密度、细胞之间的相互作用、培养的体系、细胞因子等对骨髓基质干细胞的分化产生影响.目的:实验拟验证微球培养的人骨髓基质干细胞在特定诱导条件下向软骨细胞的分化情况.设计、时间及地点:以细胞为对象的观察实验,于2006-02/2007-10在青岛市城阳人民医院干细胞实验室完成.材料:骨髓标本取自股骨颈骨折或者髋关节炎症实施髋关节置换手术患者.方法:抽取入骨髓组织,采用密度梯度法分离培养骨髓基质干细胞.当培养的骨髓基质干细胞达到7×≧106个细胞时,将每500 000个细胞离心制成高密度细胞微球,在含有DMEM高糖、胰岛索、转铁蛋白、选择素、丙酮酸、脯氨酸、BSA、地塞米松、抗坏血酸的促软骨细胞分化培养液培养6周.主要观察指标:分析细胞外基质中蛋白聚糖含,并通过组织化学和免疫组织化学方法,以阿尔新蓝染色细胞外基质中的蛋白聚糖, 以胶原蛋白Ⅱ染色显现细胞外基质中的胶原蛋白Ⅱ,对成软骨方向分化的质量进行评价.结果:在微球培养的第3周就可以检测到细胞外基质中的蛋白聚糖,并且随着时间的增长其单位细胞的蛋白聚糖分泌量不断增加.通过阿尔新蓝和胶原蛋白Ⅱ染色,镜下观察在培养的第4周,细胞微球就可以形成细胞外特异性的软骨基质、蛋白多糖和Ⅱ型胶原:6周时,细胞外基质中蛋白聚糖和胶原蛋白Ⅱ形成更加明显.结论:在无血清软骨细胞分化培养液中,采用高密度微球培养方法可定向诱导骨髓基质干细胞分化为软骨细胞.
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持续性压力培养环境对兔骨髓基质干细胞增殖的影响
背景:骨髓基质干细胞来源的成骨细胞是骨髓腔内主要的受力细胞,在人工关节置换病例中,其生命活动状况与假体传导压力有密切关系.目的:观察持续性压力培养环境对兔骨髓基质干细胞增殖的影响.揭示持续压力致假体松动下沉进展及其置换后活动影响的生物学机制.设计、时间及地点:随机分组设计,细胞学体外观察,于2004-02/2007-10在解放军第四军医大学骨科研究所完成.材料:出生1个月的新西兰幼兔1只,体质量0.5 kg,取其骨髓基质干细胞用于实验.方法:传代培养兔骨髓基质干细胞,将生长良好的第3代骨髓基质干细胞按1×104个/孔随机接种于7块24孔培养板,14 h后细胞完全贴壁,换新鲜含体积分数为10%胎生血清的DMEM.实验随机将4块培养板分为4组:对照组不予加压,20 kPa持续压力组,60 kPa持续压力组,100 kPa持续压力组分别在规定的时间内每天施以20,60,100 kPa的持续3 h压力.主要观察指标:四甲基偶氮唑盐法检测培养1,3,5,7 d各组骨髓基质干细胞的吸光度值变化.结果:除培养第1天外,第3,5,7天各压力组骨髓基质干细胞的吸光度值均低于对照组(P<0.01).其中第3天20 kPa持续压力组与60 kPa持续压力组吸光度值差异无显著性意义(P>0.05),但均高于100 kPa持续压力组(P<0.05).第5天不同持续压力组吸光度值两两比较差异具有显著性意义(P<0.05),压力越高,吸光度值越低.第7天100 kPa持续压力组吸光度值低于压力20 kPa持续压力组(P<0.05).结论:关节置换后早期患者不宜过早下地,否则将产生持续性应力,可以引起骨髓腔内骨髓基质干细胞的抑止,从而不利于骨质愈合,容易产生假体下沉和松动.
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共同培养骨髓基质干细胞对髓核细胞增殖分化的影响
目的:针对椎间盘退行性变的组织修复目前集中于细胞移植治疗,实验在体外联合培养条件下观察骨髓基质干细胞对髓核细胞增殖分化的影响.方法:实验于2005-12/2006-09在华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科实验室和同济医院卫生部重点实验室进行.①实验方法:4月龄健康新西兰大耳白兔3只,麻醉后于髂嵴处作骨髓腔穿刺,抽吸6 mL骨髓,分离骨髓基质干细胞;相同实验兔抽取骨髓后立即处死,取腰骶部脊柱之椎间盘,切开纤维环,取出髓核组织,分离椎间盘髓核细胞,同时设立单独髓核细胞培噜养组.②实验评估:在相同的培养条件下,定期观察两组髓核细胞在光镜下形态学变化及电镜下细胞超微结构的改变;于诱导培养7,14 d通过RT-PCR法、Western blot法和免疫组化法法检测两组髓核细胞Ⅱ型胶原蛋白和聚集蛋白聚糖的表达.结果:(①髓核细胞大体形态学及超微结构变化:髓核细胞与骨髓基质干细胞共同培养后,髓核细胞很快就呈现为圆形或多角形,且细胞形体变大、折光性好,贴壁时间早,数量增殖快,超微结构细胞表面可见许多短而粗的微绒毛突起,胞质内有大量扩张的粗面内质网、丰富的线粒体和高尔基体,细胞合成代谢旺盛.单独培养的髓核细胞胞体小,贴壁、增殖慢,细胞器不丰富.②髓核细胞Ⅱ型胶原蛋白与聚集蛋白聚糖检测结果:RT-PCR和Western blot检测显示诱导培养7,14 d骨髓基质干细胞与髓核细胞共同培养组的Ⅱ型胶原蛋白、聚集蛋白聚糖条带均明显亮于单独髓核细胞培养组,吸光度值比较差异有显著性意义(P＜0.01).免疫组化检测显示骨髓基质干细胞与髓核细胞共同培养组中Ⅱ型胶原蛋白和聚集蛋白聚糖在细胞胞浆中的表达随时间延长而逐渐增加,2周达到高峰,单独髓核细胞培养组中此两种蛋白表达很低,且培养第7,14天无明显变化.结论:骨髓基质干细胞在体外与髓核细胞共同培养时,能激活髓核细胞并促进其增殖分化,增加髓核细胞外基质的合成.提示骨髓基质干细胞与髓核细胞联合培养有利于退变椎间盘的髓核细胞修复、再生.
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重组hVEGFl65腺相关病毒载体构建及体外感染骨髓基质干细胞血管内皮生长因子的表达
背景:目前用于基因治疗的病毒载体对机体具有一定免疫原性,且存在潜在感染危险,限制了临床的应用.目的:拟构建带有绿色荧光蛋白标记并携带hVEGF165基因的无致病性重组腺相关病毒,以其作为基因载体感染兔骨髓基质干细胞,体外检测病毒生物学活性及功能.设计、时间和地点:开放性实验,于2007-03/11在陕西省疾病预防控制中心病毒室完成.材料:兔骨髓基质干细胞由试验者原代培养,取自成年新西兰大白兔;人脐静脉内皮细胞取自健康产妇婴儿脐带,产妇对本实验知情同意.方法:从含有hVEGF165基因的pUC18-hVEGF165质粒中扩增出hVEGF165片段,构建重组骨架质粒pAAV-hVEGF165-IRES-hrGFP.将此质粒和腺相关病毒包装质粒pAAV-RC、辅助质粒pAAV-Helper共转染AAV-293细胞,通过同源重组产生重组腺相关病毒rAAV-hVEGF165-GFP.应用该重组病毒感染体外培养的兔骨髓基质干细胞主要观察指标:荧光显微镜下监测病毒包装效率,感染AAV-HT1080测定病毒滴度,并通过病毒基因组外源基因扩增鉴定重组病毒的包装是否成功.检测重组病毒的感染效率.ELISA法检测培养上清中血管内皮生长因子含量,人脐静脉内皮细胞管状血管形成试验检测血管内皮生长因子蛋白活性.结果:扩增产物经DNA测序确定为hVEGF165cDNA片段,重组骨架质粒pAAV-hVEGF165-IRES-hrGFP经双酶切鉴定正确.病毒包装效率达95%以上,收获纯化病毒滴度达5.5×1011 vg/mL.提取重组病毒基因组成功扩增出外源目的基因片段,证实重组病毒rAAV-VEGF165-GFP包装成功.重组病毒rAAV-VEGF165-GFP感染骨髓基质干细胞效率为40%,感染72h后骨髓基质干细胞中血管内皮生长因子含量达(85.58±5.37)μg/L,分泌的血管内皮生长因子蛋白可以使人脐静脉内皮细胞拉长变形、出芽且相互交联成管状样结构.结论:成功构建带有绿色荧光蛋白标记并携带hVEGF165基因的无致病性重组腺相关病毒rAAV-VEGF165-GFP,该重组病毒能够高效感染兔骨髓基质干细胞并表达血管内皮生长因子,分泌的血管内皮生长因子蛋白具有良好的生物活性,可有效促进人脐静脉内皮细胞的增殖.
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施万细胞对骨髓基质干细胞向神经组织细胞分化诱导的作用
背景:骨髓基质干细胞具有向神经组织细胞分化的多潜能特性.以往实验以化学试剂作为诱导剂加入细胞培养液中,在体外成功地诱导出神经组织细胞.目的:观察大鼠施万细胞和骨髓基质干细胞体外共培养后,骨髓基质干细胞能否被诱导向神经组织细胞分化.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2006-09/2008-10在南通大学医学院组织学与胚胎学教研室及江苏省神经再生重点实验室完成.材料:SPF级新生1-3 d龄SD大鼠用于制备施万细胞,SPF级成年雄性SD大鼠用于制备骨髓基质干细胞,动物均由南通大学实验动物中心提供.方法:将传2代培养的骨髓基质干细胞和施万细胞分别以1×105和1×106的密度接种于transwell双层6孔细胞培养板的皿底和板底,两种细胞间隔以PET膜,其膜孔径为0.4 μm,于37℃、体积分数为5%的CO2培养箱中进行非接触性共培养14 d.另外,将施万细胞培养上清作为条件培养基,培养骨髓基质干细胞14 d.主要观察指标:光镜下观察共培养后骨髓基质干细胞的形态变化;MTT检测共培养前后骨髓基质干细胞的活性;免疫荧光染色鉴定共培养后骨髓基质干细胞S-100蛋白的表达,流式细胞仪测定S-100蛋白阳性率;免疫荧光染色检测条件培养基培养后骨髓基质干细胞S-100,P75,GFAP的表达.结果:共培养后的骨髓基质干细胞形态发生改变,原来宽大扁平的胞体开始收缩,细胞胞体呈梭形,部分细胞类似施万细胞呈线性排列.共培养前后及条件培养基培养后,骨髓基质干细胞的活力无明显差异(P>0.05).共培养14 d后,骨髓基质干细胞表达施万细胞表面标记S-100蛋白,阳性率达(22.54±2.36)%.条件培养基培养14 d后,骨髓基质干细胞表达施万细胞表面标记S-100蛋白,P75,GFAP.结论:施万细胞分泌因子可以诱导部分骨髓基质干细胞向神经组织细胞分化,并表达施万细胞表面标记.
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人骨形态发生蛋白2和人成纤维细胞生长因子2双基因共表达腺病毒载体转染人骨髓基质干细胞后的细胞增殖
背景:利用重组腺病毒载体转染外源性基因到组织工程骨的种子细胞是骨缺损基因治疗研究的热点.目的:用人骨形态发生蛋白2和人成纤维细胞生长因子2双基因共表达腺病毒载体转染人骨髓基质干细胞,以探讨基因转染对人骨髓基质干细胞增殖的影响.方法:将Ad-hBMP2-IRES-hFGF2转染至人骨髓基质干细胞中,荧光显微镜观察转染效果,RT-PCR方法观察人骨形态发生蛋白2 cNDA和人成纤维细胞生长因子2 cNDA在人骨髓基质干细胞中的转录情况,Wester blot 方法检测人骨形态发生蛋白2和人成纤维细胞生长因子2蛋白表达情况,锥虫蓝测定细胞活力,流式细胞仪分析其对细胞增殖的影响.结果与结论:转染后人骨形态发生蛋白2和人成纤维细胞生长因子2基因在mRNA水平和蛋白水平均有表达,细胞活力无明显变化,流式细胞仪分析细胞周期中增殖细胞比例明显增加.说明该双基因可高效转染人骨髓基质干细胞,且促进细胞增殖.
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超顺磁性氧化铁体外标记大鼠骨髓基质干细胞的传代:细胞中铁粒子会随传代而变化吗?
背景:超顺磁性氧化铁作为磁共振对比剂已进行了大量临床实验,但其随标记细胞传代分化后的分布及代谢却报道甚少.目的:实验首次观察和描述了体外超顺磁性氧化铁标记的大鼠骨髓基质干细胞及其传代细胞的情况,并以磁共振信号检测铁粒子随细胞传代的演变情况.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2006-06/2007-01在川北医学院附属医院医学影像研究所和风湿免疫研究所完成.材料:清洁级雌性大白鼠2只,由川北医学院动物中心提供.超顺磁性氧化铁由德国先灵公司惠赠.方法:抽取大鼠双侧股骨和胫骨的骨髓,采用贴壁法分离纯化骨髓基质干细胞,用铁浓度为42 mg/L的氧化铁-多聚赖氨酸复合物600 μL进行体外标记.主要观察指标:倒置显微镜下观察各代细胞标记阳性率,磁共振扫描测定磁共振信号强度变化百分率.结果:普鲁士蓝染色后,镜下第1代细胞超顺磁性氧化铁标记阳性率为100%,随着传代次数的增加,第1～5代细胞标记阳性率逐级降低.与未接受超顺磁性氧化铁标记的PBS对照比较,除第1,2代细胞信号强度变化率无明显变化外,随着细胞的传代磁共振信号强度变化百分率逐渐降低,细胞标记率与T2~*WI信号强度呈负性相关(r=-0.986 6,P<0.005).结论:标记入骨髓基质干细胞内的铁能随细胞的传代而传向子代,并可以在一定时期内用磁共振进行追踪检测,实验结果亦首次提出了磁标记的细胞铁粒子可随细胞传代而递减的规律.
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荧光活性染料Dil标记的大鼠骨髓基质干细胞生长增殖及其成骨分化
背景:目前关于骨髓基质干细胞的标记报道较多,各有其优缺点,寻找一种有效、简便的细胞标记与示踪的方法尤为关键.目的:观察经荧光活性染料Dil标记的大鼠骨髓基质干细胞生长增殖与成骨分化情况.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2008-09/12在南方医科大学组织工程研究中心完成.材料:SD大鼠10只,由南方医科大学实验动物中心提供.Dil应用液为美国Molecular Probe Inc公司产品.方法:全骨髓法体外分离培养大鼠骨髓基质干细胞,取传至第3代细胞,加入无血清的DMEM制成细胞悬液,再加入1×109L-1的Dil应用液5 μL,37℃下孵育25 min,清洗离心后,加入DMEM高糖完全培养基,荧光显微镜观察细胞荧光强度及形态变化.另取传至第3代细胞,加入含地塞米松、维生素C、β-磷酸甘钠、体积分数为10%胎牛血清的成骨诱导剂进行诱导分化.主要观察指标:Dil标记后细胞形态变化,XTT比色法测定细胞增殖状况,细胞上清液中乳酸脱氢酶活性,成骨诱导后细胞碱性磷酸酶活性及成骨分化能力.结果:锥虫蓝染色见骨髓基质干细胞活力好,仅偶见蓝染细胞,荧光显微镜下Dil标记后全部细胞的胞浆、胞膜均显红色荧光,标记的骨髓基质干细胞呈梭形,胞浆丰富,保持了良好的正常形态,Dil标记阳性率为100%,标记早期细胞形态呈荧光环状,48 h后细胞中荧光颗粒增多,荧光增强,细胞核未染荧光.与未标记细胞比较,Dil标记的骨髓基质干细胞增殖吸光度、培养上清液乳酸脱氢酶活性、碱性磷酸酶活性均无明显变化(P>0.05).成骨诱导7 d后,钙钴法染色两组骨髓基质干细胞均见不同程度的胞质呈棕黑色改变.结论:Dil能有效标记体外培养的骨髓基质干细胞,并在细胞内稳定表达,且标记细胞形态良好,对活体细胞无毒性作用;此外,Dil标记不影响骨髓基质干细胞的生长、增殖及成骨分化能力.
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心肌条件培养液与5-氮胞苷诱导骨髓基质干细胞向心肌样细胞的分化
背景:骨髓基质干细胞可以明显改善心肌缺血时的心脏功能,但其直接分化为心肌细胞并参与心功能恢复的机制尚不明确.目的:探讨心肌条件培养液与5-氮胞苷诱导骨髓基质干细胞分化为心肌样细胞的作用.方法:全骨髓贴壁法分离培养骨髓基质干细胞,将第6代骨髓基质干细胞随机分为4组:5-氮胞苷+心肌条件培养液联合诱导组;5-氮胞苷组;心肌条件培养液组;基础培养基组(空白组).用心肌条件培养液和5-氮胞苷诱导3周后用免疫组化法测定各组心肌肌钙蛋白表达,并采用单因素方差分析检验进行统计学分析.结果与结论:在体外心肌条件培养液可以诱导骨髓基质干细胞向心肌细胞分化,提示其中细胞因子可能起关键作用,但心肌条件培养液的这种作用要弱于化学诱导剂5-氮胞苷的诱导作用,且联合诱导作用更强.
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骨形态发生蛋白4和骨形态发生蛋白4/7基因转染对骨髓基质干细胞成骨活性差异的比较
背景:有文献报道骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)异源二聚体比同源二聚体的活性高,目前国内外尚无BMP-4/7异源二聚体与BMP-4同源二聚体间诱导成骨活性比较的报道.目的:观察不同基因BMP-4、BMP-4/7对骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨活性的差异,探讨融合基因BMP-4/7的生物学活性.方法:经脂质体转染分离培养的兔BMSCs,G418筛选出稳定表达株,利用RT-PCR法证明目的基因在BMSCs中的表达情况;以BMP-4和BMP4/7融合基因修饰的AAV载体,转染兔BMSCs,MTT法检测不同基因转染细胞的增殖能力;以BMP-4单基因和BMP-4/7融合基因修饰的AAV载体转染兔BMSCs 7 d后,测定两组细胞内碱性磷酸酶及骨钙素水平,观察成骨活性的变化.结果与结论:实验成功构建高滴度的分别携带BMP-4单基因、BMP-4/7融合基因的重组腺相关病毒载体AAV-BMP-4、AAV-BMP-4/7;RT-PCR结果证明目的基因能够在BMSCs中得到稳定表达.AAV-BMP-4及AAV-BMP-4/7载体转染效率分别为68.20%、72.18%;转染BMSCs后,细胞增殖能力均明显提高,BMP-4/7融合基因的细胞增殖能力活性高于BMP-4单基因.以BMP-4和BMP-4/7融合基因修饰的AAV转染细胞7 d后,细胞内碱性磷酸酶活性明显上调,骨钙素水平升高,成骨活性均增强;两种基因比较,BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因(P < 0.01).提示BMP-4、BMP-4/7修饰的AAV载体转染效率高,对BMSCs均有成骨活性,其中BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因.
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犬骨髓基质干细胞与异种骨复合修复自体尺骨缺损
目的:观察骨髓基质干细胞与异种脱蛋白松质骨复合修复尺骨缺损的可行性.方法:实验于2006-01在辽宁医学院附属第一医院外科实验室(省级重点实验室)完成.①实验材料:取12月龄健康杂种犬18只,体质量(15.0±2.2)kg.②实验方法:将所有动物的双侧尺骨制备成中断20 mm骨-骨膜缺损模型,骨髓基质干细胞与脱蛋白松质骨于体外复合培养后,将其植入其中16只犬的右侧缺损处作为实验组,左侧植入单纯脱蛋白松质骨作为对照组,另2只犬不植入任何材料为空白组.③实验评估:在4,8,12周分别行大体标本、扫描电镜和组织学观察,比较3组骨缺损修复的能力.结果:纳入健康杂种犬18只,均进入结果分析.4周时实验组支架材料部分吸收,植入物表面有纤维骨痂形成,对照组支架材料少量吸收,植入物表面有少量骨样组织形成;8周时,大体标本及组织学观察,实验组中的支架材料已完全降解,骨缺损部分修复,对照组中植入物两端少量新骨形成,材料中为纤维骨样组织;12周时,实验组骨缺损完全修复,对照组植入物两端有新骨包绕,与骨端连接紧密.12周时空白组骨缺损未修复.结论:利用体外扩增培养的骨髓基质干细胞与异种骨组合,具有较强的骨传导和骨诱导活性.
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聚乙丙交酯支架的细胞相容性特点
背景:聚乳酸及其衍生物具有良好的生物相容性、降解产物无毒性、易加工、具备一定强度等优点在骨组织工程中得到越来越广泛的应用.目的:观察骨髓基质干细胞与聚乙丙交酯类支架的细胞相容性及体外贴附情况,为制备负载多种细胞因子的聚乙丙交酯类支架提供研究基础.设计:对比观察.单位:南方医科大学南方医院创伤骨科.材料:实验于2004-09/2005-06在广东省组织构建与检测重点实验室完成.选择健康2月龄雄性新西兰兔1只.实验用主要材料:聚乙丙交酯支架(中山大学高分子研究所),β-磷酸三钙(瑞士AO公司).方法:抽取新西兰兔骨髓,用全骨髓培养法获取单核细胞,经条件培养液体外诱导、扩增.骨髓基质干细胞以1×109L-1接种于聚乙丙交酯和β-磷酸三钙上,另设不加材料的空白对照组.通过倒置相差显微镜、扫描电镜观察细胞生长及细胞与材料的附着情况.以MTT法、流式细胞仪等手段检测各组细胞增殖和细胞周期变化情况.主要观察指标:①相差显微镜下每日定期观察细胞生长及与材料贴附情况.②培养1,3,6 d扫描电镜下观察细胞生长情况.③MTT法检测细胞增殖情况.④采用化学比色法测定碱性磷酸酶活性.⑤流式细胞仪检测2种材料对骨髓基质干细胞的细胞周期、DNA含量及倍体水平的影响,并计算样品细胞的DNA指数.结果:①细胞培养后相差显微镜观察:空白对照组培养7～10 d时细胞多呈梭形,未发现接触抑制现象.聚乙丙交酯组细胞开始贴壁时间明显晚于β-磷酸三钙组,随培养时间延长,细胞在材料周围与材料表面密集生长,细胞形态为多角形,两材料组细胞生长状态及细胞形态与空白对照组相似.②细胞培养后扫描电镜观察:空白对照组培养7 d的细胞仍为单层并融合成片,但多角形细胞增多,细胞表面存在颗粒状物,细胞间以微丝相连.聚乙丙交酯组培养7 d时,细胞数量大为增加,胞体扁平,跨越孔隙表面,形成细胞间连结,细胞连接成片,有大量基质形成.β-磷酸三钙组培养7 d时,细胞数量增加,并相互连接,表面呈单层排列,可有细胞外基质形成,细胞长入孔隙内.③细胞增殖情况:随培养时间的延长各组细胞数量都有所增加,但聚乙丙交酯组与空白对照组及与β-磷酸三钙组间差异无显著性意义(P＞0.05).④碱性磷酸酶活性:随细胞培养时间延长,检测到各组细胞的碱性磷酸酶活性均增加,但聚乙丙交酯组与空白对照组及与β-磷酸三钙组间细胞碱性磷酸酶活性差异无显著性意义(P＞0.05).⑤细胞周期情况:两种材料对兔骨髓基质干细胞的细胞周期影响不大,各组细胞皆为正常的二倍体细胞,未见异倍体细胞形成.结论:聚乙丙交酯类支架的细胞相容性较好,并可进一步作为多种细胞因子载体构建缓释型支架用于骨组织工程.
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骨髓基质干细胞移植对正常和心肌梗死大鼠心电图及心功能的影响
目的:骨髓基质干细胞移植到心肌梗死的瘢痕心肌组织中可以改善心功能,但以心电图为观察指标的研究不多.实验观察骨髓基质干细胞移植对正常和心肌梗死大鼠心电图及心功能的影响.方法:实验于2004-01/2005-03在哈尔滨医科大学完成.①实验动物:选取4周龄雄性Wistar大鼠80只,随机数字表法分为梗死移植组、正常移植组、梗死非移植组、正常非移植组,20只/组.另选取7 d龄Wistar雄鼠30只作为骨髓基质干细胞的来源.②实验方法:采用密度梯度离心法获取鼠骨髓基质干细胞,配成1×109L-1的细胞悬液,使用5-氮胞苷体外诱导培养3～4周,移植前24～48 h行Brdu标记.取载有细胞的盖玻片,测定钙释放时将20 mmol/L的caffeine快速加在细胞表面.梗死移植组、梗死非移植组大鼠建立心肌梗死模型.造模4周后,梗死移植组将0.25 mL诱导的骨髓基质干细胞悬液注射至大鼠心肌梗死后的瘢痕组织,正常移植组同法将骨髓基质干细胞悬液注射至正常心肌组织,梗死非移植组、正常非移植组注射等量不含骨髓基质干细胞的培养液基质.③实验评估:观察骨髓基质干细胞的诱导分化情况及其植入后在瘢痕心肌组织中的生存状态.测定细胞内钙离子浓度.记录术前、冠脉结扎后即刻/细胞移植即刻、术后4周的心电图变化.检测术后4周的超声和血流动力学指标变化.结果:80只大鼠均进入结果分析.①骨髓基质干细胞的诱导分化及其植入后的生存状态:5-氮胞苷诱导3周后,骨髓基质干细胞表达肌钙蛋白Ⅰ和肌凝蛋白重链,细胞内有丰富的肌丝和Z线,细胞器较多.植入4周后在心肌瘢痕组织中分化为心肌细胞.②细胞内钙离子浓度:两组细胞在caffeine刺激下钙离子的释放均呈波峰状,但诱导组应用caffeine后钙离子浓度降低且低于基础状态,钙释放受到抑制,未诱导组不受影响.③心电图观察:与术前比较,梗死移植组QRS波变窄,R波降支出现正常顿挫波,未见显著心律失常.④超声检测及血流动力学分析:术后4周,与梗死非移植组比较,梗死移植组左室收缩末压、左室射血分数和压力变化速率大值均显著升高(P＜0.05或0.01).结论:骨髓基质干细胞体外诱导后能分化为心肌样细胞,植入到瘢痕心肌组织中生存、增殖良好,可改善心电图及心肌弹性,从而改善心肌梗死大鼠的心功能.
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辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖分化的影响
背景:辛伐他汀对正常大鼠骨代谢及骨髓基质干细胞增殖分化影响的报道目前不多.目的:观察辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖、分化的影响,及其在此过程中Smad1,2,7 mRNA表达水平的变化.方法:16只6周龄雌性SD大鼠按体质量随机均分成2组,对照组每天灌胃蒸馏水,实验组灌胃辛伐他汀20 mg/(kg·d),持续9周.于后一次灌胃的第2天取左侧股骨行骨密度和骨组织形态计量学测定;取右侧股骨和胫骨骨髓基质细胞向成骨方向诱导培养,并采用CCK-8法检测定向成骨分化中的骨髓基质干细胞的增殖能力;细胞培养第16,28天检测碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比;细胞培养第21天,提取总RNA,采用Real-time RT-PCR检测Smad1,2,7的mRNA表达.结果与结论:辛伐他汀体内给药干预9周后,大鼠骨量和骨密度无显著变化,体外培养骨髓基质干细胞所有检测基因mRNA水平、细胞增殖能力、细胞外基质矿化能力、碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比两组间差异均无显著性意义 (P > 0.05).结果显示20 mg/(kg·d)辛伐他汀体内给药9周对大鼠骨量及骨髓基质干细胞的增殖和分化及Smad1,2,7的表达无显著作用.
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骨髓基质干细胞与PDPB体外构建组织工程骨的适宜条件
背景:骨组织工程支架材料中PDPB是一种较为理想的骨移植材料,目前多采用体外培养的骨髓基质干细胞与支架材料构建组织工程骨后修复骨缺损.目的:实验拟验证骨髓基质干细胞与PDPB体外构建组织工程骨的佳浓度及移植入体内的佳时机.设计、时间及地点:随机分组设计,对照观察,于2007-10/12在中国科学院动物研究所完成.材科:2周龄日本大耳兔,体质量2.0 kg左右,用于培养骨髓基质干细胞.取新鲜的猪椎骨制备PDPB.方法:传代培养骨髓基质干细胞,矿化液对兔骨髓基质干细胞进行分化鉴定后,取不同浓度(1×1010L-1、5×109L-1、1×109L-1、5×108L-1)的兔骨髓基质干细胞与PDPB复合体外构建组织工程骨.主要观察指标:倒置显微镜下观察细胞的生长形态:扫描电镜观察骨髓基质干细胞在PDPB上的黏附情况:四甲基偶氮唑盐法检测各浓度骨髓基质干细胞在PDPB上的生长情况.结果:①原代培养24 h部分细胞开始贴壁,6 d后贴壁生长的细胞数量增多,10～12 d集落逐渐增大,并融合为单层.经矿化液诱导培养21 d后,行矿化沉积茜素红染色及碱性磷酸酶细胞化学染色,可见大量细胞呈碱性磷酸酶阳性及大量钙结节形成.②扫描电镜观察骨髓基质干细胞在PDPB上黏附良好,第8天时细胞和材料结合紧密,第10天细胞呈梭形生长,部分细胞突起翘起.③各浓度组骨髓基质干细胞在PDPB上的生长曲线形态基本相同,呈"S"形.2～6d细胞开始在支架材料上大量增殖,第6天后细胞活力逐渐降低,其中5×109 L-1浓度骨髓基质干细胞复合PDPB后细胞可以很好的黏附,细胞活性好.结论:骨髓基质干细胞和PDPB复合的佳浓度是5×109 L-1,移植的佳时机为6d.
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低频振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损核因子受体激活剂/核因子受体激活剂配体/骨保护素通路变化的体内实验
背景:关于低频振动对体内骨髓基质干细胞成骨分化的实验缺乏报道.目的:通过体内实验研究不同频率振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损过程中核因子受体激活剂/核因子受体激活剂配体/骨保护素调节通路的变化,并初步探讨其机制.方法:取新西兰兔骨髓基质干细胞和脱钙骨基质制备复合物,80 只新西兰兔制作骨缺损模型,骨缺损区植入复合物后随机数字表法均分组对照组、12.5,25,50,100 Hz 振动组,振动组于第7 天开始接受不同频率振动干预5 周,振动结束后分别对骨保护素mRNA、核激活因子受体配体mRNA 进行检测.结果与结论:与对照组比较,各振动组骨髓基质干细胞骨保护素、核激活因子受体配体基因表达明显上调(P < 0.05),以25,50 Hz 显著(P < 0.01);但100 Hz 振动时表达则下调(P < 0.05).说明给予一定频率振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损,可能与其促进骨保护素基因表达上调有关,理想的振动频率为25,50 Hz.
关键词： 低频振动 骨髓基质干细胞 骨保护素 核因子受体激活剂配体 体内实验 -
乙烯雌酚可诱导骨髓基质干细胞向成骨细胞分化
背景:关于雌激素对骨髓基质干细胞作用的报道尚不多.目的:观察乙烯雌酚对兔骨髓基质干细胞成骨分化的影响.方法:体外培养骨髓基质干细胞,用0,10-7,10-6,10-5 mol/L浓度乙烯雌酚干预,并设地塞米松10-8 mol/L、β-甘油磷酸钠10 mmol/L、维生素C 50 mg/L为阳性对照.结果与结论:乙烯雌酚干预培养24,48,72 h,10-6 mol/L组显著促进了骨髓基质干细胞增殖(P < 0.01).干预48 h 10-5 mol/L组显著抑制细胞增殖,干预72 h 10-7 mol/L组显著抑制细胞增殖(P < 0.01).10-7 mol/L组乙烯雌酚干预25 d后开始出现钙化结节;10-7,10-6 mol/L组干预14,21 d碱性磷酸酶活性显著增加.证实乙烯雌酚能促进兔骨髓基质干细胞的成骨分化.
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同种异体脱钙骨基质复合自体骨髓基质干细胞修复兔关节软骨缺损
背景:脱钙骨基质具有良好的生物相容性,是临床常用的骨缺损修复材料.骨髓基质干细胞具有向骨及软骨细胞分化的潜能,适合骨软骨缺损修复.目的:观察同种异体脱钙骨基质复合自体骨髓基质干细胞修复兔关节软骨缺损的效果.方法:27只兔均建立骨软骨缺损模型,造模后随机分为3组:复合材料组钻孔植入复合自体骨髓基质干细胞培养8 d的脱钙骨基质块,单纯脱钙骨基质组钻孔单纯植入脱钙骨基质块,模型对照组钻孔后不植入任何材料.取材后对修复组织进行大体观察、组织学观察及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定,并参照Wakitani评分标准对修复组织进行评分.结果与结论:植入后12周,复合材料组修复组织呈透明软骨样,表面光滑平坦,与周围软骨及软骨下骨结合良好;单纯脱钙骨基质组有部分软骨样修复;而模型对照组仅有少量纤维性修复.植入后12周,复合材料组、单纯脱钙骨基质组修复组织Ⅱ型胶原免疫组化染色均呈阳性,修复细胞表达Ⅱ型胶原,为软骨细胞;模型对照组呈阴性表达.植入后4,8,12周,复合材料组修复效果评分均显著优于单纯脱钙骨基质组、模型对照组(P<0.01).说明自体骨髓基质干细胞复合同种异体脱钙骨基质支架材料修复兔全层关节软骨缺损的效果良好.
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去抗原牛松质骨支架复合骨形态发生蛋白2基因在骨缺损修复过程中的血管化反应
背景: 体外建的组织工程骨是细胞与材料的复合体,再血管化是组织工程骨植入体内后关系其能否充分发挥成骨作用,有效修复骨缺损的关键环节.目的: 观察以去抗原牛松质骨支架复合骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2, BMP-2)基因修复大段骨缺损过程中对血管化的影响.设计、时间及地点: 随机分组设计、对照动物实验,于2003-09/2004-12在吉林大学中日联谊医院中心实验室完成.材料: 选用清洁级新西兰大耳白兔60只.选取市售新鲜牛肱骨上端松质骨制备去抗原牛松质骨支架(Bovine Cancellous Bone, BCB).携带人BMP-2和β-半乳糖酐酶基因的重组腺病毒(Ad-BMP-2和Ad-Lacz)及重组人BMP-2(rh-BMP-2)由美国Dr. Oliver及吉林大学病理教研室高航博士馈赠.方法: 新西兰大耳白兔60只分离培养兔骨髓基质干细胞,经BMP-2腺病毒载体转染后复合BCB移植修复兔双上肢桡骨1.5cm的缺损.按随机数字表法分为5组,每组12只,植入经不同处理的人工骨,Ad-BMP-2转染细胞+BCB组,未转染细胞+rh-BMP-2+BCB组,Ad-Lacz转染细胞+BCB组,未转染细胞+BCB组,单纯BCB组.通过紧密缝合肌膜和筋膜固定移植骨.主要观察指标: 术后4,8,12周x射线检查观察骨缺损区的新骨形成情况,微血管墨汁灌注观察血管分布情况,透射电镜观察成骨细胞和血管生成情况,苏木精-伊红染色、爱辛蓝染色和VonKossa染色观察微血管与骨形成关系,血管内皮生长因子免疫组织化学染色测定染色灰度值、CD34免疫组织化学染色特性标记血管内皮细胞,进行微血管计数.结果: 纳入兔60只均进入结果分析.X射线检查和组织学观察显示AD-BMP-2转染细胞+BCB组和未转染细胞+rh-BMP-2+BCB组骨形成及血管生成情况优于其他3组.微血管墨汁灌注显示术后4周,组每一个骨小梁孔隙中有一支新形成的小血管,骨间血管的密度在周边区域较高,随着向移植骨中央呈向心性少.透射电镜观察,组术后4周,可见较多功能活跃的成骨细胞及新生血管芽;术后12周,成熟的板层骨形成,新生血管结完好.血管内皮生长因子表检测和微血管计数测定显示AD-BMP-2转染细胞+BCB组血管内皮生长因子相对含量明显高于其他各组,差有显著性意义(P<0.01).微血管计数明显高于其他各组,差有显著性意义(P<0.01).结论: BMP-2基因可通过上调血管内皮生长因子表,间接诱导移植骨血管化,比应用rh-BMP-2更有优势.
