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CDMP1转基因间充质干细胞片修复兔软骨缺损
目的 探讨软骨源性形态发生蛋白-1(CDMP-1)转基因细胞片修复兔软骨缺损的能力.方法 腺病毒转染CDMP1基因至第4代兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)中,连续培养7~14 d后接种至温度敏感性培养皿中制备细胞片,real time PCR和Western blot法检测转基因细胞片的CDMP1及Ⅱ型胶原蛋白表达;用细胞片工程技术构建组织工程化细胞片并移植入兔甲状软骨缺损处修复软骨缺损.实验分:1)BMSCs细胞片组;2)转染As-CMV-eGFP细胞片组;3)转染As-CMV-hCDMP1-IRES-eGFP细胞片组.分别于术后4和8周检测工程化软骨的Ⅱ型胶原蛋白及蛋白多糖(GAG)表达.结果 检测到转基因细胞片中CDMP1的表达;所获得的工程化软骨免疫组化和阿利新蓝染色显示:A组Ⅱ型胶原蛋白和GAG表达阳性,B组和C组Ⅱ型胶原蛋白和GAG表达阴性(P<0.05).结论 CDMP转基因细胞片具有较好的软骨分化活性,可有效地修复兔喉软骨缺损.
关键词: 细胞片 软骨源性形态发生蛋白-1 骨髓间充质干细胞片 腺病毒转染 软骨组织工程 -
以转染CDMP1基因的BMSCs修复软骨缺损
目的 探讨CDMP1基因转染的骨髓间充质干细胞(BMSCs)负载于聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)支架上修复喉软骨缺损的能力,并对其修复效果做出初步评估.方法 用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和免疫印迹法(Western blot)检测hCDMP1 mRNA和蛋白的表达;用免疫组织化学方法检测Ⅱ型胶原蛋白(Col Ⅱ)以及糖胺聚糖(GAG)的表达;将转染前后的细胞支架培养体系移植入兔甲状软骨全层缺损处,从大体、组织学方面观察其对软骨缺损的修复作用.结果 腺病毒感染方法可以将外源hCDMP1基因成功转入BMSCs,并使其获得稳定表达;和对照组比较,转染hCDMP1基因的BMSCs分泌ColⅡ、GAG等软骨特异性基质的能力增强,有促进软骨分化趋势;转染细胞支架复合物可更加有效地修复喉软骨缺损.结论 转染hCDMP1基因的BMSCs/PLGA三维生物支架复合物移植动物体内可修复喉软骨缺损.
关键词: 软骨组织工程 软骨源性形态发生蛋白1 骨髓间充质干细胞 腺病毒转染 -
力学刺激对体外软骨细胞的生长与重构影响研究进展
物体处于外力和内部相互作用力构成的复杂力学系统中。力学刺激通过影响细胞内基因表达和蛋白的合成来调节细胞功能,进而调节生物体细胞的分化和生长发育。机体组织中,骨组织容易受周围力学环境变化的影响。体外研究中,软骨细胞容易培养,分化快,容易观察,是生物力学与组织分化关系研究的理想材料。研究表明,周围力学与软骨细胞的形态结构、分化和增殖及改建都有相关性。通过模拟体内软骨组织生长所处微环境动力学特征,构建软骨组织工程的培养系统和培养方法,为体外的软骨细胞生长提供理想的体外培养的力学环境,促进软骨组织生物力学特性的改善,是软骨组织研究与发展的新方向[1]。软骨组织对生物力学的适应性保证了口腔组织的生长发育和正常的生理活动,力学因素对软骨细胞改建的影响对口腔医学的正畸、修复、外科治疗等具有重要的指导意义,对口腔来源的各类软骨细胞培养体系施加力学干预以研究其改建及调控机制。
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压应变作用下组织工程软骨的构建
在压应变作用下构建组织工程化软骨.以大鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)为种子细胞,以壳聚糖海绵为支架材料.利用压应变加载装置对细胞-壳聚糖海绵支架材料的复合物进行体外动态加载,7d后植入大鼠背部皮下,免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原蛋白的分泌,甲苯胺蓝染色检测酸性糖胺多糖的分泌;利用材料试验机对组织块进行生物力学性能检测,从弹性模量方面对比工程化软骨与正常软骨的差异.在大小为1%、频率为1Hz的压应变条件下,构建的组织工程化软骨经体内移植后,分泌软骨基质Ⅱ型胶原及酸性糖胺多糖,其弹性模量较植入前显著增强.在压应变作用下,细胞复合壳聚糖支架材料可以形成初级的组织工程化软骨.
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脂肪干细胞在软骨组织工程中的研究进展
近年来脂肪干细胞(ADSC)的成软骨潜能备受瞩目,其作为种子细胞在软骨组织工程应用方面前景广阔,然而目前并没有一种高效的诱导方法被世界公认.外源性生长因子、基因修饰、共培养、生长因子与共培养联合、支架材料等多种手段均可诱导ADSC向软骨细胞方向分化,但各方法的优劣,诱导分化时的信号通路及新生软骨的性状并未见详细的分析和讨论.文中介绍了以上多种诱导方法的研究现状及问题,并讨论了化学因素、供体年龄、组织获取部位等对其的影响,以期为ADSC的临床应用提供一定的理论参考.
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胰岛素样生长因子Ⅰ与转化生长因子β2对兔软骨细胞立体三维培养的作用
目的检测胰岛素样生长因子Ⅰ( IGF-Ⅰ)、转化生长因子β2( TGF-β2)单独及联合应用对立体培养软骨细胞增殖速度、细胞形态和表型、黏多糖含量及Ⅱ型胶原含量的影响。方法取兔第二代软骨细胞于藻酸钙凝珠中,分别加入IGF-Ⅰ、TGF-β2及IGF-Ⅰ+TGF F-β2进行立体培养。 HE、甲苯胺蓝染色测软骨细胞形态、胞外基质变化;阿尔新蓝法测黏多糖;免疫组化法测Ⅱ型胶原及表型;Woessner法测Ⅱ型胶原含量。结果细胞形态及表型的维持、增殖速度、黏多糖及Ⅱ型胶原含量, IGF-Ⅰ+TGF-β2组明显优于其他组,各组间差异均具有统计学意义( P<0.05)。结论 IGF-Ⅰ与TGF-β2联合应用起协同作用,能够显著促进黏多糖及Ⅱ型胶原的分泌,促进软骨细胞外基质分泌及软骨细胞形态及表型的维持。
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关节软骨组织工程研究进展
组织工程技术为损伤关节软骨的修复提供了全新的治疗方法.本文就关节软骨组织工程的种子细胞、生长因子、细胞外基质支架及修复关节软骨缺损的研究进展作一综述.
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不同力学刺激对软骨基质代谢的影响
软骨基质的代谢反应可以显著地影响关节软骨的生物力学功能.力学刺激导致问质金属蛋白酶、金属蛋白酶组织抑制剂及软骨聚集蛋白聚糖酶之间的失衡,研究力学刺激对软骨基质代谢的影响不仅有利于阐明生物力学因素在骨性关节炎发病机制中的作用,而且为软骨组织工程中相关力学因素的研究提供了新的思路与技术方法,为终利用组织工程治疗软骨损伤提供相关理论依据.笔者就力学刺激对软骨基质代谢的影响作一综述.
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骨髓间充质干细胞软骨分化生物学的影响因素
间充质干细胞(MSCs)因具有在适宜的体内或体外条件下分化形成软骨组织的潜能,且易于从骨髓中分离和体外大量扩增纯化,便于自体移植,故被认为是软骨组织工程有希望的种子细胞来源之一[1].然而,MSCs在体外培养条件下软骨表型的分化却是一个受多种因素限制的复杂过程.目前其调控机制仍不是很清楚.已知局部环境是影响MSCs向软骨细胞转化的重要因素,低氧张力、高细胞密度、局部应用生长因子等均有利于MSCs分化为软骨细胞.
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用于软骨缺损修复的壳聚糖水凝胶降解性能的表征
背景:壳聚糖水凝胶修复软骨缺损生物相容性好,但目前尚不明确壳聚糖水凝胶在软骨缺损修复过程中的降解性能变化.目的:探讨壳聚糖水凝胶在软骨缺损修复过程中的降解性能变化.方法:采用羟乙基脱乙酰壳多糖(glycol chitosan,GC)与二醛基聚乙二醇(OHC-PEG-CHO)通过席夫碱反应交联,形成可注射水凝胶.考察不同浓度的水凝胶(GC/OHC-PEG-CHO:2 wt%/2 wt%和2 wt%/1 wt%)在体外降解中的pH值、质量和体积变化.结果:水凝胶在降解过程中,pH值基本维持在7左右;水凝胶(GC/OHC-PEG-CHO:2 wt%/1 wt%)在6周时全部降解,而水凝胶(GC/OHC-PEG-CHO:2 wt%/2 wt%)在8周时质量为初始质量的44.30%±5.51%,体积为初始体积的50.64%±9.81%,该降解速度与软骨修复速率一致.选取水凝胶(GC/OHC-PEG-CHO:2 wt%/2 wt%)植入新西兰大白兔皮下,组织学切片分析结果表明,3周时水凝胶明显变小,但无明显的炎症反应.结论:初步降解实验表明GC/OHC-PEG-CHO水凝胶可用于软骨缺损修复.
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关节软骨组织工程的现状和趋势
关节软骨缺损修复是骨科一个重要课题,随着细胞培养技术和生物材料的不断提高,采用关节软骨组织工程的方法,可以在体外成功地培养出关节软骨组织,并在动物实验中可修复关节软骨.现将近年来关节软骨组织工程的研究现状和进展作一综述.
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骨髓间充质干细胞在β3转化生长因子联合胰岛素样生长因子-1定向诱导下的软骨组织工程
目的 探讨β3转化生长因子(TGF-β3)在诱导骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)向软骨细胞分化中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的作用以及在软骨组织工程中的应用. 方法 在体外用TGF-β3或(和)IGF-1诱导藻酸钠微球巾的MSCs向软骨细胞定向分化,免疫组织化学、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖(aggrecan)的表达,Western印迹法检测Sox9蛋白的表达,激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察该软骨细胞在壳聚糖支架上的生长.结果 TGF-β3能诱导藻酸钠微球中的MSCs表达软骨特异性的Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9,IGF-1能显著性地增强这种作用(P<0.05).Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9之间的相关系数分别为0.95和0.91.诱导的软骨细胞能在壳聚糖支架上黏附、迁徙、增殖.结论在TGF-β3诱导MSCs分化成软骨细胞地过程中,IGF-1可能通过促进Sox9的表达起到协同作用.诱导分化后的软骨细胞与壳聚糖复合支架表现出良好的组织相容性.
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149 软骨细胞培养及其调控因素研究进展
软骨细胞培养是软骨组织工程的第一环节,掌握软骨细胞培养及调控技术对软骨组织工程具有重要意义。本文就软骨细胞的分离培养、生物学特性及生长因子、血小板上清液、甲状腺激素等因素对软骨细胞的影响作一简介。
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组织工程与喉气管软骨缺损的修复和重建
因疾病或外伤引起的喉气管软骨缺损的理想修复与重建仍是耳鼻咽喉科医师面临的一大难题.组织工程的发展为寻找一种理想的喉气管软骨缺损修复材料带来了希望.本文就组织工程的基本方法、喉气管软骨缺损修复与重建材料和方法的演变及组织工程在喉气管缺损与重建中的研究现状作一概述.以期对喉气管软骨组织工程的研究提供一些有益资料.
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基于间充质干细胞的组织工程软骨表型稳定性的研究进展
关节软骨属于透明软骨,由于其缺乏血管神经,自我修复能力差,目前临床上针对其损伤或病变的临床治疗方案并不能达到理想的修复效果.组织工程技术为关节软骨再生提供了新的方法,间充质干细胞(mes-enchymal stem cell,MSC)作为重要的种子细胞之一,但目前仍存在由MSC分化而来的软骨组织表型不稳定,出现肥大、骨化的问题,制约了其应用.本文对基于MSC的组织工程软骨的组织表型稳定性研究进展进行综述.
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关节软骨细胞-几丁糖凝胶再造软骨的体外研究
我们应用几丁糖凝胶作为软骨细胞支架载体,观察其在体外长期培养下形成软骨的能力,从而探索几丁糖凝胶作为软骨组织工程三维支架材料的可行性.
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体外培养下压力对下颌髁突软骨细胞基质中胶原合成的影响
我们通过观察不同压力条件下体外培养的下颌髁突软骨细胞基质中胶原含量的变化情况,探讨不同压力对软骨细胞体外合成胶原的影响,为寻找软骨组织工程种子细胞体外培养的适宜生物力学条件提供参考.
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模拟微重力对改良纤维蛋白胶软骨细胞复合物培养的影响
目的:研究模拟微重力条件对体外构建工程化软骨的影响.方法:将兔软骨细胞种植到经抑肽酶和氨甲环酸改良的纤维蛋白胶支架材料上;设旋转培养组和静态对照组,体外培养3周,对复合物进行组织学观察和生化指标检测.结果:采用改良支架的复合物经体外培养3周,软骨基本保持了原有塑形;相对于静态培养组,旋转培养组DNA、GAG的合成量增加,并在第3周出现显著性差异.结论:经过改良的纤维蛋白胶支架能较长时间支持体外软骨组织的形成;旋转培养仪提供的模拟微重力环境可提高工程化软骨的质量,为实现关节软骨损伤的修复提供有效途径.
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细胞膜片技术在软骨组织工程中的研究进展
细胞膜片技术保留了大量自体细胞分泌的细胞外基质,为细胞的增殖和分化提供与体内极度相似的微环境,通过获取完整的膜片而用于修复软骨缺损.同传统的软骨缺损修复方法相比,细胞膜片技术展现了巨大的临床应用潜力,目前细胞膜片技术已经用于临床眼角膜和食道缺损的修复.近年来,对于脱细胞基质膜片和静电纺丝膜片的研究也日益增多,脱细胞基质膜片克服了传统的脱细胞组织块的缺点,有利于细胞的迁移增殖和分化,而且具有免疫耐受的特点.静电纺丝膜片具有纳米结构,类似于天然的软骨细胞外基质,机械特性好,易于操作,利于物质的交换.现阶段,应用膜片技术修复软骨缺损还主要处于实验研究中,临床应用的报道还很少,其中膜片技术还面临着一些不可忽视的问题需要解决.随着生物医学和材料学的发展,未来还需应用更多的创新技术成果不断改进膜片技术,以期早日用于临床软骨缺损的修复.
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C型利钠利尿肽基因转染对骨髓间充质干细胞成软骨分化的影响
目的 研究C型利钠利尿肽(C-type natriuretic peptide,CNP)基因转染对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成软骨分化能力的影响,为实现高质量基于间充质干细胞的组织工程软骨构建奠定基础.方法 采用全骨髓培养法分离SD大鼠BMSCs并进行传代培养及多向分化能力鉴定.将已构建的含有人CNP基因和增强型绿色荧光蛋白(eGFP)基因的重组腺病毒(Ad-NPPC-eGFP)按照特定转染复数(multiplicity of infection,MOI)转染BMSCs,通过流式细胞仪检测转染效率,Real-time PCR检测转染后CNP mRNA表达情况,MTT实验检测转染后对细胞增殖的影响,阿尔新蓝染色检测转染后BMSCs体外诱导14 d及21 d时成软骨情况.结果 成功获取了大鼠BMSCs,成脂、成骨分化诱导结果表明其具有较好的多向分化能力.腺病毒转染后细胞状态良好,转染效率较高,且未对细胞增殖产生显著影响(P>0.05),转染后BMSCs CNP mRNA高表达(P<0.05),体外成软骨能力强于未转染CNP基因组(P<0.05).结论 含有CNP基因的重组腺病毒可在SD大鼠BMSCs中稳定表达,并表现出较好的体外诱导成软骨能力.