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背景:因为软骨的自我愈合能力差,修复骨软骨缺损还存在挑战。组织工程与再生医学为骨软骨缺损的修复提供了另外一种途径。许多研究使用生物性或人工合成的支架材料促进种子细胞的粘附、增殖、分化。我们的研究应用了性能优良且具有自主知识产权的羟基丁酸和羟基辛酸共聚体(PHBHOx)为主体材料、Ⅰ型胶原为辅助材料,仿照关节的形态与结构,构建具有生物活性的三层(骨层/过渡层/软骨层)一体化支架,前期实验已经证实了PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架孔隙结构适宜、生物亲和性好,能够促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的粘附、增殖、分化。但是PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架复合BMSCs对关节负重区骨软骨缺损的修复效果如何还有待进一步研究。目的:研究PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架复合骨髓间充质干细胞对兔膝关节负重区骨软骨缺损修复的效果。方法:1.将PHBHOx、Ⅰ型胶原(10%)、一定粒径的Na Cl颗粒(软骨层孔径为150~220μm,中间层孔径为60~150μm,骨层孔径为220~450μm)按一定比例溶于三氯甲烷中,采用溶剂浇铸-颗粒沥滤技术依次制作三层一体化骨软骨支架;采用全骨髓贴壁培养法分离、培养BMSCs,三系分化法鉴定其生物学活性;将第3代BMSCs悬液(3×105cells/m L)滴注于PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架上,MTT法检测BMSCs在该支架上的增殖活性。2.将45只成年健康新西兰大白兔随机分为3组。所有实验动物右股骨内侧髁建立长度4.5mm、宽度3mm、深度4.5mm的锥形骨软骨缺损模型,膝关节安置铰链式外固定架。支架+细胞组于造模后植入支架-BMSCs复合物;单纯支架组于造模后植入PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架;对照组于造模后空置。3.各组分别于术后4周、8周、12周处死动物行大体观察及ICRS软骨修复大体评分、Micro-CT扫描+三维重建、HE染色、番红O染色及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,采用Wakitani软骨修复评分标准表进行组织学评分,对骨软骨缺损修复效果做出综合评估。结果:1.ICRS软骨修复大体评分:各时间点单纯支架组评分比对照组高(P<0.05),支架+细胞组评分明显高于其它两组(P<0.05)。2.Micro-CT扫描+三维重建显示:软骨下骨的修复是从缺损周围开始,向中心进行的,自术后4周至12周,各组软骨下骨缺损区的范围均逐渐减小;直到术后12周,对照组及单纯支架组软骨下骨缺损未完全修复,支架+细胞组软骨下骨缺损区骨重建较充分,并且结构与正常的骨小梁结构类似。3.组织学染色显示:直到术后12周时,对照组修复组织几乎完全是纤维组织;对于单纯支架组,术后12周时,骨重建不充分,修复的软骨为纤维软骨,骨软骨层界限不清;与单纯支架组及对照组相比,术后12周支架+细胞组骨重建较充分,潮线出现,修复软骨的软骨细胞形态及分布、糖胺多糖的表达更好,与正常软骨相似。4.II型胶原免疫组化染色显示:直到术后12周,对照组修复组织Ⅱ型胶原未表达;随着时间递增,单纯支架组和支架+细胞组Ⅱ型胶原表达增多,且各时间点支架+细胞组Ⅱ型胶原表达均比单纯支架组多;术后12周,支架+细胞组Ⅱ型胶原表达量接近正常。5.Wakitani软骨损伤修复组织学评分显示:随着时间递增,各组Wakitani评分均降低,但是对照组8周较4周Wakitani评分降低无明显差异(P>0.05);各时间点单纯支架组Wakitani评分比对照组低(P<0.05),支架+细胞组评分明显低于其它两组(P<0.05)。结论:PHBHOx/胶原一体化骨软骨支架对关节负重区骨软骨缺损的修复具有明确的促进作用,骨髓间充质干细胞的复合进一步促进了骨软骨缺损的修复。