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研究背景:股骨头坏死(ONFH)主要由股骨头的缺血引起。而激素性ONFH除了股骨头血供的破坏,还涉及间充质干细胞(MSCs)和内皮祖细胞(EPCs)数量的减少、成骨/血管功能的下降,以及MSCs成脂分化能力的增强。因此,实现股骨头内理想的成骨、成脂和成血管分化是治疗激素性ONFH的关键。已有的临床策略在治疗激素性ONFH上所起的作用十分有限。而组织工程与干细胞移植目前成为治疗激素性ONFH的新方向。已知MSCs和EPCs联合移植在治疗骨缺损方面明显优于单细胞移植,本研究假设联合移植MSCs和EPCs能同样有效促进激素性ONFH的修复。研究目的:以BMSCs和EPCs为种子细胞,以羧甲基壳聚糖/海藻酸钠(CMC/ALG)为载细胞支架,构建CMC/ALG/BMSCs/EPCs的复合移植物。探究其对激素性ONFH的治疗效果。研究方法:1.BMSCs和EPCs的分离、培养及鉴定采用梯度密度离心法分离出BMSCs和EPCs。通过碱性磷酸酶(ALP)、茜素红S和油红O染色鉴定BMSCs功能。通过小管形成和脂质小滴吞噬实验鉴定EPCs功能。通过流式细胞术检测BMSCs和EPCs的表型。2.BMSCs和EPCs共培养对成骨、成脂和成血管分化的影响构建BMSCs/EPCs直接接触共培养体系。利用ALP染色、ALP活性实验和RT-PCR进行共培养体系成骨分化检测;利用油红O染色、油红O定量实验和RT-PCR进行成脂分化检测;利用小管形成实验和RT-PCR进行成血管分化检测。3.CMC/ALG支架材料的构建及细胞相容性检测通过冷冻-干燥法构建CMC/ALG支架材料。通过扫描电镜(SEM)分析材料的结构。利用CCK-8检测该支架材料的细胞毒性。通过细胞荧光标记检测材料的细胞黏附性及血管化。利用ELISA检测BMSCs/EPCs在三维培养环境中的成骨、成血管因子的分泌情况。4.激素性ONFH模型的构建及复合移植物的植入利用甲基强的松龙+脂多糖注射法构建兔激素性ONFH模型,并通过MRI、Micro-CT和H&E染色对坏死股骨头进行检测。在髓芯减压基础上,将CMC/ALG/BMSCs/EPCs移植到坏死股骨头内。5.影像学和组织学检测骨修复通过Micro-CT检测骨修复情况;通过H&E染色观察股骨头内空骨陷窝百分比;通过OCN、Adiponectin、CD31免疫组化检测成骨、成脂和成血管情况。研究结果:1.分离培养的BMSCs能够向成骨、成脂诱导分化,并表达MSCs表型分子;EPCs能够向成血管诱导分化,并表达内皮相关表型分子。2.BMSCs和EPCs体外直接接触共培养能够促进细胞成骨分化、成血管分化,并抑制成脂分化。3.CMC/ALG支架材料无细胞毒性,利于BMSCs/EPCs黏附、存活、成骨及成血管分化。4.CMC/ALG/BMSCs/EPCs复合移植物可通过促进成骨、成血管和减少成脂促进激素性ONFH的修复。结论:BMSCs和EPCs体外直接接触共培养能够有效促进成骨和成血管分化并抑制成脂分化;联合移植BMSCs和EPCs能够通过促进骨和血管再生并减少脂形成而促进激素性ONFH的修复。