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自体骨髓间充质干细胞移植修复兔膝关节软骨缺损的实验研究

【摘要】:背景与目的 关节软骨损伤后,软骨组织几乎没有修复能力。临床上亦缺乏有效的治疗方法。由于关节软骨在关节功能中的重要作用,因而关节软骨缺损的修复问题一直是关节外科领域的热点课题。近十年来,组织工程技术的迅速发展,为关节软骨缺损修复带来新的飞跃,其基本原理是将种子细胞分离,吸附于可吸收载体上形成细胞-载体复合体,移植到关节软骨缺损处,随着载体的吸收,细胞增殖而形成新的软骨组织,从而达到修复重建的目的。由于软骨细胞以及骨和软骨膜中的间充质干细胞来源有限,二次手术创伤大,医疗费用高,移植细胞不易成活等不利因素使得软骨细胞以及骨和软骨膜中的间充质干细胞作为种子细胞而受到限制。本试验研究的目的在于寻找一种较好的、来源广泛并且丰富的种子细胞,用于软骨组织工程修复关节软骨的损伤。应用骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)作为种子细胞是软骨组织工程修复关节软骨损伤较理想的选择。 材料与方法 中国家兔15只,体重2.0~2.5kg,年龄不限,平均18月龄,雌雄不限。分别于双侧胫骨髁和双侧髂骨嵴抽取实验动物骨髓5~6ml,分离出单个 郑州大学2004届研究生毕业论文(摘要)自体骨髓MSCs移植修复兔膝关节软骨缺损的实验研究 核细胞进行体外培养和扩增,得到骨髓MSCs悬浊液;实验组收集第2或 第3代传代细胞,进行细胞计数,洗涤离心,在沉淀(即细胞)上加入由牛跟 腔制备的I型胶原凝胶液,混匀,使最终细胞密度为2 xl护个细胞/m1,将混 合物在培养箱孵育10分钟使骨髓间充质干细胞一I型胶原凝胶复合体胶化。 细胞凝胶在2小时内植入兔膝关节软骨缺损内。同只实验兔双膝关节股骨 膜面钻孔,钻孔直径4.omm,深度3一4rorD,至髓腔出血,造成全层软骨及 软骨下骨质全部缺损。右侧为实验组,给予骨髓MSCs一胶原凝胶复合体移 植;左侧为对照组,单纯给予胶原凝胶移植。实验动物术后放入铁笼中 自由活动。全部试验动物于4、8、12周各取5例标本进行大体观察和组织 形态学观察,并对修复软骨组织的细胞形态、基质染色、表面光滑度、软 骨厚度及与周围组织整合情况进行评分。 结果 1.骨髓间充质干细胞易获得。体外培养第1一3代增殖迅速,生长稳定, 细胞活性良好。 2.大体标本:骨髓间充质干细胞一胶原凝胶移植后4周,软骨缺损被 透明、光滑的类软骨组织填充,移植物边缘与周围正常软骨界线不 明显。8周时移植组织边界难以区分,表面光滑,但透明度略下降。 12周时透明度继续下降。对照组缺损区12周仍明显存在,缺损区 纤维结缔组织不全修复。 3.组织学观察:实验组移植4周后新生的类软骨组织填充于软骨缺损 区,甲苯胺蓝异染性明显,8周时修复组织逐渐塑形,12周后修复 组织形成类似正常的软骨结构;对照组关节软骨缺损在各阶段无类 软骨组织修复,12周后关节软骨缺损区仍被纤维结缔组织填充,甲 苯胺蓝异染性阴性。统计数据表明实验组移植4周时分数最低,实 验组在各阶段均优于对照组(p0.01)。 结论 1.骨髓间充质干细胞(MSCs)来源丰富、安全,是软骨组织工程的 理想种子细胞; 2.骨髓间充质干细胞(MSCs)移植修复关节软骨缺损效果明显优于 郑州大学20()4届研究生毕业论文(摘要)自体骨髓MSCs移植修复兔膝关节软骨缺损的实验研究 照组单纯胶原凝胶移植; 3.三大因素促使移植骨髓间充质干细胞(MSCs)形成软骨组织,即: 缺血缺氧的生理环境;保护性持续摩擦应力作用下的力学环境; 多种软骨生长因子相互协同作用; 4.胶原凝胶良好的生物学特性,是软骨组织工程理想的细胞载体, 在软骨组织工程中有极大的应用价值; 5.采用骨髓间充质干细胞(MSCs)作为种子细胞、以胶原凝胶为载 体的软骨组织工程,是修复关节软骨损伤的一个较好工具;

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