复合骨髓间质干细胞和BMP-2的HA/ZrO2泡沫陶瓷修复猕猴腰椎椎体缺损

• 作者: 全仁夫 吕龙宝 徐彩银 杜伟斌 王拓 王栋 贾高永 邵荣学 韦习成
• 来源期刊: 中华骨科杂志
• 关键词: 明胶 壳聚糖 水凝胶 骨形态发生蛋白质2 间质干细胞 陶瓷制品 组织工程
• 年，卷（期）: 2016,（19）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 1243-1253
• 页数: 11页
• 字数: 8654字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-2352.2016.19.005

摘要

目的 探讨BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合骨髓间质干细胞种植于HA/ZrO2泡沫陶瓷构建的组织工程骨修复猕猴腰椎椎体缺损的疗效.方法 将BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统和第3代猕猴骨髓间质干细胞加载于HA/ZrO2泡沫陶瓷,构建组织工程骨,观察其形态特征.制作猕猴L4或L5椎体缺损模型24个,分别植入组织工程骨(n=10)、泡沫陶瓷(n=10)、自体髂骨(n=4).术后8周、16周观察腰椎脊柱X线、Micro-CT扫描及组织形态学表现,术后16周行相应节段的生物力学测试.通过RT-PCR和Western Blot检测组织工程骨组和泡沫陶瓷组的Ⅰ型胶原、骨钙素、骨桥蛋白、碱性磷酸酶、碱性成纤维细胞生长因子及血管内皮生长因子的表达.结果 扫描电镜下BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶均匀分布于材料及孔隙处,在HA/ZrO2泡沫材料的孔内可见被水凝胶包裹的骨髓间质干细胞;HE染色可见材料表面均匀分布散在的骨髓间质干细胞;BrdU染色观察到黏附于材料表面的细胞生长正常.不同时点的X线、Micro-CT扫描及组织形态学观察显示组织工程骨组材料内部新生骨量较泡沫陶瓷组明显增多;生物力学测试结果显示泡沫陶瓷组的最大载荷和弹性模量低于其他各组,组织工程骨组与自体髂骨组的极限抗压强度和最大吸收能量均高于泡沫陶瓷组(P＜ 0.05).组织工程骨组Ⅰ型胶原(1.682±0.031)、骨钙素(1.04±0.032)、骨桥蛋白(1.01±0.026)、碱性磷酸酶(1.24±0.023)、碱性成纤维细胞生长因子(3.67±0.018)及血管内皮生长因子(2.36±0.003)基因相对表达量均高于泡沫陶瓷组(分别为1.01±0.012、0.56±0.018、0.42±0.012、0.98±0.036、1.04±0.048、0.62±0.024,P＜0.05).Western Blot检测结果与PCR一致.结论 BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合第3代骨髓间质干细胞种植于HA/ZrO2泡沫陶瓷构建的组织工程骨能有效修复猕猴椎体缺损,在影像学及组织学表现、成骨相关蛋白检测和生物力学测试方面可达到与自体骨相似的骨替代作用.