成骨分化后的去分化BMSCs移植对前十字韧带重建腱骨界面骨形成的作用及机制

• 作者: 铁楷 蔡竞航 秦俊 肖浩 上官杨帆 陈廖斌
• 来源期刊: 中华骨科杂志
• 关键词: 细胞分化 细胞去分化 间质干细胞 前交叉韧带
• 年，卷（期）: 2022,（8）
• 所属期刊栏目: 基础与骨病
• 页码范围: 519-529
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.cn121113-20211224-00742

摘要

目的:观察成骨分化后的去分化骨髓间质干细胞（differentiation osteogenic bone marrow mesenchymal stem cells，De-BMSCs）移植对前十字韧带（anterior cruciate ligament，ACL）重建术后腱骨界面骨形成的促进作用，并探索De-BMSCs成骨分化效应增强的分子机制。方法:从家兔胫骨和股骨中提取BMSCs，经成骨诱导分化后用普通培养基进行去分化培养制备De-BMSCs，鉴定De-BMSCs的干细胞特性。建立家兔ACL重建模型，分为3组：腱骨界面注射海藻酸钠凝胶（对照组）；腱骨界面注射复合BMSCs海藻酸钠凝胶（BMSCs组）；腱骨界面注射复合De-BMSCs海藻酸钠凝胶（De-BMSCs组）。术后4周和12周取膝关节标本，进行组织学、影像学、生物力学检测，评估腱骨界面骨形成情况。De-BMSCs体外成骨诱导分化，给予活化T细胞核转录因子1（nuclear factor of activated T cells 1，NFATc1）RNA干扰处理，检测成骨分化标志基因及Nanog/NFATc1/Osterix信号通路的表达，明确De-BMSCs成骨分化效应增强的分子机制。结果:De-BMSCs可向成骨、成脂、成软骨分化，具有干细胞特性（均 P<0.05）。术后4周De-BMSCs组BV/TV值为0.36±0.01，较对照组0.24±0.03和BMSCs组0.30±0.02明显增加（ P<0.05），最大负荷（40.34±1.19）N和刚度（20.67±2.14）N/mm较对照组[（14.88±2.74）N，（8.67±2.19）N/mm]和BMSCs组[（26.31±1.76）N，（13.81±2.14）N/mm]明显升高（均 P<0.05）；术后12周De-BMSCs组BV/TV值0.47±0.02较对照组0.30 ± 0.02和BMSCs组0.35 ± 0.03明显增加（均 P<0.05），最大负荷（64.46±6.69）N和刚度（25.18±3.11）N/mm较对照组[（41.01±6.12）N，（11.59±2.54）N/mm]和BMSCs组[（48.21±4.12）N，（15.89±2.94）N/mm]明显升高（均 P<0.05）；De-BMSCs成骨分化过程中，Nanog的表达增加（ P<0.05），NFATc1的表达上升且其与Osterix的相互作用增强（ P<0.05），成骨分化标志基因COL1A、OCN、OPN的表达增加（均 P<0.05）。 结论:De-BMSCs移植可促进ACL重建后的腱骨界面骨形成，其作用机制可能是Nanog/NFATc1/Osterix信号通路介导了De-BMSCs成骨分化效应增强。