骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)假體周圍骨缺損及對假體界面骨整合的影響

1、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)假體四周骨缺損及對假體界面骨整合的影響【摘要】不雅察骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)假體四周骨缺損及對假體界面骨整合的影響。要領(lǐng)取新西蘭明白兔15只。將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞疏散、擴(kuò)增、骨向誘導(dǎo)，體外與珊瑚羥基磷灰石復(fù)合構(gòu)建構(gòu)造工程骨。將動物雙側(cè)股骨髁制作0.61.2的骨缺損，別離植入鈦合金植入體，左側(cè)植入體四周骨缺損充填構(gòu)造工程骨，右側(cè)植入體四周僅充填珊瑚羥基磷灰石為比較組。于術(shù)后4周、8周和12周別離行X線查抄、掃描電鏡、能譜闡發(fā)及脫鈣骨構(gòu)造學(xué)不雅察。效果X線查抄示，實(shí)行組術(shù)后4周缺損區(qū)內(nèi)可見部門骨痂形成，與四周骨質(zhì)分界清楚；8周可見大量模糊高密度骨痂影；12周缺損區(qū)已根本被高密度骨痂所

2、填滿，與四周骨質(zhì)間分界變模糊。比較組4周、8周無顯著改變，12周僅邊沿有少量的骨痂形成；X射線能譜闡發(fā)示，差異時(shí)間點(diǎn)實(shí)行組較比較組內(nèi)a、P的百分含量增高P0.05，隨著時(shí)間的變革兩組a、P百分含量都呈增高的趨勢。實(shí)行組鈣/磷比值隨時(shí)間變革有漸漸升高的趨勢，8周時(shí)達(dá)岑嶺，隨后又低落。構(gòu)造學(xué)效果示實(shí)行組術(shù)后12周可見顯著的新骨形成，但仍可見到未汲取的羥基磷灰石顆粒。比較組各時(shí)間點(diǎn)均未見骨長入。結(jié)論骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞骨性誘導(dǎo)后復(fù)合珊瑚羥基磷灰石構(gòu)建構(gòu)造工程骨可修復(fù)假體四周骨缺損，促進(jìn)假體骨界面骨整合。【關(guān)鍵詞】骨整合構(gòu)造工程骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞珊瑚羥基磷灰石人工樞紐Keyrds：steintegratin

3、;tissueengineering;bnearrstralsteell;ralhydrxyapatiteerai;arthrplasty人工樞紐置換技能被以為是20世紀(jì)骨科最樂成的治療要領(lǐng)之一。人工假體的出現(xiàn)辦理了很多從前不克不及實(shí)現(xiàn)的困難，但其也不是毫無瑕疵的，如熏染、松動等，此中假體無菌性松動是導(dǎo)致人工樞紐置換術(shù)后中遠(yuǎn)期失敗的重要緣故原由。大量的闡發(fā)研究表白假體-骨構(gòu)造界面微動磨損是導(dǎo)致人工樞紐松動的一個重要因素。文獻(xiàn)陳訴假體質(zhì)料、外貌特性及四周微環(huán)境等均可影響生物性假體四周骨長入。本文應(yīng)用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bnearrstralsteell，Ss)骨向誘導(dǎo)后復(fù)合珊瑚羥基磷灰石構(gòu)建構(gòu)造工

4、程骨修復(fù)假體四周骨缺損，不雅察骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞對假體骨界面骨整合的影響。1質(zhì)料與要領(lǐng)1.1實(shí)行動物57月齡康健干凈級新西蘭明白兔(濟(jì)南軍區(qū)總病院動物中央，編號：SKX204057)15只，5個月月齡，體重2.52.9kg，牝牡不限，分籠、顆粒干飼料喂養(yǎng)。飲用自來水。1.2質(zhì)料珊瑚羥基磷灰石為顆粒狀5P10R直徑14，孔徑巨細(xì)400500，清閑率30%70%，由北京意華健科貿(mào)提供。鈦合金植入體為Ti-6Al-4V，直徑3,由北京百慕高科股份提供。1.3要領(lǐng)無菌條件下于兔股骨大轉(zhuǎn)子下穿刺，抽取骨髓約5l后遲鈍注入含10l淋巴細(xì)胞疏散液的離心管中；2500r/in離心15in,汲取界面層細(xì)胞,用D-

5、Hanks平衡鹽溶液洗2次,2500r/in離心10in；將細(xì)胞懸液按4105/L接種于75l造就瓶內(nèi),按貼壁挑選法疏散骨髓Ss。7d后細(xì)胞生長狀態(tài)精良，已鋪滿瓶底的50%后按13比例傳代。取第4代骨髓Ss將底子造就液調(diào)換為成骨誘導(dǎo)造就液10-8l/L地塞米松+10l/L甘油磷酸鈉+50g/L維生素，pH7.30。置37、5%2、飽和濕度孵箱中造就。每3d換1次液。第12d行ALP染色、茜素紅染色及I型膠原免疫組化染色，斷定成骨細(xì)胞。將骨髓Ss密度調(diào)解到106/l，先加100l成骨誘導(dǎo)造就液于24孔造就板底，放入珊瑚羥基磷灰石顆粒，向質(zhì)料外貌加100l成骨細(xì)胞懸液，安排37、5%2、飽和濕度孵

6、箱中造就2h，翻轉(zhuǎn)后另一面再加100l成骨細(xì)胞懸液，造就2h，參加成骨誘導(dǎo)造就液蓋過質(zhì)料，安排37、5%2、飽和濕度孵箱中孵育，越日調(diào)換成骨誘導(dǎo)造就液，孵育1周。1.4不雅察指標(biāo)1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)闡發(fā)：全部數(shù)據(jù)以x-s表現(xiàn)，比較組與實(shí)行組的組間T查驗(yàn)，接納SPSS12.0統(tǒng)計(jì)軟件舉行數(shù)據(jù)處置懲罰。2效果2.1一樣平常不雅察術(shù)后7d動物可自由運(yùn)動，未出現(xiàn)暗語紅腫、滲血滲液等環(huán)境，進(jìn)食正常。2.2X線不雅察實(shí)行組術(shù)后4周缺損區(qū)內(nèi)可見部門骨痂形成，與四周骨質(zhì)分界清楚；8周可見大量模糊高密度骨痂影；12周缺損區(qū)已根本被高密度骨痂所填滿，與四周骨質(zhì)間分界變模糊，部門羥基磷灰石顆粒影消散，植入體位置精良，無脫落

7、圖1。比較組4周、8周無顯著改變，12周僅邊沿有少量的骨痂形成。圖1術(shù)后12周實(shí)行側(cè)(左側(cè))成骨密度勻稱，可見骨小梁形成，植入體位置好，比較側(cè)(右側(cè))成骨不勻稱，無骨小梁圖2掃描電鏡1500術(shù)后12周實(shí)行組植入體外貌清閑內(nèi)充填大量類骨質(zhì)圖312周構(gòu)造學(xué)為成熟的骨構(gòu)造HE染色，102.3掃描電鏡：實(shí)行組術(shù)后4周植入體外貌孔隙內(nèi)少量骨基質(zhì)沉積。812周可見顯著的無定型的骨基質(zhì)沉積圖2。比較組各時(shí)間點(diǎn)植入體外貌孔隙內(nèi)，未見骨基質(zhì)沉積。2.4能譜闡發(fā)差異時(shí)間點(diǎn)實(shí)行組較比較組內(nèi)鈣元素和磷元素的百分含量高，有明顯性差異P0.05；隨著時(shí)間的延伸實(shí)行組和比較組內(nèi)鈣、磷元素百分含量都呈增大趨勢，12周時(shí)鈣磷元

8、素百分含量雖較8周時(shí)有所增長，但差異無明顯性P0.05；實(shí)行組內(nèi)鈣/磷比值隨時(shí)間變革有漸漸增大趨勢，8周時(shí)達(dá)岑嶺，12周較8周時(shí)有所低落；比較組內(nèi)鈣磷比值亦出現(xiàn)增大趨勢，12周時(shí)仍無減小趨勢；比較組和實(shí)行組界面均含有大量、元素表1。表1植入體外貌骨構(gòu)造a、Pt%與a/P比值(xsn=5組別時(shí)間aPa/P實(shí)行組4周2.5構(gòu)造學(xué)效果術(shù)后4周實(shí)行組植入?yún)^(qū)內(nèi)可見少許的新生骨構(gòu)造形成,中央部位亦有大量成骨細(xì)胞生長。術(shù)后8周實(shí)行組在植入?yún)^(qū)內(nèi)可見支架質(zhì)料部門汲取,遺留空間被新生骨構(gòu)造代替,骨缺損根本得到修復(fù)，部門地區(qū)新骨漸漸改建成熟,在質(zhì)料孔隙內(nèi)出現(xiàn)板層骨樣構(gòu)造,。術(shù)后12周可見顯著編織骨、板層骨及骨小梁形

9、成，但仍可見到未汲取的羥基磷灰石顆粒圖3。比較組各時(shí)間點(diǎn)均未見骨長入，缺損區(qū)仍為羥基磷灰石顆粒，僅邊沿有少量新生骨構(gòu)造。3討論假體-骨界面結(jié)合方法有兩種學(xué)說,即骨整合及纖維性骨結(jié)合。骨整合為正常的改建骨和假體之間看不見軟構(gòu)造，假體與骨構(gòu)造直接打仗，其蒙受的負(fù)荷能通過這種直接打仗，連續(xù)不竭地通報(bào)并疏散到骨構(gòu)造中1。骨整合是成骨細(xì)胞起首在植入體外貌黏附、叢集，然后在假體外貌排泄骨基質(zhì)，啟動植入體外貌上的新骨直接天生，新骨從假體外貌漸漸向骨創(chuàng)面生長、延伸。假體-骨界面骨整合被以為是人工樞紐置換術(shù)后的抱負(fù)狀態(tài)。影響骨整合的因素有假體質(zhì)料方案、結(jié)實(shí)方法、手術(shù)技能、局部血運(yùn)、假體四周骨構(gòu)造生物活性、細(xì)胞因

10、子、激素、藥物、微量元素等等。為了增長質(zhì)料與骨構(gòu)造之間的結(jié)協(xié)力，增長質(zhì)料外貌成骨細(xì)胞的黏附、遷徙及分化，促進(jìn)骨整合要擁有二種：一是對假體質(zhì)料舉行必然的外貌修飾，如噴沙、酸蝕、激光處置懲罰、電火花加工、離子濺射技能、體外貌預(yù)濕等要領(lǐng)。生物質(zhì)料外貌生物活性物質(zhì)涂層如羥基磷灰石，其作用機(jī)理是：可以改變原植入體的外貌布局，加強(qiáng)植入體與骨的機(jī)器性結(jié)合；可以引導(dǎo)骨生長，加快骨沉積于植入體外貌，收縮結(jié)適時(shí)間；可以制止植入體金屬離子開釋；涂層進(jìn)步改變植入體的機(jī)器強(qiáng)度，改進(jìn)植入體的彈性模量。另一種要領(lǐng)是改變假體四周骨代謝，促進(jìn)骨基質(zhì)的形成。Lan等2研究證明rhBP-2在rhbFGF和rhIGF-I的協(xié)同作用下

11、可顯著進(jìn)步植入體四周骨整合的速率。王巖等3陳訴rhBP-2可促進(jìn)早期骨-假體界面的骨長入。薛恩興等4陳訴接種自體骨髓細(xì)胞可加強(qiáng)涂碳灰石多孔鈦植入物的骨整合。李亞非等5陳訴用BP、紅骨髓、異體骨復(fù)合馬上修復(fù)人工樞紐周骨缺損，可促進(jìn)新骨形成。Breush等6實(shí)行證明自體移植的成骨細(xì)胞和骨髓細(xì)胞對生物質(zhì)料的骨整合具有骨誘導(dǎo)性作用。本研究應(yīng)用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞骨向誘導(dǎo)后與珊瑚羥基磷灰石復(fù)合修復(fù)假體四周骨缺損，效果表白骨髓Ss骨向誘導(dǎo)后有促進(jìn)骨整合的作用，特殊是移植后的早期，這大概與局部為成骨細(xì)胞的遷徙、黏附、增殖及分化提供了有利條件有關(guān)，或引入了細(xì)胞外基質(zhì)的誘導(dǎo)活性有關(guān)。但假體四周早期骨長入是源于成骨細(xì)

12、胞或引進(jìn)的細(xì)胞外基質(zhì)的誘導(dǎo)活性，尚有待于進(jìn)一步研究。應(yīng)用電子探針X線能譜闡發(fā)可丈量假體四周骨構(gòu)造元素相對含量、元素比、元素構(gòu)成和布局，能較好的反響假體和宿主結(jié)合界面的元素變革7。Guglieltti等8研究表白X線能譜闡發(fā)是檢測金屬外貌骨性成份的有用要領(lǐng)。本研究差異時(shí)間點(diǎn)實(shí)行組較比較組內(nèi)a、P元素的百分含量高，并呈增高趨勢，812周達(dá)岑嶺期，表白骨髓Ss移植組假體四周成骨活潑，基質(zhì)排泄增高，有利于骨整合的形成。本實(shí)行掃描電鏡不雅察示實(shí)行組術(shù)后4周植入體外貌孔隙內(nèi)有少量的無定形的均質(zhì)的物質(zhì)覆蓋。812周植入體外貌孔隙內(nèi)可見顯著的無定形的物質(zhì)覆蓋。這些物質(zhì)大概是新骨所產(chǎn)生的類骨質(zhì)，與植入體結(jié)合安穩(wěn)。構(gòu)造工程骨組a/P比值8周前漸漸增高，8周時(shí)達(dá)岑嶺，此后漸漸低落，表白假體-骨界面的骨礦顆粒是一種不