磁性标记脂肪干细胞修复兔退变椎间盘
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脂肪干细胞复合真皮脱细胞基质修复兔关节软骨缺损的实验研究舒雄;郑蕊;杰永生;陈磊;靳少锋;綦惠;孙磊【期刊名称】《中国医药生物技术》【年(卷),期】2017(012)002【摘要】目的探讨脂肪间充质干细胞(ADSCs)复合小牛真皮脱细胞基质(ADM)参与修复兔膝关节软骨缺损的可行性.方法取自体新西兰兔的脂肪组织,采用酶消化分离培养ADSCs并传代,倒置相差显微镜观察细胞形态,FACS检测细胞表面特异性表达以鉴定细胞,行成脂和成骨诱导鉴定.小牛真皮通过脱细胞、交联和冻干制备小牛ADM,ADSCs达到一定数量后接种于ADM得到细胞支架复合物.24只新西兰大白兔随机分A、B、C共三组,A组关节软骨缺损处外科缝合细胞支架复合物,B组软骨缺损处外科缝合ADM,C组软骨缺损不做任何处理.分别于术后第12周处死动物,修复处行大体、组织学检测. 结果成功分离鉴定新西兰兔的脂肪干细胞.经重塑后真皮脱细胞基质支架材料表面光滑、孔隙均匀.ADSCs与ADM复合后,缺损处类软骨组织填充,修复区表面光滑;II型胶原免疫组化显示,复合支架已被吸收,再生的软骨是阳性.结论新型小牛ADM支架材料与ADSCs生物相容性好,ADSCs与ADM复合向软骨诱导后可良好地修复关节软骨缺损,具有替代正常软骨的潜力.【总页数】6页(P143-148)【作者】舒雄;郑蕊;杰永生;陈磊;靳少锋;綦惠;孙磊【作者单位】100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院【正文语种】中文【相关文献】1.自体富血小板血浆联合骨髓基质干细胞复合改建脱细胞真皮基质修复兔关节软骨的可行性研究 [J], 赵明;魏艳红2.携带HGF基因的人脐带血干细胞复合软骨脱细胞基质移植对兔膝关节软骨缺损修复的生物力学影响 [J], 汪玉海;金丽娟3.真皮脱细胞基质复合骨髓间充质干细胞修复比格犬关节软骨缺损 [J], 靳少锋; 郑蕊; 杰永生; 陈磊; 綦惠; 孙磊; 舒雄4.真皮脱细胞基质复合骨髓间充质干细胞修复比格犬关节软骨缺损 [J], 靳少锋; 郑蕊; 杰永生; 陈磊; 綦惠; 孙磊; 舒雄5.脂肪干细胞和血管内皮细胞共培养复合脱细胞基质材料修复兔尿道缺损的实验研究 [J], 石志康; 张胜利; 赵敏利; 杜昆峰; 李泸平; 张谦; 范应中因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
脂肪干细胞异位成骨修复兔上颌大面积缺损效果章立群;任英华;杨芬【摘要】目的:探讨脂肪干细胞异位成骨修复上颌骨大面积缺损的临床效果.方法:建立兔上颌缺损模型,取自体脂肪干细胞进行异位成骨修复,活体检查及影像学检查观察修复效果.结果:活检结果显示,实验动物新生骨组织血管化良好,为成熟骨组织结构.重建术后2个月,腹直肌基本上完全萎缩,上皮化良好.丙烯酸固定桥修复成功,修复功能良好率为95.0%.术后6周,常规下颌CT扫描,并进行三维重建.实验动物新生骨量明显,缺损边缘及中央均有明显新骨生成,术后8周,缺损已经完全修复.结论:脂肪干细胞异位成骨修复兔上颌骨大面积缺损无明显排斥反应,值得临床广泛推广.【期刊名称】《蚌埠医学院学报》【年(卷),期】2018(043)006【总页数】3页(P705-707)【关键词】上颌骨缺损;脂肪干细胞;异位成骨【作者】章立群;任英华;杨芬【作者单位】广东医学院附属南山人民医院口腔科,广东深圳518052;广东医学院附属南山人民医院口腔科,广东深圳518052;广东医学院附属南山人民医院口腔科,广东深圳518052【正文语种】中文【中图分类】R782.4下颌骨缺损是口腔科常见的病症之一。
在口腔功能中下颌骨占据着重要的地位,其大面积缺损会降低病人生活质量。
此外,下颌骨是面部形貌的主要组成部分,下颌骨缺损会严重影响病人外观[1]。
目前,临床上修复下颌骨缺损技术已经日渐完善,但无论是采用替代品重建还是自体骨移植,均可能出现明显的排斥反应,且手术创伤较大,强度不足,对供区组织的牺牲较大,尤其是下颌骨颏部的缺损,由于其弧形形态特殊,对修复材料形态要求高,往往塑形困难,重建效果差[2]。
本研究选用兔上颌缺损模型作为观察对象,探讨脂肪干细胞异位成骨修复上颌骨大面积缺损的临床效果。
现作报道。
1 材料与方法1.1 材料取健康成年新西兰兔20只,3~4个月龄,清洁级,体质量2.0~2.6 kg,雌雄各半。
脂肪干细胞复合真皮脱细胞基质修复兔关节软骨缺损的实验研究舒雄;郑蕊;杰永生;陈磊;靳少锋;綦惠;孙磊【摘要】目的探讨脂肪间充质干细胞(ADSCs)复合小牛真皮脱细胞基质(ADM)参与修复兔膝关节软骨缺损的可行性.方法取自体新西兰兔的脂肪组织,采用酶消化分离培养ADSCs并传代,倒置相差显微镜观察细胞形态,FACS检测细胞表面特异性表达以鉴定细胞,行成脂和成骨诱导鉴定.小牛真皮通过脱细胞、交联和冻干制备小牛ADM,ADSCs达到一定数量后接种于ADM得到细胞支架复合物.24只新西兰大白兔随机分A、B、C共三组,A组关节软骨缺损处外科缝合细胞支架复合物,B组软骨缺损处外科缝合ADM,C组软骨缺损不做任何处理.分别于术后第12周处死动物,修复处行大体、组织学检测. 结果成功分离鉴定新西兰兔的脂肪干细胞.经重塑后真皮脱细胞基质支架材料表面光滑、孔隙均匀.ADSCs与ADM复合后,缺损处类软骨组织填充,修复区表面光滑;II型胶原免疫组化显示,复合支架已被吸收,再生的软骨是阳性.结论新型小牛ADM支架材料与ADSCs生物相容性好,ADSCs与ADM复合向软骨诱导后可良好地修复关节软骨缺损,具有替代正常软骨的潜力.%Objective To evaluate the healing behavior of rabbits articular cartilage defects repaired with tissue engineered cartilage constructed by the calf acellular dermal matrix (ADM) seeded with rabbit adipose derived stem cells (ADSCs).Methods Rabbit ADSCs were isolated by enzyme, cultured and expanded from subcutaneous adipose tissue. FACS and multi-lineage differentiation were used to characterize the cultured stem cells. Calf epidermis was prepared by decelluarizing, cross-linking and lyophilizing to calf ADM which reached a certain number and then seeded in ADM toobtain cell scaffold complexes. 24 New Zealand white rabbits were divided into A, B and C groups randomly. Then engineered cartilage was surgically sutured cartilage defect position of rabbits in the group A. ADM was surgically sutured for the group B and nothing for the group C. The rabbits were killed in the 12th week. Restored tissues were evaluated using naked eyes, histology.Results Rabbit ADSCs were isolated and identified successfully. After modification, the surface of ADM was smooth with uniform pores. In the group A, articular cartilage defects of the rabbits were filled with chondrocyte-like tissue in which cells were positive of HE staining and type II-collagen either in expression. In the group B, the defect was filled with the fibrous tissue. No tissue was found in the group C.Conclusion The new calf ADM scaffolds possesses a good biocompatibility with rabbit ADSCs. The complex of ADSCs and ADM after cartilage induction can be used to repair articular cartilage defects, which has the potential to substitute for the normal cartilage.【期刊名称】《中国医药生物技术》【年(卷),期】2017(012)002【总页数】6页(P143-148)【关键词】脂肪干细胞;真皮脱细胞基质;支架;关节软骨;组织工程【作者】舒雄;郑蕊;杰永生;陈磊;靳少锋;綦惠;孙磊【作者单位】100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院;100035 北京市创伤骨科研究所/北京积水潭医院【正文语种】中文关节软骨损伤是临床常见病和多发病,由于关节软骨是无血管、淋巴管及神经的单一结缔组织,营养来源于周围关节滑液的滋润,一旦损伤其再生修复能力十分有限。
兔脂肪源性干细胞在颅骨缺损修复中的应用(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)作者:张钦,马真胜,刘建,孟国林,张堃,李毅,张志敏【摘要】目的: 探讨脂肪源性干细胞作为骨组织工程的种子细胞在修复兔颅骨缺损中的应用前景. 方法: 提取兔脂肪源性干细胞,成骨诱导并检测,将成骨诱导前后的脂肪源性干细胞种植到自制松质骨支架上,将细胞支架复合物和单纯支架材料分别移植至兔颅骨缺损部位. 结果: 与未诱导的脂肪源性干细胞复合支架、单纯支架以及空白处理对比,成骨诱导后的脂肪源性干细胞复合支架修复骨缺损面积最大,差异具有统计学意义(P0.05). 结论: 脂肪源性干细胞可作为骨组织工程的种子细胞,其成骨诱导后与自制松质骨复合植入体内,能显著促进骨缺损的修复.【关键词】脂肪源性干细胞;异种松质骨;支架材料;骨代用品;生物医学工程;成骨诱导;种子细胞0引言如何获得充足的种子细胞是长期以来限制组织工程研究的瓶颈,骨髓基质干细胞尽管已被广泛应用于组织工程研究,但由于其干细胞含量过低、骨髓抽取量有限以及对患者造成的创伤等,使其广泛应用到受限. 2001年Zuk等[1]从脂肪组织中成功提取了干细胞,并成功诱导其向骨、软骨、脂肪、心肌等多个方向诱导分化. 我们将成骨诱导的脂肪源性干细胞(adipose derived stem cells,ADSCs)与异种松质骨支架复合,移植至兔颅骨缺损部位,以探讨成骨诱导脂肪源性干细胞修复骨缺损的应用前景.1材料和方法1.1材料新西兰大白兔12只,4 mo龄,体质量2.0~2.2 kg(第四军医大学实验动物中心);Dolbecco改良的Eagle培养基(DMEM),胎牛血清(FBS),地塞米松,抗坏血酸,β甘油磷酸钠(美国Sigma公司);碱性磷酸酶(ALP)活性测定试剂盒(南京建成生物技术有限公司),牛股骨,甲醇,氯仿,300 g/L H2O2等(市售).1.2方法1.2.1ADSCs的分离培养[1]将新西兰大白兔按0.2 mL/kg速眠新麻醉,取颈部后正中3 cm切口,无菌切取肩胛上脂肪组织约2 mL. 清除切取组织中肉眼可见的小血管,去除外包膜和明显的结缔组织,D Hank s冲洗3遍以洗去红细胞的污染. 切碎成糊状,加入2 g/L Ⅰ型胶原酶5 mL,在37℃水浴搅拌消化40 min,过滤,加入两倍体积DMEM培养液(含100 mL/L FBS, 1×105U/L青霉素, 1×105 U/L 链霉素),1000 r/min,离心10 min,倾去上层脂肪及上清,基础培养基重悬细胞, 接种至25 cm2培养瓶内, 种植密度 1.5×104/cm2. 在37℃培养箱内培养,3 d后换液,观察原代细胞的生长. 细胞融合达90%时用2.5 g/L胰蛋白酶消化传代.1.2.2ADSCs的成骨诱导在第1次换液时将部分细胞改为成骨诱导培养液(基础培养液加10 nmol/L地塞米松,10 mmol/L β甘油磷酸钠,50 mg/L抗坏血酸[1])培养. 细胞融合达90%时用2.5 g/L胰蛋白酶消化传代.1.2.3ALP活性测定将第2代ADSCs以5×103/孔的密度接种于96孔板中,成骨诱导培养液诱导0,3,6,9,12,15 d后,PBS漂洗,加入50 μL细胞裂解液4℃过夜, ALP活性测定试剂盒检测ALP活性.1.2.4茜素红染色取成骨诱导1 wk的细胞爬片培养1 wk,PBS冲洗3遍,950 mL/L乙醇固定10 min,蒸馏水冲洗3次,1 g/L茜素红于37℃染色30 min,蒸馏水冲洗,干燥,封片.1.2.5松质骨支架的制备取市售牛股骨,将股骨头松质骨加工成直径10 mm,厚2 mm的骨片. 将骨片置入1∶1的甲醇∶氯仿100 mL中脱脂24 h,12 h换液1次,蒸馏水冲洗. 将脱脂后的骨片置入300 mL/L H2O2 100 mL中脱蛋白48 h,每12 h换液1次. 蒸馏水冲洗. 将脱脂、脱蛋白后的骨片置入0.6 mol/L的HCL中脱钙5 min,蒸馏水冲洗. 将脱脂、脱蛋白、脱钙后的松质骨片低温晾干,密封包装,Co60灭菌备用. 种植细胞前将成品松质骨无菌条件下PBS液中浸泡7 d,分别在基础培养液和诱导培养液中浸泡3 d.1.2.6细胞的种植及检测将ADSCs和成骨诱导15 d的ADSCs用2.5 g/L胰蛋白酶消化,离心,分别用基础培养液和诱导培养液悬浮,调整细胞密度至1×1010/L. 将基础培养液和诱导培养液中浸泡的松质骨支架转移至24孔培养板中,分别种植上述细胞悬浮液100 μL,置37℃培养箱内6 h使细胞贴壁,然后分别加入基础培养液及诱导培养液培养. 将复合后培养5 d的细胞支架复合物固定,干燥,喷金,扫描电镜观察. 复合培养7 d后手术植入颅骨缺损部位.1.2.7动物分组及处理将12只大白兔按0.2 mL/kg速眠新麻醉,取双侧颅骨直径10 mm钻孔,24孔分为4组,每组6孔.①支架+成骨诱导ADSCs(A组);②支架+ADSCs(B组);③单纯支架(C组);④对照组(D组). A,B组植入上述成骨诱导和未诱导的脂肪源性干细胞复合异种松质骨支架,所用细胞均为自体细胞;C组植入单纯的松质骨支架,为前述松质骨成品PBS液中浸泡7 d,9 g/L NaCl溶液中浸泡3 d后植入;D组不做处理. 术前术后肌注庆大霉素,2万U/kg. 术后14 wk用过量戊巴比妥钠麻醉处死动物,取材,X线摄片,计算成骨面积,HE染色行组织学分析.统计学处理:数据以x±s表示,应用SPSS医用统计软件包进行One Way ANOV A检验. P0.05为差异具有统计学意义.2结果2.1细胞培养原代脂肪源性干细胞呈梭形,在β甘油磷酸钠,地塞米松,抗坏血酸的诱导下,能向成骨方向分化(图1A). 诱导2 wk 后茜素红染色阳性,提示有钙结节形成(图1B). ALP活性检测结果显示,成骨诱导6 d后,支架+成骨诱导ADSCs组与对照组间差异具有统计学意义(P0.05,表1),支架+成骨诱导ADSCs组的ALP活性明显高于单纯支架组.表1不同时期对照组和成骨诱导组碱性磷酸酶含量2.2电镜观察电镜观察结果显示,成品松质骨表面粗糙凸凹不平,ADSCs及成骨诱导后的ADSCs均能粘附在其表面并伸入裂隙中生长,呈现梭形,表面有突起伪足(图2).2.3术后大体观察手术植入后大体观察,家兔手术区域无红肿、渗出,无异物排出,给予抗感染治疗,家兔饮食、活动良好.2.4定量分析术后14 wk取材,X线摄片显示缺损部位有不同量的骨组织形成. 对照组、单纯支架组和支架+ADSCs组骨缺损部位成骨面积差异无统计学意义(P0.05). 支架+成骨诱导ADSCs组的成骨面积大于其余3组,差异具有统计学意义(P0.01,表2),其余各组间成骨面积无显著性差异.表2兔颅骨缺损修复的定量分析2.5组织学分析HE染色可见各组均有不同程度的新骨形成,尤以支架+成骨诱导ADSCs组新骨形成最为显著. 支架+成骨诱导ADSCs 组,支架+ADSCs组和单纯支架组均可见支架材料不同程度被吸收,沿支架有新骨形成,支架吸收、新骨形成均以支架+成骨诱导ADSCs 组最为显著(图3).3讨论ADSCs是一种新的干细胞,能够向骨、软骨、心肌细胞等多个方向分化[1]. ADSCs可经抽脂术获得,安全性较高,不良反应少,患者容易接受,ASCs在体外增殖和诱导时对血清的要求较低[2-5]. 在抗坏血酸、地塞米松、β磷酸甘油钠的诱导下,ADSCs的ALP的表达增多,诱导2 wk 后,茜素红染色阳性,提示有钙结节的形成,而非诱导组茜素红染色为阴性,提示ADSCs向成骨方向的分化. 2003年Lee 等[6]将ADSCs 应用于体内成骨研究,将成骨诱导后的ADSCs复合多孔PLA材料埋植于大鼠皮下,8 wk后有骨组织生成. 将成骨诱导的ADSCs与可吸收材料相复合,有望用于修复骨缺损. Alejandro等[3]将成骨诱导后的ADSCs用于修复大鼠腭骨缺损,12 wk后,在缺损部位发现了新生的骨组织. Stefan等[7]将ADSCs与自体松质骨颗粒和纤维蛋白胶相混合,成功用于修复一7岁女孩大面积颅骨缺损,尽管还不能确定这其中ADSCs起了多大的作用,但这一临床病例确实令关注ADSCs的人们大受鼓舞.异种骨来源广泛,没有传播疾病的潜在危险性,且因骨组织结构在不同种属动物间存在高度同源性,其骨小梁、小梁间隙、空隙率、骨内管腔系统及骨盐支架的三维结构有利于组织细胞粘附、生长,并为细胞外基质的分泌提供宽大的内部空间及表面积,加之其无机成分主要是羟基磷灰石,与人骨成分相同,因此,异种骨结构植入体内后易被宿主组织细胞接近而发生爬行替代及生物降解,应当是较理想的载体材料[8-10].我们将自制脱钙、去抗原后的异种松质骨用于骨组织工程的支架材料,将其与ADSCs相复合,用于修复骨缺损. 结果表明,脱钙、去抗原后的异种松质骨具有良好的生物相容性,成骨诱导前后的ADSCs 均能在其表面良好生长,植入体内后,能够被逐步吸收. 脱钙、去抗原后的异种松质骨可用作骨组织工程的支架.我们所用细胞为自体细胞,最大程度减小了因机体免疫力的不同而对试验结果造成的影响. 植入体内12 wk后,取材X线摄片结果显示,成骨诱导后的ADSCs复合异种松质骨支架后能够更好地修复骨缺损,而未诱导的支架+ADSCs、单纯支架、对照组3组间差异无统计学意义. HE染色结果显示支架+成骨诱导ADSCs组,支架+ADSCs组和单纯支架组均可见支架材料不同程度被吸收,沿支架有新骨形成,支架吸收、新骨形成,但均以支架+成骨诱导ADSCs组最为显著. 成骨诱导后的ADSCs促进了骨缺损的修复.【参考文献】[1]Zuk PA, Zhu M, Mizuno H, et al. Multilineage cells from human adipose tissue: Implications for cell 2 based therapies[J]. J Tissue Eng, 2001, 7(2):211-228.[2]Jason R, Dudas BA, Kacey G, et al. The osteogenic potential of adiposederived stem cells for the repair of rabbit calvarial defects[J] . J Ann Plast Surg,2006,56(5): 543-548.[3]Alejandro CJ, James A, Lee MD, et al. Repair of palatal bone defects using osteogenically differentiated fatderived stem cells[J]. J Plastic Reconstruct Sur, 2006,117(3):857-863.[4]Liou EJ, Chen PK, Huang CS, et al. Interdental distraction osteogenesis and rapid orthodontic tooth movement: A novel approach to approximate a wide alveolar cleft or bony defect[J]. J Plast Reconstr, 2000, 105(4):1262-1272.[5]Eppley BL, Pietrzak WS, Blanton MW. Allograft and alloplastic bone substitutes: A review of science and technology for the craniomaxillofacial surgeon[J]. J Craniofac Surg, 2005,16(6):981-989.[6]Lee JA, Parrett BM, Conejero JA, et al. Biological alchemy: Engineering bone and fat from fat derived stem cells[J]. Ann Plast Surg,2003,50(6):610-617.[7]Stefan L, Andreas J, Petros C, et al. Autologous stem cells(adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defect:Case report[J]. J Craniofac Surg, 2004, 32:370-373.[8]Weissman IL. Translating stem and progenitor cell biology to the clinic: Barriers and opportunities[J]. J Science, 2000, 287(5457):1442-1446.[9]Pittenger MF, Mackay AM. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells[J]. J Science, 1999,284(5411):143-147.. . .。
骨髓间充质干细胞对退变椎间盘细胞因子的影响【摘要】目的探讨兔骨髓间充质干细胞(bone mesenchvmal stem cells,BMSCs)移植到兔退变椎间盘后,观察退变椎间盘中相关细胞因子的变化。
方法采用体外细胞培养技术,将兔BMSCs自骨髓血中分离、纯化和培养,成功传代到P3代后植入兔退变椎间盘的模型中,分别于2、4、8、12周用荧光定量PCR 法测定MMP,1、IL,1的变化,所得数据经SPSS 13统计学软件进行统计学处理。
结果在实验组MMP,1、IL,1的含量随着治疗时间的延长,其含量逐渐降低,与正常组,空白组,干预组在统计学显示差异有统计学意义(P<0.05)。
结论BMSCs移植到退变椎间盘后可以在一定程度上抑制MMP,1、IL,1表达,从而延缓椎间盘退变。
【关键词】骨髓间充质干细胞;椎间盘;细胞因子腰腿痛是骨科临床常见的疾患,绝大多数与椎间盘退变有关。
目前,腰腿痛的临床治疗都只能缓解疼痛等症状,而不能阻止、逆转椎间盘退变的发生。
随着对退变椎间盘病理生理认识的深入,及组织工程和细胞治疗学的兴起,利用BMSCs治疗退变椎间盘已成为可能。
BMSCs是一群存在于骨髓中的非造血干细胞,其作为组织工程的种子细胞在来源,分化潜能,免疫学等方面具有诸多优势。
本研究旨在观察退变椎间盘中细胞因子白介素1(interleukin,1,IL,1)、基质金属蛋白酶1(matrix met alloproteinases,MMP,1)在经BMSCs移植治疗退变椎间盘后的变化规律,为BMSCs在椎间盘组织工程的应用中提供参考。
1 材料和方法1.1 LG,DMEM 培养基(Gibeco公司,美国)、100% 胎牛血清(杭州四季青公司)、胰蛋白酶、Perco ll比重1.077 g /L、台盼兰试剂(美国Sigma公司)、戊巴比妥钠(美国Sigma公司)、TrizolRNA提取试剂盒、MMLV逆转录酶、Taq聚合酶、dNTP 、SABC免疫组化试剂盒(美国Invitrogen公司)、1.5 T磁共振仪(西门子公司)、倒置荧光相差显微镜、5% CO2细胞培养箱(Heraeus公司,德国)、全自动脱水机、全自动石蜡包埋机、一次性培养瓶、培养板、离心管(Corning公司),动物解剖器械及16 g穿刺针(本院提供)。
_际'1:.物民学T•程杂志 2020 年12 月第 43 .接第6 期丨nt J Biomed Eng, Dereniher 2020. V(丨丨.43.• 465 •细胞疗法对椎间盘退变治疗作用的研究进展王译瞭王佳媛焦递进马旭沈阳市骨科医院重点实验室110044通信作者:马旭,E m a i l:s y s g k y y s y s@163.c‘o m【摘要】推间盘退变是衰老过程的n然进展其具有多种机制,包括遗传、机械及暴露等,最终均会导致细胞外坫质的介成代谢和分解代谢环境火去平衡,倾向于向分解代谢发展细胞疗法的开发已在许多疾病领域迅速增加,町有效治疗椎间盘退变,是冉生医学的重中之重文章冋顾r细胞移植在椎间盘退变治疗中的最新进展,介绍了细胞疗法的机制,并对移植细胞来源、椎间盘内微环境对移植细胞的影响及细胞载体的应用进行了综述【关键词】细胞疗法;细胞移植;推间盘退变;再生修复D01:10.3760/ 121382-20200611 -00608Research progress in cell therapy on the treatment of intervertebral disc degeneration Wang Yi/um,1【\"旧Jiayuan, Jido Dijin, Ma XuKey Lal)〇r(Uory of Shenyang Orthopaedic HospitaL Sheny a ng, 110044Corresponding author: Ma Xu, Emuil:******************【Abstract】Intervertebral (lis(,degeneration is a natural progression of the aging process. It has a variHy (J mechanisms, including genetics, machinery, and exposure, which will eventually lead to the loss of balance betweenthe anabolic and catabolic environment of the extracellular matrix in favor of catabolism. The development of cell-hased therapies has rapidly increased in many disease. It can effectively treat interverteljral disc degeneration and isthe top priority of regenerative medicine. In this paper, the latest progress of cell transplantation in the treatment of intervertebral disc degeneration was reviewed, the mechanism of rell-hased thera|)ies was introduced, and the sourceof transplanted cells, the influence of the microenvironment in the intervertebral disc on transplanted cells and theapplicalion of cell carriers were reviewed.【Keywords】Cell therapy; Cell transplantation; Intervertebral disc degeneration; Regeneration repair!)()!: 10.3760/ 121382-20200611 -00608〇引言据报道,超过90%的椎间盘退变(intervertebrald e g e n e r a t i o n)患者年龄在50岁以I'.1".:尽管椎间 盘退变属于A然衰老过程,但仍行部分患者会出现 由椎间盘退变引起的症状性神经根压迫及慢性背 痛12'11然而,药物及物理疗法等保守治疗措施并不能 解决椎间盘退变的根本原因,也无法减缓疾病的fl 然进展当症状逐渐加剧的患荇对保守治疗措施无 反应时,则需进行手术治疗目前,手术治疗方法包 括椎间盘切除术及放置骨间融合的椎间植骨等:但 W关节假体所致的邻近节段疾病,进而导致症状复 发需再次手术的病例屡见报道且上述外科手术干预存在一定的潜在并发症。
干细胞治疗椎间盘退变研究进展椎间盘退变引起的腰背痛严重影响患者生活质量。
椎间盘退变的治疗包括保守治疗和手术治疗,但两者均不能逆转椎间盘退变的病理状态。
近年,干细胞再生疗法为治疗椎间盘退变提供了新选择,其具有以下特点:通过产生细胞外基质重新填充椎间盘,恢复受损组织;不引起额外的椎间盘损伤;可分泌生长因子调节炎症反应,加强组织再生。
随着干细胞研究不断深入,干细胞治疗椎间盘退变的体内外实验获得持续进展,生物支架得到广泛运用,同时也开展了一些临床试验,评估治疗的有效性和安全性。
椎间盘退变的干细胞治疗中,种子细胞选择是首要考虑的问题,常用的外源性干细胞包括骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞和脐带间充质干细胞。
本文对应用干细胞治疗椎间盘退变的研究进展作一综述。
骨髓间充质干细胞体外实验骨髓间充质干细胞相对容易获取且具有免疫调节功能,近年来很多学者将其作为种子细胞用于椎间盘退变治疗的研究中。
Gan等的研究探索了相对宽幅度动态压缩对3D骨髓间充质干细胞培养系统的影响,发现该培养系统在无压缩组和低幅度压缩组均表现出良好的细胞相容性和细胞活力,而在中等幅度和高幅度压缩组则出现细胞活力下降,这表明低压机械环境有利于骨髓间充质干细胞的成骨分化;与无压缩组相比,低幅度压缩组的糖胺聚糖和羟脯氨酸的mRNA和蛋白表达均增加,这将更有利于细胞外基质沉积。
他们推测,低幅度压缩促进3D培养系统的合成代谢可能是通过瞬时感受器电位香草素4通道依赖途径完成的。
Gao等探究了机械应力促进髓核细胞外基质合成的作用机制,采用0~0.2MPa和0.1Hz的周期性机械应力作用于髓核细胞,发现周期性机械应力能够有效促进Ⅱ型胶原α1链、聚集蛋白聚糖和整合素α1的mRNA表达,并促进磷脂酶Cγ1的磷酸化。
外泌体是细胞分泌的特异性膜泡,在细胞通讯中发挥重要作用。
Lu等研究发现,髓核细胞和骨髓间充质干细胞均可分泌外泌体,髓核细胞来源外泌体可促进骨髓间充质干细胞迁移并诱导其分化为髓核样表型的细胞;骨髓间充质干细胞来源外泌体可促进髓核细胞增殖并产生新的细胞外基质。
兔脂肪干细胞直接修复陈旧性全层兔膝关节软骨缺损张勇;陈晓菊;王燕杰;王涛【摘要】目的:探讨兔脂肪干细胞在体直接修复陈旧性全层兔膝关节软骨缺损的可行性。
方法分离培养新西兰大白兔的脂肪干细胞,测定该细胞生长曲线,评价其增殖能力。
每只实验兔双膝各做一个缺损,随机分为试验组和对照组,试验组缺损区填充脂肪干细胞-纤维蛋白混合物,对照组仅填充纤维蛋白。
于术后第6周和第12周取材,行大体观察和组织学评价。
结果冻存前后脂肪干细胞均具有较好的增殖能力。
对于陈旧性关节软骨损伤,不同时间点的试验组治疗效果均好于对照组。
结论脂肪干细胞增殖能力强,在体内能直接修复陈旧性全层关节软骨缺损。
%Objective To investigate the feasibility of adipose-derived stem cells ( ADSCs ) to repair old defects of rabbit articular cartilage in vivo. Methods Isolation and expansion of ADSCs were manipulated and the proliferation of ADSCs was detected by their growth curves before and after cryopreservation. An old osteochondral defect was crea-ted respectively in each femoral condyle of every laboratorial rabbit. These defects were divided randomly into two groups:test group and control group. The test defects were filled with ADSCs with fibrin scaffold and the control de-fects were filled with fibrin scaffold alone. Specimens were harvested at 6 and 12 weeks postoperatively for gross ob-servation and histological testing. Results The high proliferation rate of ADSCs were confirmed and the effect of test group was better than that of control group at each time points. Conclusions ADSCs possesses extensive proliferative capacity. And thetransplantation of uninduced ADSCs directly can repair damaged articular cartilage in vivo.【期刊名称】《临床骨科杂志》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P492-497)【关键词】脂肪干细胞;种子细胞;组织工程;膝损伤;软骨缺损;修复【作者】张勇;陈晓菊;王燕杰;王涛【作者单位】合肥市滨湖医院脊柱外科,安徽合肥 230000;合肥市滨湖医院脊柱外科,安徽合肥 230000;合肥市滨湖医院脊柱外科,安徽合肥 230000;合肥市滨湖医院脊柱外科,安徽合肥 230000【正文语种】中文【中图分类】R684.7;R318.17关节透明软骨缺损的修复一直是骨科领域的难点[1],组织工程为完全修复关节软骨损伤提供了新的方法。
脂肪间充质干细胞注入退变椎间盘局部的作用沈祥;徐宏光;马明明;张骞;肖良;所起凤【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2017(021)001【摘要】背景:国内研究证实,脂肪间充质干细胞在一定条件下可分化为软骨细胞、成骨细胞等多种类型骨细胞,修复受损的骨或软骨组织.目的:观察脂肪间充质干细胞对兔椎间盘退变的作用.方法:将36只成年新西兰大白兔随机分为3组,正常组不进行任何处理,对照组、实验组采用髓核穿刺抽吸法建立兔椎间盘退变模型,造模14d 后,实验组于椎间盘内注射BrdU标记的同种异体脂肪间充质干细胞悬液50 μL(细胞浓度1×109 L-1),对照组于椎间盘内注射等量的生理盐水.注射后2,4,8周,进行椎间盘放射学MRI检查、苏木精-伊红和免疫组织化学染色.结果与结论:①MRI检查:正常组椎间盘高度恒定,T2加权相上椎间盘信号清晰、均一;对照组注射第4周开始出现椎间隙变窄,T2加权相信号减弱,随着时间推移,椎间盘间隙逐渐狭窄,T2加权相信号也越来越低;实验组注射后第4周椎间隙高度和T2加权相信号逐渐增强;②苏木精-伊红染色:与正常组比较,对照组注射后2周出现椎间盘退变表现,并随时间的延长逐渐加重;实验组注射后不同时间点的椎间盘退变表现较对照组明显减轻;③免疫组织化学染色:移植后的BrdU标记脂肪间充质干细胞可在兔椎间盘内存活并增殖;④结果表明:脂肪间充质干细胞对兔椎间盘退变有修复作用.【总页数】5页(P77-81)【作者】沈祥;徐宏光;马明明;张骞;肖良;所起凤【作者单位】皖南医学院第一附属医院弋矶山医院脊柱骨科,安徽省芜湖市241001;皖南医学院第一附属医院弋矶山医院脊柱骨科,安徽省芜湖市 241001;皖南医学院第一附属医院弋矶山医院脊柱骨科,安徽省芜湖市 241001;皖南医学院第一附属医院弋矶山医院脊柱骨科,安徽省芜湖市 241001;皖南医学院第一附属医院弋矶山医院脊柱骨科,安徽省芜湖市 241001;皖南医学院第一附属医院弋矶山医院中心实验室,安徽省芜湖市 241001【正文语种】中文【中图分类】R394.2【相关文献】1.椎间盘内注射碱性成纤维细胞生长因子对大鼠腰椎间盘针刺退变的预防作用 [J], 孙焱;李大鹏;黄永辉2.脂肪间充质干细胞注入退变椎间盘局部的作用 [J], 沈祥;徐宏光;马明明;张骞;肖良;所起凤;3.脂肪间充质干细胞复合血小板凝胶修复兔椎间盘退变★ [J], 孟繁星;李放;叶超群;阴彦斌;高阳;4.脂肪间充质干细胞复合血小板凝胶修复兔椎间盘退变★ [J], 孟繁星;李放;叶超群;阴彦斌;高阳5.IL-1、IL-6在椎间盘源性腰痛患者椎间盘退变中的作用研究 [J], 杜志坡; 张敬宾; 李警; 张朝; 王建波因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Notch-1基因敲除兔骨髓间充质干细胞可阻止椎间盘退行性变吗?莫日格乐;邵增务【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2013(000)036【摘要】背景:前期实验证明退变椎间盘内 Notch-1基因高表达,但骨髓间充质干细胞向髓核样细胞转化时 Notch-1的作用尚不明确。
<br> 目的:观测Notch-1基因敲除后的骨髓间充质干细胞修复退变椎间盘的作用。
<br> 方法:①4只体质量0.4-0.5 kg新西兰兔麻醉后,取股骨骨髓,以密度梯度离心法分离培养骨髓间充质干细胞。
②将针对Notch-1的shRNA及无意空质粒shRNA,瞬时转染入骨髓间充质干细胞,转化生长因子β1诱导转染骨髓间充质干细胞分化。
③体质量1.0-1.5 kg新西兰兔10只,对兔脊柱L3-4、L4-5、L5-63个椎间盘行穿刺抽吸髓核组织造模,将细胞分为转化生长因子β1诱导转染空质粒组、转化生长因子β1诱导转染shRNA-Notch-1质粒组、转化生长因子β1诱导无转染组细胞,于造模2周后分别移植入L3-4、L4-5、L5-63个椎间盘。
<br> 结果与结论:①细胞移植4周后MRI检测发现,L3-4(无转染组)及L5-6(空质粒组)%T2加权像扫描(%ST2WI)值有明显增加,L4-5(shRNA-Notch-1质粒组)%ST2WI值增加最为显著,与其他2组比较差异有显著性意义(P<0.05)。
②甲苯胺蓝染色可见L4-5(shRNA-Notch-1质粒组)椎间盘组织内蛋白多糖的表达显著高于L3-4(无转染组)及L5-6(空质粒组)。
③RT-PCR和Western blot检测发现L4-5(shRNA-Notch-1质粒组)椎间盘内Ⅱ型胶原及蛋白多糖的表达明显高于 L3-4(无转染组)及L5-6(空质粒组),差异有显著性意义。
结果提示兔退变椎间盘内移植Notch-1基因敲除兔骨髓间充质干细胞,有效修复了退变的椎间盘组织。
Magnetic labeled adipose derived stem cells forrepair of rabbit degenerated intervertebral discCHEN Jian-yu1*,JIANG Xin-hua2,CAI Zhao-xi1,ZHANG Ya1,LIU Zhen-zhen1,LIANG Bi-ling1(1.Department of Radiology,Sun Yat-sen Memorial Hospital,Sun Yat-sen University,Guangzhou510120,China;2.State Key Laboratory of Oncology in South China,Department of Medical Imaging and InterventionalRadiology,Sun Yat-sen University Cancer Center,Guangzhou510060,China)[Abstract] Objective To investigate the contribution of ADSC to repair intervertebral degenerative disc(IDD),and toobserve the in vivo tracking of transplanted Gd-DTPA labeled ADSC survive and migration by MRI.Methods Thirty Ne-wland white rabbits underwent transplantation of Gd-DTPA labeled ADSC 2weeks after of the establishment of IDD mod-els.X-ray films,MRI and histopathological results were obtained in time interval after transplantation of Gd-DTPA labeledADSC and ADSC,and were compared with those of transplantation of PBS.Results High signal intensity on SPIR T1WIwas detected right after intervertebral disc transplantation of Gd-DTPA labeled ADSC,but the signal intensity decreasedrapidly with time going.Degeneration was mild after ADSC and Gd-DTPA labeled ADSC transplantation,and Chondro-cyte-like cells was apparent in the intervertebral disc.Conclusion ADSC transplantation is effective in regeneration degen-erated intervertebral disc.Gd-DTPA labeled ADSC can be identified by MRI within 1week.[Key words] Intervertebral disc degeneration;Adipose derived stem cells;Magnetic label;Cell transplantation磁性标记脂肪干细胞修复兔退变椎间盘陈建宇1*,蒋新华2,蔡兆熙1,张 娅1,刘珍珍1,梁碧玲1(1.中山大学孙逸仙纪念医院放射科,广东广州 510120;2.华南肿瘤学国家重点实验室中山大学肿瘤防治中心影像与微创介入中心,广东广州 510060)[摘 要] 目的 活体监测Gd-DTPA标记的脂肪干细胞(ADSC)在退变椎间盘内的存活、迁移和转归,观察ADSC对修复及延缓退变的作用。
方法 将新西兰大白兔30只制成腰椎椎间盘退变模型,2周后行Gd标记的ADSC(Gd-ADSC)移植及ADSC移植,在不同时间点摄X线片、行MR扫描及病理学检查,并与移植PBS比较。
结果 Gd-ADSC移植后即刻,SPIR T1WI显示椎间盘内高信号随时间推移迅速减低。
与同时间点移植PBS比较,ADSC及Gd-ADSC移植兔椎间盘退变程度较轻,髓核及纤维环内均可见胞浆丰富软骨样细胞。
结论 ADSC椎间盘内移植有助于修复退变椎间盘和延缓椎间盘退变;Gd-ADSC移植后1周内可通过MRI进行监测。
[关键词] 椎间盘退变;脂肪干细胞;磁性标记;细胞移植[中图分类号] R681.53;R445.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-8475(2012)01-0041-05[基金项目]广东省科技计划项目(2008B030301318)。
[作者简介]陈建宇(1962—),男,广西合浦人,硕士,主任医师、教授。
研究方向:骨关节影像诊断与介入治疗。
[通讯作者]陈建宇,中山大学孙逸仙纪念医院放射科,510120。
E-mail:chenjianyu5562@163.com[收稿日期]2011-05-23 [修回日期]2011-09-20 由椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)引起的腰背痛是重大健康问题之一,可促发脊椎关节病、脊髓病和神经根病,是腰背痛的重要起因。
在美国,腰背痛的患病率为80%~90%[1]。
IDD的发生机制涉及基因、外伤、环境、年龄及性别等多方面因素。
目前临床治疗手段主要有药物、物理等保守治疗和手术、介入治疗[2]等,均是针对症状的治疗,无法重构正常脊椎关节的生理功能,疗效不佳。
本研究旨在活体监测Gd-DTPA标记的脂肪干细胞(adipose-derived stemcells,ADSC),即Gd-ADSC在退变椎间盘内的存活、迁移和转归,观察ADSC修复及延缓IDD的作用。
1 材料与方法1.1制作兔腰椎IDD模型 新西兰大白兔30只,雌·14·中国介入影像与治疗学2012年第9卷第1期 Chin J Interv Imaging Ther,2012,Vol 9,No 1图1 细胞移植后即刻SPIR T1WI Gd-ADSC移植后即刻可见椎间盘内高信号 (Gd-ADSC:移植Gd-DTPA标记ADSC的椎间盘;Gd-PBS:注射25μl 1∶300稀释Gd的椎间盘;Normal:正常椎间盘) 图2 ADSC移植后MR T2WI A、B.移植后2周矢状位及轴位MR T2WI,注射PBS的椎间盘T2WI信号明显减低,移植ADSC及Gd-ADSC的椎间盘T2WI信号轻度减低;C、D.移植后4周及8周MR T2WI,移植ADSC及Gd-ADSC的椎间盘信号高于注射PBS的椎间盘 (Normal:正常椎间盘)雄不限,体质量(2.5±0.5)kg,3~4月龄。
术前6h停饲。
以戊巴比妥钠(3%)1ml/kg经耳缘静脉注射麻醉后,右侧卧位保定,透视引导下用18G穿刺针从椎间盘侧方进针,穿刺L2-3、L3-4、L4-5椎间盘,进针至椎间盘中心,停留约5s。
术后连续3天肌内注射青霉素10万U预防感染,分笼常规饲养,自由活动。
1.2ADSC的分离培养与鉴定 麻醉兔后于无菌条件下取其颈后部皮下脂肪3g,以PBS漂洗,尽量清除组织中的小血管及结缔组织,剪碎呈糜状,加入3倍体积1g/L的I型胶原酶,37℃水浴震荡消化60~90min,加入等量含10%胎牛血清的DMEM培养基,用吸管轻柔吹打,将液性部分移入离心管,离心后倾去上层残余脂肪及上清液,用含胎牛血清的DMEM培养基悬浮细胞,200目筛网过滤后置于37℃、5%CO2饱和湿度培养箱中静置培养。
48h后首次换液,贴壁细胞融合达80%~90%时以1∶2或1∶3传代。
取第3代的细胞进行CD44、CD90、CD34、CD45等表面抗原鉴定。
1.3Gd标记 分别取Gd-DTPA 20μl与阳离子脂质体Lipofectamine(invitrogen)20μl,加入含460μlPBS的1.5ml的EP管中,充分混匀后直接加入培养第3代ADSC的培养瓶中,共同孵育5h,以PBS反复漂洗,消化、离心备用。
1.4标记ADSC的移植 2周后麻醉模型兔,右侧卧位保定,沿左侧12肋下缘向下纵行切口至髂骨脊,暴露L2-3、L3-4、L4-5椎间盘,用微量注射器分别注射重悬于25μl PBS的ADSC(含106个细胞,ADSC组)、25μl PBS(PBS组)及重悬于25μl PBS的Gd-ADSC(含106个细胞,Gd-ADSC组)。
1.5MR扫描 于ADSC移植前、移植后即刻、3天、1、2、3、4、6、8周,用Philips Gyroscan Intera 1.5TMR仪进行扫描。
使用C3表面线圈。
扫描序列:①T2W/TSE/SAG:TR/TE 3500ms/120ms,层厚2.0mm,层距0.2mm,FOV 70mm×170mm,矩阵280×255,信号采集次数(NSA)4。
②T1W/TSE/SPIR/SAG:TR/TE 400ms/11ms,层厚2.0mm,层距0.2mm,FOV 60mm×150mm,矩阵200×198,NSA 4。
③T2W/TSE/TRA:TR/TE 3500ms/120ms,层厚2.0mm,层距0,FOV 70mm×55mm,矩阵204×195,NSA 6。
④T2W/Map:TR 1300ms,8个回波,层厚2.0mm,层距0.2mm,FOV 55mm×130mm,矩阵200×157,NSA 1。
⑤T1W/Map:为SE及IR交替混合序列,SE序列TR/TE为3500ms/20ms,IR序列TR为4000ms,TI为400ms,共8个回波,层厚4.0mm,FOV 50mm×140mm,矩阵为176×78,NSA 1。
1.6T2WI信号强度及T1、T2的测定 利用工作站自带软件(MR Systems Intera Release 2.6.1.0)重建T2WI/Map图及T1WI/Map图,选择扫描中心层面,在椎间盘区域(包括髓核及纤维环)勾画椭圆形ROI,测·24·中国介入影像与治疗学2012年第9卷第1期 Chin J Interv Imaging Ther,2012,Vol 9,No 1图3 PBS组及ADSC组椎间盘染色 A、B.注射PBS后2周、8周时椎间盘髓核细胞坏死,纤维环出现较大的裂隙,高度减低;C、D.ADSC移植后4周、8周时椎间盘髓核及纤维环内均可见胞浆丰富的软骨样细胞,纤维环出现小裂隙(HE,×40)量T1、T2,由3名医师分别测量,取平均值。