创伤

陈道运, 蒋垚, 张先龙
上海交通大学附属第六人民医院骨科

目的 探讨骨髓间充质干细胞(hBMSCs)及干骺端骨膜干细胞(hMPCs)成骨化协同作用，以及采用hBMSCs和hMPCs共培养策略作为骨组织工程种子细胞的可行性。
材料与方法 以不同比例进行hBMSCs和hMPCs的共培养和成骨诱导。通过碱性磷酸酶染色，茜素红染色，测定碱性磷酸酶活性、细胞钙离子水平，以及应用Real-time PCR检测成骨相关COL1a1、BMP-2、Osteopontin、Osteocalcin的基因表达，探讨hBMSCs及hMPCs的成骨化协同作用。建立裸鼠异位成骨及兔股骨髁松质骨极量骨缺损动物模型，通过H&E染色、van Gieson 染色等形态学方法探讨共培养hBMSCs及hMPCs对在体新骨再生及成熟骨形成的影响，应用vWF免疫组织化学染色，观察共培养hBMSCs及hMPCs对组织工程化骨新生血管化的影响。
结果 与同一个体来源的hBMSCs或hMPCs相比，共培养hBMSCs及hMPCs显著增加细胞碱性磷酸酶活性，促进间充质干细胞的体外成骨矿化，提高细胞钙离子水平。成骨相关基因COL1a1、Osteopontin的mRNA转录开始于成骨诱导早期，而BMP-2 和Osteocalcin基因表达峰值出现在成骨诱导后期。共培养hBMSCs及hMPCs在不同时相点上调COL1a1、BMP-2、Osteopontin和Osteocalcin 的基因表达。异位成骨的研究显示，共培养hBMSCs及hMPCs作为骨组织工程种子细胞，可明显促进组织工程化骨的异位新骨形成及向成熟骨的转化，并促进组织工程化骨的新生血管化。在兔股骨髁松质骨极量骨缺损修复过程中，共培养hBMSCs及hMPCs可显著促进在体的新骨再生，提高成熟骨形成百分比。共培养hBMSCs及hMPCs可明显提高b-TCP孔径中心区域的中心血管化程度。
结论 hBMSCs和hMPCs在体外、体内均显示成骨化协同作用。将共培养的hBMSCs和hMPCs作为骨组织工程种子细胞资源可提高组织工程化骨的成骨性能。