吉林大学学报(医学版) ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (6): 1535-1546.doi: 10.13481/j.1671-587X.20240607
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Jianhong SHI1,2,Yuanye TIAN1,Kai CHEN1,Gao SUN1,Guomin WU1()
摘要:
目的 探讨浓缩生长因子(CGF)对骨髓间充质干细胞(BMSCs)膜片性能的影响,并阐明含CGF复合细胞膜片(CS)在骨缺损修复中的作用。 方法 体外实验,选取2只3周龄SD大鼠,分离培养获得BMSCs,茜素红和油红O染色鉴定BMSCs成骨和成脂能力。选取3只3周龄SD大鼠,制备CGF液态提取物(CGFe),将细胞分为对照组、传统CS(BMSC-CS)组和含CGF复合CS(CGF/BMSC-CS)组。HE染色观察2组CS形态表现,茜素红和碱性磷酸酶(ALP)染色检测各组CS体外成骨情况,细胞划痕实验检测各组细胞迁移能力,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组细胞中ALP、胶原酶Ⅰ型(COL-1)、Runt相关转录因子2(RUNX2)和骨钙蛋白(OCN)mRNA表达水平。体内实验,选取15只SD大鼠随机分为对照组、BMSC-CS组和CGF/BMSC-CS组,显微计算机断层扫描(Micro-CT)检测各组大鼠颅骨缺损处骨形成参数,HE染色和Masson染色观察各组大鼠颅骨缺损组织形态表现。 结果 第3代BMSCs为梭形,排列紧密,呈漩涡团簇状生长;茜素红染色有明显的钙结节生成,油红O染色有红色脂滴形成,证实细胞具有良好的成骨和成脂分化的能力。CS为白色半透明状,边缘轻微卷曲,剥离后的CS卷曲皱缩为不规则状。与BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组CS白色更深,透明程度较低,在厚度和延展性方面明显增加,不易破损,有一定黏性和可塑性。HE染色观察,与BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组CS细胞数增加,排列密集,细胞外基质(ECM)更丰富,包裹连接细胞形成一个整体的片状结构。茜素红和ALP染色检测,与对照组比较,BMSC-CS组CS的ALP活性和矿化提升值均明显升高(P<0.05);与对照组和BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组CS成骨细胞及红色矿化结节数明显增多,染色明显加深,阳性面积增大,ALP活性和矿化提升值均明显升高(P<0.05)。细胞划痕实验检测,培养24 h,与对照组比较,BMSC-CS组和CGF/BMSC-CS组细胞迁移率均明显升高(P<0.05);与BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组细胞迁移率明显升高(P<0.01);培养48 h,与对照组比较,CGF/BMSC-CS组细胞迁移率明显升高(P<0.05)。RT-qPCR法检测,与对照组比较,BMSC-CS组细胞中COL-1和OCN mRNA表达水平均明显升高(P<0.01),CGF/BMSC-CS组细胞中ALP、COL-1、OCN和RUNX2 mRNA表达水平均明显升高(P<0.01);与BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组细胞中ALP、COL-1和OCN mRNA表达水平均明显升高(P<0.01)。Micro-CT检测,对照组大鼠颅骨缺损区域边界清晰,几乎无新骨生成;BMSC-CS组大鼠颅骨仅在骨缺损边缘有少量新骨形成,缺损中心区域有明显空缺;CGF/BMSC-CS组大鼠颅骨新骨沿骨缺损边缘向中心区域生成,修复大部分骨缺损;与对照组比较,BMSC-CS组大鼠颅骨骨体积分数[骨体积(BV)/组织体积(TV)]和骨小梁间距(Tb.N)均明显升高(P<0.05),CGF/BMSC-CS组大鼠颅骨BV、BV/TV、骨小梁数目(Tb.Th)和Tb.N均明显升高(P<0.05);与BMSC-CS组比较,CGF/BMSC-CS组大鼠颅骨BV、BV/TV、Tb.Th和Tb.N均明显升高(P<0.01)。HE和Masson染色观察,对照组大鼠颅骨缺损组织几乎无新骨生成,仅见大量胶原纤维连接两侧骨断端;BMSC-CS组大鼠颅骨缺损组织仅在骨缺损边缘有少量新骨形成,中央为致密的胶原纤维与缺损边缘的新生骨连接;CGF/BMSC-CS组大鼠颅骨缺损组织除在骨缺损边缘可以看到新生骨组织外,缺损中央亦有骨岛形成,骨岛周围可见骨细胞及大量的胶原纤维。Masson染色观察,细胞质和类骨质呈红色,胶原呈蓝色;CGF/BMSC-CS组大鼠颅骨缺损组织中可见明显的新形成的类骨质,新骨形成量最高。 结论 CGF可以促进BMSCs膜片的成骨分化和ECM的丰富度,含CGF复合CS可以高效修复大鼠颅骨缺损,是一种理想和安全的促骨再生材料。
中图分类号: