间充质干细胞在关节软骨组织工程中的应用

背景:组织工程技术的发展为关节软骨缺损修复和功能重建提供了新的方法和思路。目的:探讨以间充质干细胞作为种子细胞在关节软骨组织工程中的应用和研究进展。方法:由第一作者检索Pub Med数据库中2000-01-01/2014-09-30有关间充质干细胞和关节软骨组织工程的文献,检索词为"articular cartilage defects,cartilage tissue engineering,mesenchymal stem cells"。共检索到70篇相关文献,对其中49篇文献进行综述。结果与结论:关节软骨缺损自身修复能力很有限,目前的临床治疗手段无法达到满意修复,而组织工程的发展为解决这个问题提供了新思路。在种子细胞选择方面,软骨细胞去分化能力有限,胚胎干细胞受到伦理、法律等方面的制约,而间充质干细胞因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能而受到广泛重视。但目前应用组织工程方法修复关节软骨缺损的效果存在一定的争议,主要是远期功能距离临床应用存在一定差距,在修复组织结构和生物力学方面还需要进一步研究。

多肽修饰可促进心血管植入材料的内皮化

背景:将多肽类生物信息分子应用于心血管植入材料的表面修饰,人工模拟细胞外基质功能蛋白,可以促进材料的内皮化。目的:回顾近年来关于多肽修饰在心血管植入材料内皮化方面的相关研究,为相关研究提供新的实验思路。方法:应用计算机检索1990年1月至2013年12月PubMed数据库中有关多肽修饰促进材料内皮化方面的研究,检索关键词为"peptides,surface modification,endothelialization",根据纳入排除标准选择,最终选择43篇文献进行综述。结果与结论:选择来源于细胞外基质功能蛋白的短肽表面修饰各类材料,既能促进内皮细胞的黏附,也能避免直接引入天然细胞外基质成分的缺陷。非特异性多肽主要包括RGD和YIGSR等,此类多肽均能促进包括内皮细胞在内多种细胞类型的黏附。特异性多肽主要包括REDV、CAG和SVVYGLR等,这些多肽可选择性促进内皮细胞的黏附和扩展。应用此类多肽表面修饰,可特异性促进材料的内皮化。联合应用几种多肽或联合特异性多肽与其他一些生物信息分子也许是未来应用多肽修饰促进心血管植入材料内皮化的理想方案。

高渗环境结合氯化钴低氧预处理骨髓间充质干细胞移植治疗椎间盘退变

背景:有研究表明,干细胞可以用来预防和治疗椎间盘退变类疾病,但由于椎间盘的低氧高渗的特殊环境,使得体外培养的干细胞移植到椎间盘以后存活率及分化能力降低,治疗效果不佳。提高干细胞的移植效率及治疗效果成为干细胞移植治疗椎间盘退变研究的难点和热点。目的:观察氯化钴和高渗溶液预处理对骨髓间充质干细胞移植治疗椎间盘退变疾病效果的影响。方法:(1)细胞体外实验,将骨髓间充质干细胞分为3组,对照组正常培养,高渗组采用体积分数1%高渗母液干预,低氧组采用100μmol/L氯化钴干预,高渗低氧组采用体积分数1%高渗母液和100μmol/L氯化钴联合干预,培养1周后,使用体积分数2%高渗母液和200μmol/L氯化钴作为应激条件分别对预处理骨髓间充质干细胞和未处理骨髓间充质干细胞进行刺激24 h,以RT-PCR检测caspase-3的表达评估细胞凋亡情况;(2)动物体内实验:将SD大鼠分为3组,对照组建立椎间盘退变模型大鼠,细胞移植组造模后骨髓间充质干细胞移植治疗,高渗低氧治疗组造模后采用高渗低氧预处理后的骨髓间充质干细胞治疗,细胞分别移植至大鼠针刺椎间盘退变模型的椎间盘中,2周后取材,以免疫组织化学染色鉴定细胞分布情况、RT-PCR检测相关基因表达情况,评估预处理对于干细胞治疗效果的影响。结果与结论:(1)细胞体外实验:经预处理的骨髓间充质干细胞的caspase-3 mRNA的表达相比未经处理的对照组明显降低(P<0.05);(2)动物体内实验:相较于对照组,细胞移植组椎间盘caspase-3、白细胞介素1β以及多项椎间盘退行性指标的mRNA表达量均呈现下降趋势,高渗低氧治疗组的效果更佳(P<0.05);(3)结果证实:骨髓间充质干细胞具有治疗椎间盘退变的潜力,且经高渗低氧预处理后对高渗低氧应激的适应性增强,移植效果更佳。

聚二甲基硅氧烷基材表面修饰及力学强度变化对关节软骨细胞的影响

背景:聚二甲基硅氧烷因具有良好的生物相容性,优异的微纳米尺度可加工性,被广泛应用于细胞生物学的基础研究。但聚二甲基硅氧烷材料疏水性强,并不适于细胞贴附,因此表面修饰非常重要。目的:考察不同表面修饰方法并结合聚二甲基硅氧烷材料力学强度变化对牛关节软骨细胞生物学行为的影响。方法:采用3种不同方法修饰聚二甲基硅氧烷薄膜材料,包括胎牛血清孵育、胶原沉积和等离子体处理,同时变化聚二甲基硅氧烷材料的硬度,然后接种牛关节软骨细胞,并通过细胞骨架染色以及CCK-8表征分析其黏附、增殖情况,通过天狼星红/番红O染色以及糖胺聚糖定量表征分析基质分泌情况。结果与结论:(1)细胞黏附和增殖:细胞骨架染色以及生长曲线可以看出血清孵育、胶原沉积和等离子体处理均能显著改善牛关节软骨细胞在聚二甲基硅氧烷表面的黏附和增殖,其中等离子体处理的效果最好;(2)糖胺聚糖的总量:只有等离子体处理的表面显著提高了细胞分泌的糖胺聚糖的总量,但是细胞分泌糖胺聚糖的能力在所有修饰的表面上有所降低;(3)材料硬度对细胞黏附、生长和糖胺聚糖分泌都有影响,而且与材料表面修饰有关。(4)结果证实:实验利用血清孵育、胶原沉积以及等离子体处理聚二甲基硅氧烷材料,均能有效促进牛关节软骨细胞的贴附和生长,而且其中等离子体处理效果最优,与此同时聚二甲基硅氧烷基材的硬度也对细胞行为有所影响,但程度上要次于化学修饰,而且越能促进细胞生长的材料越抑制了关节软骨细胞的基质分泌能力。