脱细胞软骨细胞外基质匀浆联合氧化苦参碱治疗大鼠骨关节炎

背景:脱细胞软骨细胞外基质治疗骨关节炎具有一定的效果,但其单独应用时的治疗效果有限。氧化苦参碱可缓解白细胞介素1β诱导的软骨细胞凋亡和细胞外基质降解。目的:观察不同剂量氧化苦参碱与脱细胞软骨细胞外基质联合膝关节腔注射对大鼠骨关节炎的治疗作用。方法:获取SD大鼠股骨软骨,采用物理、化学与酶相结合的方法制备脱细胞软骨细胞外基质。取50只SD大鼠,利用随机数字表法分为假手术组、骨关节炎组、单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组,每组10只,后4组采用改良Hulth法建立大鼠骨关节炎模型。造模成功后,单纯材料组大鼠膝关节腔注射脱细胞软骨细胞外基质匀浆,低剂量药物组、高剂量药物组膝关节腔分别注射含50,100μg氧化苦参碱的脱细胞软骨细胞外基质匀浆。注射4周后取材进行相关检测。结果与结论:①与假手术组比较,骨关节炎组关节腔积液中白细胞介素1β、肿瘤坏死因子ɑ、丙二醛水平升高(P<0.05),超氧化物歧化酶水平降低(P<0.05);与骨关节炎组比较,低剂量药物组、高剂量药物组关节腔积液中白细胞介素1β、肿瘤坏死因子ɑ、丙二醛水平降低(P<0.05),超氧化物歧化酶水平升高(P<0.05),其中高剂量药物组变化更显著。②Tunel染色显示,与假手术组相比,骨关节炎组凋亡软骨细胞增多;与骨关节炎组相比,单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组凋亡软骨细胞减少,其中高剂量药物组减少更显著。③苏木精-伊红与免疫组化染色显示,骨关节炎组大鼠膝关节软骨严重退变,软骨组织中Ⅱ型胶原表达降低(P<0.05)、基质金属蛋白酶9表达升高(P<0.05);与骨关节炎组相比,单纯材料组、低剂量药物组、高剂量药物组大鼠膝关节软骨退变明显改善,软骨组织中Ⅱ型胶原表达升高(P<0.05)、基质金属蛋白酶9表达降低(P<0.05),其中高剂量药物组改善最显著。④Western blot检测显示,与假手术组相比,骨关节炎组软骨组织中Nrf2、HO-1、Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05),Cleaved-caspase-3、Cleaved-caspase-9、Bax蛋白表达升高(P<0.05);与骨关节炎组相比,低剂量药物组、高剂量药物组Nrf2、HO-1、Bcl-2蛋白表达升高(P<0.05),Cleaved-caspase-3、Cleaved-caspase-9、Bax蛋白表达降低(P<0.05),其中高剂量药物组改善更显著。⑤结果表明,膝关节腔内联合注射脱细胞软骨细胞外基质与氧化苦参碱可通过促进细胞外基质的合成、抑制炎症与氧化应激反应、抑制软骨细胞凋亡发挥骨关节炎治疗作用,该治疗作用可能与激活Nrf2/HO-1通路有关。

推动同种异体骨软骨移植治疗软骨损伤在我国的应用

随着体育运动的广泛普及,局限性关节软骨损伤患者逐渐增多。由于关节软骨损伤不能自我修复,临床上对青壮年局限性较大面积软骨缺损的治疗尤为棘手。常用的治疗方法有微骨折、软骨细胞移植、组织工程软骨修复等,但存在不能形成透明软骨、修复组织远期退变等不足,尤其是不能提供即时、正常的负重等生物力学功能。

软骨支架材料的制备方法及优缺点

背景:软骨组织工程支架材料是提供空间和结构的平台,对软骨组织的再生至关重要,国内外学者均在尝试采用不同方式制备更理想的软骨组织工程支架材料。目的:综述软骨支架材料的设计原则和制备方式,并进一步探讨各种制备方法的优缺点。方法:应用计算机检索中国知网、万方、PubMed和FMRS数据库1998-2023年发表的与软骨组织工程中支架材料有关的文献,中文检索词包括“软骨修复,软骨组织工程,软骨支架材料,制备方法”,英文检索词包括“Cartilage repair,cartilage tissue engineering,cartilage scaffold materials,preparation”,最终选择57篇文献进行综述。结果与结论:①关节软骨结构特殊,其损伤后的自我修复能力较差,即使发生自我修复其新生的软骨通常为纤维软骨,无论是结构还是力学性能都远远不如正常关节软骨,难以维系正常的功能,通常很快就会发生退行性病变。目前设计制备软骨修复的支架材料需要考虑以下内容:生物相容性和生物降解性、适宜的孔隙结构和孔隙率、合适的力学性能及生物活性。②软骨支架制备的研究取得了显著进展,不断涌现出新的制备方法和优化策略,这些方法各有优劣,可以根据具体需求选择合适的方法为软骨支架的定制化制备和功能性设计提供了更多可能性。

同种异体骨软骨移植在膝关节软骨损伤修复中的临床应用

由急性外伤性损伤所致的软骨损伤,常见于儿童和青少年人群,其中急性髌骨脱位是最常见的损伤之一,可致髌骨内侧和股骨外侧髁骨软骨损伤 [1-2] 。针对有症状的局灶性软骨损伤,国际软骨修复协会(international cartilage repair society,ICRS)建议对Ⅲ级或Ⅳ级的软骨损伤进行手术治疗 [3] 。常用的手术方法有微骨折技术、自体骨软骨移植(osteochondral allograft transplants surgery,OAT)及自体软骨细胞移植(autologous chondrocyte implantation,ACI)等。其中微骨折技术是通过骨髓释放出的干细胞分化为纤维软骨实现软骨修复,这种纤维软骨表面粗糙,韧性较大,不利于关节长期活动;ACI和OAT首先需要获取自体软骨或软骨细胞,尽管这种修复方法较安全并且短期疗效较佳,但往往会出现供体部位持续疼痛、髌骨不稳、下跪或下蹲困难等手术并发症 [4-6] 。

组织工程软骨修复全层大面积关节软骨损伤的实验研究

目的 观察由软骨细胞体外培养的人工软骨组织对家兔膝关节软骨全层缺损修复的可行性。方法 分离收集兔软骨细胞 (4周龄 ) ,用培养液悬浮 ,经离心管体外培养成组织工程软骨 ,然后植入兔膝关节股骨负重面的缺损 (5mm× 4mm)部位 ,观察 2 ,4,8,12周软骨缺损的修复情况 ,并进行大体和组织学观察。结果 移植后第 8周 ,移植部位填充物与宿主已完全整合 ,缺损处表面光滑 ;组织学显示 ,缺损部位新生软骨与所移植软骨有较好的连续性 ,并且缺损底部有软骨下骨及海绵状骨生成 ;对照组 (未移植组 ) ,从组织学观察到缺损部位呈纤维样修复 ,未见有由新生软骨细胞形成软骨组织。

压应力激活SOST/Wnt/β-catenin 通路诱导软骨终板细胞退变

背景:在许多可以导致椎间盘退变的因素中(衰老、营养匮乏、机械因素等),力学负荷被认为是极其重要的因素,但其机制尚不清楚。目的:探讨硬骨素和Wnt/β-catenin信号通路在压应力诱导终板软骨退变中的作用。方法:提取4周龄雄性SD大鼠软骨终板细胞,体外利用力学加载仪器对终板软骨细胞施加压应力,于压缩细胞1,3,5,7 d,采用CCK-8法测定细胞活力;Western blot、RT-qPCR及细胞免疫荧光等检查终板软骨细胞内软骨标记物(聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原)、钙化相关因子(Runx2、骨钙素)、细胞外基质降解酶及信号通路基因(硬骨素、β-catenin)等表达。结果与结论:①压应力作用下,终板软骨细胞活力会随着压应力时间、强度增加而降低;②终板软骨细胞的软骨标记物(聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原)表达下降,而钙化相关因子(Runx2、骨钙素)表达上升;③压应力能促进终板软骨细胞的细胞外基质降解,基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13表达量增加;④细胞内Wnt/β-catenin信号通路表达出现异常,其特异性抑制因子硬骨素伴随着β-catenin的异常积累而表达下降。结果说明:在压应力作用下,终板软骨细胞内硬骨素的表达下降,导致Wnt/β-catenin信号通路激活,促进软骨终板的钙化、退变与细胞外基质的降解,进而促进椎间盘退变。

淫羊藿苷含药血清促进3种细胞共培养体系中软骨细胞增殖和干细胞成软骨分化

背景:关节软骨损伤修复能力十分有限,组织工程技术为修复受损软骨提供了新的治疗方案,其中软骨细胞、骨髓间充质干细胞和滑膜间充质干细胞之间的相互影响和诱导作用是自体软骨损伤愈合的基础。目的:构建软骨细胞-骨髓间充质干细胞-滑膜间充质干细胞共培养体系用以模拟软骨细胞体内微环境,并探究其最佳细胞接种比例,同时观察淫羊藿苷含药血清对该体系中软骨细胞增殖和干细胞成软骨分化的影响。方法:提取、培养、鉴定大鼠膝关节软骨细胞、骨髓间充质干细胞和滑膜间充质干细胞,按不同细胞接种比例构建软骨细胞-骨髓间充质干细胞-滑膜间充质干细胞非接触共培养体系,共培养72 h后观察软骨细胞增殖活性和表型能力,选择综合效应最佳的共培养体系;用淫羊藿苷溶液(0.25 mg/m L)灌胃新西兰大白兔制备淫羊藿苷含药血清,对照组共培养体系用含体积分数为10%胎牛血清、1%双抗的高糖DMEM培养液培养,实验组共培养体系在此基础之上加入体积分数为10%淫羊藿苷含药血清进行干预,24,48 h后检测两组软骨细胞增殖活性和Ⅱ型胶原表达,14 d后采用免疫荧光染色检测骨髓间充质干细胞、滑膜间充质干细胞成软骨分化情况。结果与结论:(1)3种细胞以不同比例共培养时均可正常贴壁生长,当软骨细胞、骨髓间充质干细胞、滑膜间充质干细胞接种比例为2∶1∶1时,共培养体系中软骨细胞表现出最佳增殖活性和表型能力;(2)与对照组相比,实验组培养24 h后软骨细胞增殖活性和Ⅱ型胶原表达显著升高(P<0.01),48 h后两组仍有差异(P<0.05),培养14 d后两组骨髓间充质干细胞和滑膜间充质干细胞出现明显的软骨分化,部分细胞呈现圆形或椭圆形,胞浆Ⅱ型胶原免疫荧光染色为阳性,实验组荧光强度明显高于对照组(P<0.01);(3)结果表明,以非接触共培养方法可以成功建立软骨细胞-骨髓间充质干细胞-滑膜间充质干细胞共培养体系且细胞比例为2∶1∶1时软骨细胞增殖活性和表型能力最佳;同时淫羊藿苷含药血清具有促进该体系中软骨细胞增殖及骨髓间充质干细胞、滑膜间充质干细胞成软骨分化的作用。

基质细胞衍生因子1在软骨和软骨下骨稳态中的作用

背景:骨性关节炎是一种以软骨退变和软骨下骨异常骨重塑为特征的退行性病变。近年来,许多研究表明基质细胞衍生因子1在骨性关节炎的病理进展中发挥关键作用,靶向调控基质细胞衍生因子1及其CXC趋化因子受体4型和CXC趋化因子受体7型组成的信号通路是预防和治疗骨性关节炎的新方法。目的:综述基质细胞衍生因子1参与调控软骨细胞、骨髓间充质干细胞、成骨细胞及破骨细胞增殖、分化及凋亡的作用,以及这些细胞相互作用,探究导致软骨退变、软骨下骨异常骨重塑而加速骨性关节炎病理进展的机制,以期为骨性关节炎的防治提供新的思路。方法:以“基质细胞衍生因子1,软骨,软骨细胞,软骨下骨,骨髓间充质干细胞,成骨细胞,破骨细胞,CXC趋化因子受体4型,CXC趋化因子受体7型”为中文检索词检索中国知网、万方和维普数据库,以“Stromal cell-derived factor 1,SDF-1,CXCL12,cartilage,chondrocyte,subchondral bone,mesenchymal stem cells,osteoblasts,osteoclasts,CXCR4,CXCR7”为英文检索词检索PubMed、Medline和Embase数据库,检索各数据库建库至2024年1月的相关文献,根据纳入和排除标准,最终纳入77篇文献进行归纳总结。结果与结论:①基质细胞衍生因子1调控软骨细胞、骨髓间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞迁移、增殖、分化和死亡,在维持软骨和软骨下骨稳态以及促进或抑制骨性关节炎软骨退变、软骨下骨异常骨重塑等病理过程中均发挥至关重要的作用,靶向调控基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4型/CXC趋化因子受体7型信号通路有望成为今后防治骨性关节炎研究的重点。②由于基质细胞衍生因子1亚型在组织之间表达量的差异,目前以基质细胞衍生因子1α研究最为广泛,基质细胞衍生因子1β和基质细胞衍生因子1γ的相关研究多集中在探索影响干细胞生物学行为、在调控软骨和软骨下骨稳态中的作用,与骨性关节炎的相关性尚不清楚。③基质细胞衍生因子1能够有效促进干细胞归巢至软骨损伤部位,并诱导其增殖、存活及成软骨分化和应用负载基质细胞衍生因子1的生物支架来改善软骨修复质量已成为软骨组织工程研究的热点;然而,已有研究表明基质细胞衍生因子1可促进骨髓间充质干细胞向肥大型软骨细胞分化,而新生软骨细胞肥大表型会造成软骨内骨形成,软骨细胞凋亡,整个组织发生血管化和骨化,影响最终软骨修复的质量;另外,不同支架与基质细胞衍生因子1组合在修复部分软骨损伤和全层软骨损伤时,再生组织不都是理想的透明软骨组织。因而,未来深入探寻基质细胞衍生因子1在干细胞生物学效应中的潜在机制以及基质细胞衍生因子1与支架组合在修复不同软骨缺损的最佳组合方式将有助于提升软骨修复质量。④目前有关CXC趋化因子受体4型拮抗剂的研究主要集中在AMD3100,T140和TN14003,且绝大部分处于基础实验阶段,有待临床转化。针对基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4型/CXC趋化因子受体7型信号通路开发的治疗药物、方法的安全性、有效性仍需大量的生物学和临床试验加以佐证。

蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬抑制白细胞介素1β诱导的关节软骨细胞损伤

背景:软骨细胞线粒体自噬的缺陷会引起细胞凋亡和基质消失等软骨细胞退行性病变的变化。目的:探讨蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的大鼠膝关节软骨细胞炎症反应和凋亡的影响及可能作用机制。方法:50只雄性SD大鼠随机给予生理盐水、蠲痹汤低、中、高剂量(1.24,2.48,4.96 g/kg)、塞来昔布(阳性药物),连续灌胃2周后获得含药血清。①分离软骨细胞,将其随机分为对照组、白细胞介素1β组、蠲痹汤低、中、高剂量含药血清组及阳性药物血清组。CCK-8法检测细胞存活率、免疫荧光双染检测线粒体自噬水平、免疫荧光检测磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶水平、Western blot检测PTEN诱导激酶1/Parkin通路相关蛋白和裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3表达、ELISA检测炎症因子水平;②分别采用PTEN诱导激酶1 siRNA和Compound C进行干预,探究AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路在蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬中的作用。结果与结论:①与对照组比较,白细胞介素1β组软骨细胞存活率、Ⅱ型胶原蛋白表达、磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶、PTEN诱导激酶1、Parkin和微管相关蛋白1轻链3蛋白水平以及线粒体自噬水平明显降低(P<0.05),而裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3蛋白水平、白细胞介素6、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α水平显著升高(P<0.05);与白细胞介素1β组比较,蠲痹汤各剂量含药血清组和阳性药物血清组上述各项指标呈现相反的变化(P<0.05);②PTEN诱导激酶1 siRNA可显著抑制蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞线粒体自噬的影响,降低蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的软骨细胞炎症与凋亡的保护作用;Compound C逆转了蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞中PTEN诱导激酶1/Parkin信号通路的影响。结论:蠲痹汤含药血清通过影响线粒体自噬水平来抑制软骨细胞炎症和凋亡,从而减轻白细胞介素1β诱导的软骨细胞退化,其机制可能与调控AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路有关。

MicroRNA-214调控骨关节炎软骨和软骨下骨代谢的机制

背景:microRNA-214(miR-214)在骨质疏松中的作用国内外已有相关报道,而miR-214与骨关节炎关节软骨及软骨下骨退变之间的相互关系尚不清楚。目的:探讨miR-214与小鼠膝骨关节炎软骨及软骨下骨退变之间存在的关系。方法:取30只C57BL/6J小鼠随机分组:①实验一:分为假手术组和内侧半月板失稳组(n=3),分别进行苏木精-伊红染色和荧光定量PCR检测miR-214基因的表达变化;②实验二:分为假手术组、内侧半月板失稳组、内侧半月板失稳+空载腺病毒组(空载组)、内侧半月板失稳+miR-214拮抗剂过表达腺病毒组(拮抗剂组)(n=6),术后4周各组分别取软骨组织,进行苏木精-伊红、番红O固绿、甲苯胺蓝染色分析;荧光定量PCR、Western blot检测关节软骨中相关因子的表达情况。结果与结论:①实验一中,苏木精-伊红染色结果显示,与假手术组相比,内侧半月板失稳组可见软骨退变;荧光定量PCR检测结果显示,所有样本均有miR-214表达,而内侧半月板失稳组软骨样本中miR-214的表达水平明显高于假手术组(P<0.05);②实验二中,苏木精-伊红染色、番红O固绿染色、甲苯胺蓝染色结果显示,拮抗剂组软骨退变程度低于内侧半月板失稳组;腺病毒验证PCR检测结果显示,空载组软骨中miR-214表达水平高于拮抗剂组(P<0.05);③实验二中,X射线片显示,内侧半月板失稳组和空载组呈典型骨关节炎影像学变化,拮抗剂组关节退行性病变程度相对较轻;Mirco-CT检测结果显示,拮抗剂组在注入miR-214拮抗剂后,骨小梁结构模型指数变小,各项数据整体好于内侧半月板失稳组及空载组;④实验二Western blot检测结果显示,内侧半月板失稳组、空载组软骨标本中软骨相关因子Ⅱ型胶原α1、性别决定区Y框转录因子9、Runt相关转录因子2、骨桥蛋白的相对表达水平低于假手术组及拮抗剂组(P<0.05);而金属基质蛋白酶13的相对表达水平在内侧半月板失稳组、空载组高于假手术组及拮抗剂组(P<0.05);⑤实验二荧光定量PCR检测结果显示,与假手术组比较,肿瘤坏死因子α和白细胞介素6 mRNA的相对表达量在内侧半月板失稳组、空载组中表达相对较高,拮抗剂组中表达相对较低(P<0.05);内侧半月板失稳组、空载组高于拮抗剂组(P<0.05);⑥结果表明,骨关节炎小鼠模型的关节软骨中miR-214表达水平明显升高,提示miR-214表达水平的升高与骨关节炎有密切联系;而在骨关节炎小鼠模型膝关节腔内注入miR-214拮抗剂,可以延缓关节软骨退化、促进软骨下骨重塑,改善骨关节炎进展。

神经生长因子促进兔骨髓间充质干细胞软骨分化并抑制肥大分化

背景:神经生长因子是一种诱导神经生长的蛋白质,能调节间充质干细胞的增殖、分化等生物学行为。目的:探讨神经生长因子对骨髓间充质干细胞成软骨分化的促进作用。方法:分离培养兔骨髓间充质干细胞,将神经生长因子通过慢病毒转染的方式转染到骨髓间充质干细胞,以转染空载病毒为对照,CCK-8法、细胞划痕实验、茜素红染色、Western blot检测神经生长因子对骨髓间充质干细胞增殖、迁移、肥大分化、成软骨分化的影响。为进一步探讨神经生长因子对骨髓间充质干细胞成软骨分化的促进作用,转染空载病毒和转染神经生长因子的骨髓间充质干细胞分别加入白细胞介素1β诱导培养14 d,Western blot检测成软骨分化、肥大分化相关蛋白的表达。结果与结论:(1)CCK-8检测结果表明神经生长因子对骨髓间充质干细胞增殖没有明显影响;(2)与对照组相比,过表达神经生长因子后细胞迁移能力增强,成软骨相关蛋白Ⅱ型胶原、SOX9的表达上调(P<0.05),肥大相关蛋白Ⅹ型胶原、RUNX2的表达下调(P<0.05);(3)与空载病毒+白细胞介素1β组相比,过表达神经生长因子+白细胞介素1β组成软骨相关蛋白Ⅱ型胶原、SOX9的表达上调(P<0.05),肥大相关蛋白Ⅹ型胶原、RUNX2的表达下调(P<0.05);(4)结果表明,神经生长因子可促进骨髓间充质干细胞成软骨分化。

基质细胞衍生因子1修饰左旋聚乳酸多孔微球促进软骨细胞增殖和组织形成

背景:二维培养条件下的软骨细胞增殖及表型维持受限,多孔微球作为支架材料可提供三维培养环境,以更好地模拟体内生长条件。基质细胞衍生因子1是有强趋化效力的稳态细胞因子,能够促进细胞的黏附与增殖。目的:明确接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球对软骨细胞生物学特性及软骨组织形成的影响。方法:(1)体外验证不同质量浓度基质细胞衍生因子1对兔软骨细胞增殖、迁移、表型维持的影响。(2)采用复乳法制备左旋聚乳酸多孔微球,利用碳二亚胺法将基质细胞衍生因子1接枝于左旋聚乳酸多孔微球上,通过酶联免疫吸附实验及孵育基质细胞衍生因子1特异荧光抗体验证接枝情况。(3)将兔软骨细胞分别接种于左旋聚乳酸多孔微球、接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球上,检测细胞增殖与黏附。(4)在裸鼠背部皮下分别植入甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(对照组)、左旋聚乳酸多孔微球-甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(多孔微球组)、接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球-甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(多孔微球修饰组),8周后取材,分别进行组织学染色与成软骨相关基因qRT-PCR检测。结果与结论:(1)相较于0,1 000 ng/mL基质细胞衍生因子1,500 ng/mL基质细胞衍生因子1可促进软骨细胞的增殖与迁移,提升软骨细胞内Ⅱ型胶原、弹性蛋白、增殖细胞核抗原、Bcl-2 mRNA表达;(2)基质细胞衍生因子1成功接枝于左旋聚乳酸多孔微球上,接枝率为93.75%;(3)相较于左旋聚乳酸多孔微球,接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球可促进软骨细胞的增殖、黏附;(4)裸鼠皮下植入8周后,相较于对照组、多孔微球组,多孔微球修饰组具有更明显的软骨陷窝结构、更丰富的软骨特异性基质和Ⅱ型胶原沉积,弹性蛋白、Ⅱ型胶原、增殖细胞核抗原、Bcl-2 mRNA表达升高。结果表明:接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球有利于软骨细胞的黏附、增殖、表型维持以及体内软骨组织形成。

可注射水凝胶包埋骨髓间充质干细胞可有效促进损伤软骨的修复

目的构建可注射水凝胶(IH)包埋骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)体系,探究其促进关节软骨修复的作用及机制。方法使用全骨髓贴壁法培养小鼠原代BM-MSCs。采用茜素红(ARS)、油红O(ORO)及阿尔新蓝(AB)染色鉴定其分化潜能;采用流式细胞测量术鉴定其表面CD44、CD90、CD105、CD34、CD45的表达。制备可注射水凝胶包埋BM-MSC(BM-MSC-IH),采用流变学测试检测BM-MSC-IH的流变性能。构建小鼠膝关节软骨全层损伤模型,采用随机数字表法将小鼠分为盐水组、BM-MSC组和BM-MSC-IH组,每组8只。采用关节注射法给药,试验组小鼠注射BM-MSC-IH 0.2 mL,BM-MSCs组注射等量细胞悬液,盐水组注射等量0.9%氯化钠溶液。分别于注射药物6周及12周后,使用番红-固绿染色观察小鼠膝关节软骨的修复情况,使用免疫组织化学染色观察小鼠膝关节Ⅱ型胶原表达情况。结果原代培养的小鼠BM-MSCs阳性表达CD44、CD90、CD105,而CD34、CD45表达呈阴性,且具有成骨、成脂、成软骨分化潜能;构建的BM-MSCs-IH体系为类固体胶体,流变性能符合水凝胶的基本特征;BM-MSC-IH可有效促进小鼠膝关节软骨再生,并增加局部Ⅱ型胶原的表达,效果较单独使用BM-MSCs更佳。结论可注射水凝胶包埋骨髓间充质干细胞可有效促进损伤软骨的修复,该作用可能是通过促进软骨细胞分化、促进Ⅱ型胶原的表达实现的。

组织培养法保存新鲜同种异体骨软骨移植物的研究进展

关节软骨(articular cartilage,AC)因无血管和神经的解剖学特性而具有免疫特权,非常适合同种异体移植手术[1]。同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft,OCA)技术治疗由骨坏死、剥脱性骨软骨炎和创伤性损伤等引起的软骨缺损疗效显著[2-3]。传统上,OCA技术是在移植物获取后7d内植入的,具有较高的软骨细胞活性,新鲜的同种异体骨软骨移植物(osteochondral allografts,OCAs)5年生存率已经超过80%[2-4]。

同种异体骨软骨移植在踝关节的应用研究进展

关节软骨缺乏神经和血管,损伤后难以自我修复,临床治疗较为棘手[1]。踝关节由于活动大,软骨损伤的发病率非常高,小面积的踝关节软骨损伤,采用骨髓刺激术、自体骨软骨移植和自体软骨细胞植入治疗,可取得一定的疗效。但对于中、大面积的踝关节软骨损伤(>2 cm 2),这些方法的治疗效果并不满意[2]。新鲜同种异体骨软骨移植(osteochondral allagraft transplantation,OCA)是从组织捐赠者获取整块软骨和软骨下骨,精确修补受损的关节软骨,适用于治疗中大面积的关节软骨损伤,从已有的文献看,治疗效果满意[3]。本文对OCA治疗踝关节软骨损伤的文献进行综述,为临床开展OCA治疗踝关节软骨损伤提供参考。

同种异体骨软骨移植修复关节软骨损伤的手术技术

关节软骨缺乏神经、血管和淋巴,一旦损伤很难自愈^([1-4])。同种异体骨软骨移植(osteochondral allograft transplantation, OCA)用于治疗各种关节疾病,如骨坏死、剥脱性骨软骨炎和创伤后导致的大面积(>2 cm^(2))骨软骨缺损^([5-7])。多项研究报告了OCA术后的疗效,表现为患者疼痛程度显著缓解以及日常活动能力得到恢复^([8-12])。

儿童颈椎神经弓中心软骨联合形态发育的数字解剖学特征

背景:随着国内外学者对儿童颈椎相关疾病重视程度的提升,探知不同年龄儿童颈椎形态发育解剖学指标及变化规律的需求不断提高。目的:通过测量1-6岁儿童C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合解剖学位置指标,探讨及分析儿童不同年龄和椎序间形态发育的变化规律。方法:回顾性收集了省级三甲医院1-6岁儿童正常颈椎CT影像资料160例,按照1周岁为一个年龄组分6组,将连续扫描的颈椎断层影像原始数据导入Mimics 16.0软件中,在二维图像窗口下,选择Measurements测量工具分别在冠状面及横断面上对颈椎C_(2)-C_(7)节段神经弓中心软骨联合的解剖学位置指标进行测量和分析。结果与结论:①C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合两侧间距离、神经弓中心软骨联合左右侧与横突的距离均随着年龄增长逐渐增大,各颈椎节段椎骨整体发育较神经弓中心软骨联合骨化速度快;②C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合两侧横断面夹角随年龄增长逐渐增大、神经弓中心软骨联合左右侧与椎体前后缘的夹角均逐渐减小,颈椎节段神经弓中心软骨联合两侧趋于向椎弓部位生长,主要促进椎弓的生长发育;③除C_(7)以外,其他椎段随着颈椎下行神经弓中心软骨联合两侧冠状面夹角变化较小,颈椎的神经弓中心软骨联合更偏向于纵向生长与骨化;④C_(7)的神经弓中心软骨联合位置变化与其余颈椎节段有明显差异;⑤儿童C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合位置解剖学指标在不同年龄段和不同椎体之间有明显发育规律,且这些规律有助于儿童颈椎疾病的临床诊断与治疗。

复方杜仲汤干预终板软骨退变作用机制的实验研究

目的:探讨复方杜仲汤干预终板软骨退变的作用机制。方法:取4周龄SD大鼠80只,雌雄各半,随机分为中药低剂量组、中药中剂量组、中药高剂量组和空白组,中药低、中、高剂量组大鼠每日灌胃相应剂量的复方杜仲汤药液,空白组每次用与中药低剂量组等体积的蒸馏水灌胃,早晚各1次,共灌胃7 d。灌胃干预结束后24 h,抽取各组大鼠腹主动脉血,制备相应药物浓度的含药血清和空白血清。取4周龄SD大鼠60只,雌雄各半,摘取终板软骨组织,分离、提取终板软骨细胞。取对数生长期的终板软骨细胞,分为空白对照组、模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组。除空白对照组外,其他5组细胞均加入白细胞介素(interleukin,IL)-1β进行诱导。诱导后,低、中、高剂量含药血清组和空白血清组分别加入制备的低、中、高剂量的含药血清和空白血清进行干预。观察复方杜仲汤对终板软骨细胞活性、氧化应激和炎症因子水平,以及Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)-核转录因子红系2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2)/抗氧化响应元件(antioxidant response element,ARE)信号通路的影响。采用细胞计数试剂盒检测各组终板软骨细胞的活性,计算细胞存活率。采用酶联免疫吸附法检测终板软骨细胞中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、IL-1β、IL-6水平。采用实时定量PCR扩增法检测终板软骨细胞中Nrf2、Keap1、p53、Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,Runx2)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP13)和Y染色体性别决定区-盒转录因子9(sex-determing region of Y chromosome-box transcription factor 9,Sox9)的mRNA相对表达量。采用蛋白质印迹法检测终板软骨细胞中Nrf2、Keap1、P53、Runx2、MMP13和Sox9蛋白相对表达量。结果:①复方杜仲汤对终板软骨细胞活性影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞存活率均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组细胞存活率均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组细胞存活率均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组细胞存活率高于中剂量含药血清组。②复方杜仲汤对终板软骨细胞氧化应激和炎症因子水平影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均高于空白对照组,SOD、CAT水平均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β、IL-6水平均低于模型组,SOD、CAT水平均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均低于低剂量含药血清组,SOD、CAT水平均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6水平均低于中剂量含药血清组,SOD、CAT水平均高于中剂量含药血清组。③复方杜仲汤对终板软骨细胞中Keap1-Nrf2/ARE信号通路影响的检测结果。模型组、空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组和高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于空白对照组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于空白对照组。低、中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于模型组和空白血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于模型组和空白血清组。中、高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于低剂量含药血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于低剂量含药血清组。高剂量含药血清组终板软骨细胞中Keap1、p53、Runx2、MMP13的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均低于中剂量含药血清组,Nrf2、Sox9的mRNA相对表达量和蛋白相对表达量均高于中剂量含药血清组。结论:复方杜仲汤可能通过调节Keap1-Nrf2/ARE信号通路相关基因的表达,提高终板软骨细胞的活性,降低细胞内氧化应激和炎症因子水平,从而起到干预终板软骨退变的作用,且其干预效果呈剂量依赖性。

髌骨软骨下骨状况及术中髌骨软骨退变分级对未置换髌骨的全膝关节置换术临床结果无影响

全膝关节置换术中是否置换髌骨一直是争议的话题。为研究全膝关节置换术中未置换退变的髌骨对临床结果的影响,作者术前采用SPECT骨扫描对髌骨软骨下骨状况进行评估,术中采用国际软骨修复学会分级标准对髌骨软骨退变进行分级,将评估结果与临床恢复情况做相关性分析。结果发现,术前SPECT骨扫描评估结果与术中分级高度一致,核素浓聚区域软骨缺损明显。术后功能恢复与术前SPECT骨扫描评估和术中软骨退变分级结果无关,这两项评估不能预测全膝关节置换术的临床结果。

软骨胶原蛋白肽的制备、特性及其成骨细胞增殖活性研究

为充分利用鲨鱼软骨资源,本研究以成骨细胞增殖率为指标,在优化促成骨细胞增殖胶原蛋白肽酶解工艺的基础上,分析酶解物的相对分子质量、氨基酸组成及稳定性等。结果表明,酸性蛋白酶为最优蛋白酶,且在酶添加量5 100 U·g^(-1)、料液比1∶50(g·mL^(-1))、酶解时间4.14 h和温度55℃条件下,得率为91.23%。所制酶解物促成骨细胞增殖率与水解度分别为141.23%与25.03%;鲨鱼软骨胶原蛋白肽具有一定的稳定性且对紫外光不敏感,适当加热可以提升其促成骨细胞增殖率,但温度过高会使增殖率显著下降;经胃肠模拟消化后,酶解物促成骨细胞增殖率显著下降;所制酶解物以疏水氨基酸为主,其蛋白肽分子量一般小于3 kDa,具有促进成骨细胞增殖、分化及矿化作用,以浓度1.0 mg·mL^(-1)时效果较佳。本研究可为鲨鱼资源精深加工和高值化利用提供一定理论依据。