锚定短肽组织工程骨修复大鼠股骨干缺损的成骨观察

目的探讨氨等离子体锚定甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸(Gly-Arg-Gly-Asp-Ser,GRGDS)短肽的消旋聚乳酸(poly-D,L-lactide acid,PDLLA)骨支架修复大鼠股骨干缺损的成骨效能。方法采用氨等离子体锚定短肽技术,在PDLLA表面以酰胺键锚定GRGDS活性短肽,制备锚定短肽PDLLA(peptides anchoredaminated-PDLLA,PA/PDLLA)骨支架。取4只4周龄SD大鼠双侧股骨及胫骨骨髓,采用全骨髓贴壁法分离、培养BMSCs,取第3～6代成骨诱导的BMSCs分别接种至PA/PDLLA支架及PDLLA支架。45只成年雄性SD大鼠,体重350～500 g,制备右侧股骨干8 mm长骨缺损模型,随机分为3组(n=15)。骨缺损分别采用BMSCs-PA/PDLLA支架复合物(PA/PDLLA组)、BMSCs-PDLLA支架复合物(PDLLA组)填充修复,空白对照组不作处理。术后观察大鼠一般情况,4、8、12周分别对骨缺损部位进行大体观察、X线片检查、组织学观察、Micro-CT扫描及实时荧光定量PCR检测。结果术后2只实验动物死亡,予以补充;其余均存活至实验完成。术后各时间点大体及X线片观察示PA/PDLLA组骨缺损部位骨修复重建较PDLLA组快,空白对照组未见骨修复。X线片评分示各时间点PA/PDLLA组评分最高,PDLLA组次之,空白对照组最低;除术后4周空白对照组与PDLLA组比较差异无统计学意义(P>0.05)外,其余各时间点组间比较,差异均有统计学意义(P<0.05);且随术后时间延长,PDLLA组及PA/PDLLA组X线片评分均呈增加趋势(P<0.05)。组织学观察及Micro-CT检查示,PA/PDLLA组成骨质量最好,PDLLA组次之,空白对照组最差;骨密度、骨体积与选取感兴趣区域体积比值、骨小梁数量、结构模型指数组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。实时荧光定量PCR检测示PA/PDLLA组成骨相关基因骨钙素、Ⅰ型胶原、ALP、BMP-2、骨桥蛋白的表达均显著高于其余两组(P<0.05)。结论氨等离子体锚定GRGDS短肽活性修饰的PDLLA骨支架,能够加速SD大鼠股骨干缺损模型的骨修复重建过程。