《壓力調控BMSCs/PRF雙膜結構修復髁突軟骨缺損的實驗研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由張旻擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：壓力調控BMSCs/PRF雙膜結構修復髁突軟骨缺損的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張旻
- 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
髁突軟骨缺損是亟待解決的臨床難題，基於骨髓間充質幹細胞（BMSCs）設計的組織工程化軟骨為髁突軟骨缺損的再生修復帶來了新的希望。研究力學和基質微環境下BMSCs向成軟骨細胞分化的調控及機理對於再生軟骨質量的控制具有重要意義。本項目擬以經髁突軟骨細胞共培養誘導的膜片化BMSCs，複合富含多種內源性生長因子的富血小板纖維蛋白（PRF），構建BMSCs/PRF雙膜複合體，模擬關節軟骨再生的基質微環境。在此基礎上，研究適宜壓力刺激下BMSC軟骨向分化的力學生物學回響，探索BMSCs用於關節軟骨再生時的力學信號轉導機制。並通過將壓力微環境預調的BMSCs/PRF雙膜複合體用於動物髁突軟骨的缺損修復，揭示功能性力學刺激與髁突軟骨再生之間的量效關係。研究結果將為體內組織工程關節軟骨的力學環境控制提供實驗依據；為髁突軟骨缺損性疾病的治療乃至多種關節軟骨缺損的體外組織工程設計提供新的思路和研究經驗。
結題摘要
由外傷、骨關節炎等導致的關節軟骨損傷是臨床常見疾病之一，但軟骨因缺乏血管及神經支配，其再生能力非常有限，因此，尋找一種能有效修復軟骨缺損的方法就顯得尤為重要。本課題組創立了一種幹細胞膜片片段複合富血小板纖維蛋白膜雙膜複合體移植材料的製備方法，將自體BMSCs膜片與PRF複合形成BMSCs/PRF雙膜複合體，採用液壓載入系統對BMSCs/PRF雙膜複合體分別給予90 KPa、120 KPa、150 KPa靜壓每天載入1 h或6 h，實驗2、4、6 d時取材。實時定量PCR檢測BMSCs成軟骨相關基因Sox-9，Aggrecan，Col-Ⅱ以及細胞增殖基因PCNA mRNA的相對表達量，從中篩選出既能促進細胞增殖又能促進其成軟骨分化的120 KPa每天60min，連續4天的靜態液壓作為最佳壓力刺激條件。然後，我們將兔自體BMSCs與PRF複合成雙膜結構複合體以該最適力學刺激條件調適後，分別進行裸鼠皮下異位移植與兔TMJ髁突軟骨缺損區原位移植，2、4、8周取材，組織學分析及彈性模量檢測均證實以壓力預調的雙膜複合體移植組軟骨修復與再生效果最顯著，在8周時可達到缺損完全修復、且新生軟骨與周圍殘餘正常軟骨組織的良好整合，再生軟骨的彈性模量可達到正常軟骨的75%左右。BrdU染色結果證實新生軟骨組織主要來源於外源性植入的BMSCs。至此，我們證實BMSCs/PRF所構建的雙膜複合體結構是一種理想的髁突軟骨缺損的組織工程移植物；壓力預調對基於BMSCs/PRF雙膜結構的髁突軟骨缺損再生修復過程具有明顯的促進作用。本項目還進一步從細胞力學角度研究了NF-κB、Wnt以及BMP信號通路在壓力促BMSCs/PRF成軟骨的力學信號轉機制，發現NF-κB/p38信號通路、Wnt/β-catenin信號通路以及BMP/Smad通路在上述壓力預調促下頜髁突軟骨再生修復過程中起到重要的正向調控作用。活體阻斷研究結果證實NF-κB抑制劑PDTC阻斷BMSCs中NF-κB信號通路後再用壓力預調的BMSCs/PRF雙膜結構移植填充缺損區，關節軟骨再生修復效果在軟骨細胞數量、軟骨基質含量、新生軟骨與餘留軟骨的整合性乃至再生軟骨的生物力學性能等多方面均明顯降低，從而證明細胞力學所驗證的力學信號轉導機制的可靠性及與體內研究的一致性。本研究結果將為髁突軟骨缺損性疾病的治療和多種關節軟骨缺損再生修復提供新的契機。
