种子细胞MSC募集两组宿主血管和骨生成相关细胞——组织工程骨的间接作用机制

摘要

目的：基于间充质干细胞(MSC)的组织工程策略是治疗大节段骨缺损最有希望的手段之一.然而,移植的外源性MSC促进成骨修复的具体作用机制不清,极大地限制了组织工程骨(TEB)的进一步发展和应用.本研究的目的在于探索在骨缺损修复早期炎症阶段外源性MSC的间接作用方式及相关机制. 方法：将GFP小鼠骨髓间充质干细胞(mBMSC)接种于部分脱钙骨基质(pDBM)支架构建TEB.利用本课题组前期制备的小鼠双侧大节段股骨缺损模型,以GFP+转基因小鼠为受体,左右侧股骨缺损分别移植以TEB或pDBM支架.术后,在指定的时间点通过免疫荧光观察宿主CD14+单核/巨噬细胞(Mc/Mp)及CD34+内皮祖细胞(EPCs)的募集情况;通过RT-PCR及拮抗实验鉴定介导宿主细胞迁移的主要趋化因子及相关受体;通过组织学染色评价各组成骨修复能力及供体/宿主细胞对成骨修复的贡献. 结果：外源性MSC的移植显著促进成骨修复,然而在TEB介导的成骨效应中,外源性MSC的直接贡献比例低于10％.在骨缺损修复早期炎症阶段,移植的外源性MSC显著促进宿主Mc/Mp及EPCs的募集,募集高峰分别出现在术后第7天及第10天.宿主Mc/Mp的募集主要归因于单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)及其主要作用受体CCR2的表达升高.然而,宿主EPCs的募集与既往研究鉴定的主要作用因子SDF-1关系不大. 结论：TEB介导的骨缺损修复主要归因于MSC的间接作用,即其募集的宿主细胞的贡献.在早期炎症阶段,外源性MSC通过释放趋化因子募集宿主Mc/Mp及EPCs至缺损处,对抗局部的缺氧缺血微环境,显著促进成骨修复效果.对此开展更深入的研究将有助于揭示移植MSC的间接作用机制,为TEB的进一步研究和发展提供理论基础.