BMP-2诱导MSCs修复无血运区半月板损伤的实验研究

摘要

目的:为探寻无血运区半月板损伤的治疗方式,我们以新西兰大白兔为实验动物,制作半月板损伤动物模型,并尝试使用以自体纤维蛋白胶(FG)为基质材料,以骨形态发生蛋白-2(BMP-2)为细胞因子,在无需传代扩增骨髓间充质干细胞(MSCs)的前提下,诱导MSCs转化成纤维软骨细胞来修复半月板损伤。通过BMP-2的诱导作用,提高骨髓间充质干细胞转化效率,来增加纤维软骨细胞的生成数量,达到促进半月板愈合的目的,避免因半月板损伤引起关节软骨过早的发生退变,继发骨性关节炎(OA),从而为临床半月板无血运区损伤的治疗,提供一些新的思路。
　　 方法:选用健康新西兰大白兔36只,年龄6-12个月,体重2-3kg,随机分成A、B两组,每组18只,双膝内外侧半月板均用于实验,在其半月板体部统一造成无血运区纵行全层裂。A组(36膝)每只对其双膝随机采取一侧于半月板损伤区注入纤维蛋白胶(FG组),另一侧为空白对照组(NT组),对损伤区不做任何处理;B组(36膝)对其双膝随机采取一侧于半月板损伤区注入纤维蛋白胶与骨髓间充质干细胞混合物(FM组),另一侧于膝关节半月板损伤区注入纤维蛋白胶+骨髓间充质干细胞+骨形态发生蛋白混合物(FMB组),分别于术后第4周、8周、12周取材,每组每次处死动物3只。对半月板损伤区的修复情况行大体观察,并取材对修复组织行光镜组织学观察,12周时的半月板修复组织行电镜观察,对其修复质量情况做出评价,并进行相应的统计学处理。
　　 结果:
　　 1.大体观察示:空白对照组(NT组)半月板损伤区在术后各时间点均无明显组织修复,纵行全层裂仍然存在,边缘不整齐,色泽灰暗,表面不平整,但与FG组及FM组相比均无统计学意义(P＞0.05),与FMB组相比差异显著(P＜0.05)。FG组术后各时间点,半月板缺损区修复情况明显好于NT组而不及FMB组,但统计学处理仅与FMB组差异有显著意义(P＜0.05)。FM组术后各时间点,损伤区支架材料与周围组织部分融合,与周围组织界限清楚,统计学处理结果显示仅与FMB组在第12周这一时间点差异具有显著意义(P＜0.05)。FMB组术后,缺损区修复组织与周围组织融合可,12周半月板损伤区修复组织与周围组织界限模糊,效果明显好于FG组及FM组,与NT组和FG组及12周时与FM组相比差异显著(P＜0.05)。2.光镜观察示:FG组修复组织为少量的纤维结缔组织,纤维排列紊乱,偶见纤维软骨细胞。FM组术后各时间点损伤区可见纤维结缔组织及少量的纤维软骨细胞,纤维组织排列欠规整。FMB组术后各时间点损伤区有较多的胶原纤维形成,可见成团的软骨细胞,有软骨囊形成,并有较多的同源细胞群,胶原纤维排列规则。12周时甲苯胺蓝染色,缺损区修复组织及修复细胞周围可见甲苯胺蓝染以阳性物质,FG组及FM组基质染色较FMB组明显变浅且不均匀,经计算机病理彩色图象分析及统计学处理有统计学意义(P＜0.05)。3.电镜观察:12周时,NT伤边缘组织可见到调亡软骨细胞,胶原纤维粗细不等,排列不规则。FG组纤维软骨细胞有突起,细胞形状不规则,胶原纤维粗细不等,排列不规则。FM组纤维软骨细胞有突起,核糖体丰富,胶原纤维丰富排列规则。FMB组软骨细胞有突起,高尔基复合体及粗面内质网丰富,胶原纤维丰富,排列规则。
　　 结论:纤维蛋白胶是骨髓间充质干细胞及骨形态发生蛋白的理想载体,以纤维蛋白胶为载体的FG+MSCs+BMP-2复合物可以有效的促进和改善无血运区半月板损伤的修复,从而为临床治疗无血运区半月板损伤提供一种新的方法。