聚乳酸/聚己内酯生物可降解人工骨复合骨形态发生蛋白2基因转染骨髓基质干细胞修复骨缺损的血管化过程(英文)

摘要

学术背景：组织工程骨植入体内后，再血管化是关系其能否充分发挥成骨作用，有效修复骨缺损的关键环节。目的：评价经骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间充质干细胞复合聚乳酸／聚己内酯人工骨修复兔桡骨缺损的血管化过程，观察骨形成蛋白2基因对促进移植骨血管化的影响。设计：随机对照动物实验。单位：实验于2005-01／12在中国医科大学中心实验室完成。材料：聚乳酸／聚己内酯生物可降解材料块由中国科学院长春应用化学研究所提供，孔隙直径150～250μm，孔隙率90％以上；实验动物为3月龄新西兰大耳白兔60只。方法：60只新西兰大耳白兔双侧桡骨中段制成1．5cm骨缺损模型，随机分为4组，每组15只（30侧），植入经不同处理的人工骨。①AD-BMP-2组：转染骨形成蛋白2基因的细胞＋聚乳酸／聚己内酯。②对照基因组：转染β-半乳糖酐酶基因的细胞＋聚乳酸／聚己内酯。③未转染组：未转染细胞＋聚乳酸／聚己内酯。④单纯聚乳酸／聚己内酯组：植入单纯聚乳酸，聚己内酯支架。主要观察指标：于术后4，8和12周行X射线片观察新骨形成情况，立体显微镜观察微血管分布，苏木精．伊红染色观察微血管与骨形成关系，透射电镜观察成骨细胞和血管内皮细胞间的联系，并行血管内皮生长因子表达检测及微血管计数。结果：①AD-BMP-2组术后4周时见移植骨内片状成骨影，有较多新生血管长入，支架孔隙内充满软骨痂，功能活跃的成骨细胞围绕微血管生长，血管内皮生长因子表达及微血管数均明显高于其他各组；术后8周时移植骨内成骨逐渐增多，微血管迂曲扩张并相互连接，软骨痂转变为小梁骨；术后12周时皮质骨连续，髓腔再通，微血管呈规则地纵向排列。②对照基因组和未转染组成骨能力较弱，血管再生缓慢，12周时骨缺损得到初步修复，微血管沿新生骨小梁孔隙分布。③单纯聚乳酚聚己内酯组各时间点新生血管少见，术后12周时骨端硬化，缺损区被纤维组织填充。结论：骨形成蛋白2基因转染可通过上调血管内皮生长因子表达，间接诱导移植骨血管化，促进种子细胞的成活，加速新骨形成。