胎盘间充质干细胞不同给药途径治疗骨质疏松性骨折树鼩的疗效和机制

摘要

背景:目前人源胎盘间充质干细胞极少用于骨组织工程的研究,采用人源胎盘间充质干细胞治疗骨质疏松性骨折很可能为其治疗方法打开新的视野。目的:探讨人源胎盘间充质干细胞治疗骨质疏松性骨折树鼩的机制和不同给药方式对其疗效的影响。方法:将雌性树鼩切除双侧卵巢和子宫模拟绝经后骨质疏松症,自然喂养180 d成模。对骨质疏松树鼩行右股骨骨折术,建立骨质疏松性骨折模型。将24只骨质疏松性骨折树鼩随机分为4组,调整人源胎盘间充质干细胞浓度为1×10^(9) L^(-1),尾静脉注射组尾静脉注射1 mL人源胎盘间充质干细胞;尾静脉联合骨折处注射组尾静脉和骨折处各注射0.5 mL人源胎盘间充质干细胞;尾静脉联合腹腔注射组尾静脉和腹腔各注射0.5 mL人源胎盘间充质干细胞;模型组尾静脉注射1 mL生理盐水。骨折术后第3天起,每周注射1次,连续注射3次。末次治疗8周后,检测各组树鼩骨密度,各组树鼩取股骨行三点骨生物力学和苏木精-伊红染色实验。ELISA法检测各组树鼩血清骨钙素、雌激素、骨碱性磷酸酶和抗酒石酸酸性磷酸酶的表达水平,实时荧光定量PCR检测骨痂处骨形态发生蛋白2、骨保护素、核因子κB受体激活物配体mRNA的表达水平。结果与结论:①末次治疗8周后,与模型组相比,其他3组的骨密度增大,最大载荷、结构刚度和能量吸收均增加,其中尾静脉注射组增加最为明显;②其他3组的血清雌激素、骨碱性磷酸酶和骨钙素水平均较模型组显著增加,抗酒石酸酸性磷酸酶活性显著降低,尾静脉注射组改善最为明显;③苏木精-伊红染色显示,尾静脉注射组、尾静脉联合骨折处注射组病理变化有明显改善;④此外,与模型组相比,其他3组骨保护素、骨形态发生蛋白2 mRNA表达水平有不同程度提高,其中尾静脉联合骨折处注射组提高最显著;⑤与模型组相比,其他3组核因子κB受体激活物配体mRNA表达水平有不同程度降低,其中尾静脉联合骨折处注射组降低最显著;⑥提示人源胎盘间充质干细胞移植能有效改善骨质疏松性骨折树鼩症状,增加骨质疏松性骨折树鼩骨碱性磷酸酶、骨钙素、骨保护素等骨形成指标,降低抗酒石酸酸性磷酸酶和核因子κB受体激活物配体等骨吸收指标,改善树鼩骨密度和骨生物力学指标;尾静脉注射组全身治疗效果最好,针对骨折处治疗效果尾静脉联合骨折处注射组显示出更好的优势。