骨形成蛋白2基因修饰的骨髓基质细胞与纤维蛋白复合物修复兔关节软骨缺损

摘要

目的研究骨形成蛋白2(bone mophogenetic protein 2, BMP-2)重组腺病毒(adenovirus)转染骨髓基质细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)后,与纤维蛋白凝胶构成的复合物(Ad-BMP-2+MSCs-纤维蛋白凝胶)对兔关节软骨缺损修复的影响. 方法①Ad-BMP-2转染原代培养的MSCs,通过RT-PCR、细胞免疫组织化学染色、甲苯胺蓝染色等观察转染后3～9 d的MSCs其BMP-2、Ⅱ型胶原及蛋白多糖转录、表达水平的变化.②转染后的MSCs种植于纤维蛋白凝胶,在体外培养1～9 d,通过上述指标及透射电镜观察三维培养条件下其软骨基质的产生.③42只日本大耳白兔先制成直径4.5 mm全层软骨缺损模型,随机分为3组(n=14):A组为Ad-BMP-2+MSCs-纤维蛋白凝胶修复组,B组为MSCs-纤维蛋白凝胶修复组,C组为空白对照组.术后4、8和12周取材行大体观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学及12周关节软骨弹性常数检测. 结果①Ad-BMP-2转基因MSCs的BMP-2、Ⅱ型胶原 mRNA RT-PCR检测分别在3、5 d呈阳性,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05).②转基因MSCs三维培养物免疫组织化学和甲苯胺蓝染色呈阳性,电镜显示细胞生长良好,有基质合成.③A组各时间点大体、组织形态学和组织化学染色均显著优于B组和C组,12周时力学和组织学已接近正常关节软骨. 结论 Ad-BMP-2能通过促进MSCs分泌BMP-2,诱导Ⅱ型胶原和蛋白多糖的表达,在纤维蛋白三维支架中形成软骨基质,移植入兔关节软骨缺损区可修复直径4.5 mm缺损,其修复组织成分接近正常软骨.