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BMP-2基因修饰的骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/聚酰胺66植入体改善大鼠萎缩性骨不连

安徽医科大学学报     字体:

基金项目: 青海省自然科学基金项目(编号:2022-ZJ-968Q);

作者:黄永;马建文;李玉;景青玲;张钦;李长帅

关键词:萎缩性骨不连;骨形态发生蛋白-2;骨髓间充质干细胞;纳米羟基磷灰石/聚酰胺66;腺病毒;骨支架材料;

DOI:

〔摘 要〕 目的 探究骨形态发生蛋白(BMP)-2基因修饰的骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合纳米羟基磷灰石(nHA)/聚酰胺66(PA66)对大鼠股骨骨不连的治疗作用。方法 分离大鼠BMSCs,并分为支架+BMSCs组、支架+BMSCs+rhBMP-2组、支架+BMSCs+Ad-BMP-2组;将人重组BMP-2(rhBMP-2)或腺病毒感染BMP-2(Ad-BMP-2)载体转染BMSCs并装载nHA/PA66支架材料。流式细胞仪检测BMSCs表达特定表面标志物,通过MTT法检测细胞增殖情况,ELISA检测相关生物活性因子,包括血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子-β(TGF-β)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、骨钙素(OCN)、骨连接蛋白(ON),碱性磷酸酶(ALP)活性检测和扫描电子显微镜(SEM)观察细胞生长和黏附情况。在SD大鼠的萎缩性骨不连模型中,将支架+BMSCs+rhBMP-2或支架+BMSCs+Ad-BMP-2复合体植入缺损区域,分为rhBMP-2组及Ad-BMP-2组,并通过X射线和Micro CT评估治疗效果。结果 nHA/PA66支架表面光滑且多孔,BMSCs良好黏附。流式细胞术显示在BMSCs中高表达CD29和CD90,低表达CD45和CD34。MTT显示细胞在72 h后迅速增殖。与支架+BMSCs组及支架+BMSCs+rhBMP-2组相比,支架+BMSCs+Ad-BMP-2组ALP活性、PDGF、TGF-β、VEGF、FGF、OCN、ON表达均显著上调(P<0.05)。术后12周Ad-BMP-2组大鼠支架复合物已完全被新生皮质骨包裹,且表面光滑完整。X射线显示Ad-BMP-2组复合物已完全被新生皮质骨包裹,恢复程度优于rhBMP-2组。Micro CT结果显示,与rhBMP-2组相比,Ad-BMP-2组术后12周大鼠骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨矿物质密度及骨矿物质含量均升高(P<0.05),骨小梁分离水平降低(P<0.05)。结论 Ad-BMP-2转染BMSCs复合nHA/PA66支架材料可以更有效地表达生物活性,为BMSCs提供持续和良好的增殖分化微环境,有利于促进局部成骨活性,且有利于骨缺损修复。