钛颗粒负荷对骨髓间质干细胞增殖及成骨分化的影响

钛颗粒负荷对骨髓间质干细胞增殖及成骨分化的影响

曹慧[1]2004年在《钛颗粒负荷对骨髓间质干细胞增殖及成骨分化的影响》文中提出叁十多年来,人工关节置换术是治疗终末期关节病损有效、可靠、经济的方法,随着人工关节设计和加工、固定等方面的进步,机体对磨损颗粒的异常生物反应已成为限制人工关节置换术寿命的主要因素。既往研究多集中于磨损颗粒激活假体周单核巨核细胞和骨吸引增强上,而对假体周骨髓间质干细胞对磨损颗粒的反应以及骨形成和骨吸收研究很少。事实上人工关节置换术后假体周净骨量的维持有赖于骨形成与骨吸收间良好的平衡,因此为了进一步认识晚期人工关节假体发生无菌性松动的机理,非常有必要从骨髓间质干细胞增殖及成骨分化研究磨损颗粒—亚微型钛合金颗粒(Submicron Titanium particles)及微型钛合金颗粒对成年大鼠骨髓间质干细胞增殖活性和成骨分化的影响。为探讨人工关节无菌性松动等疾病的病理机制及治疗提供新思路。 我们采用密度梯度离心及PERCOLL分离和传代筛选贴壁细胞的方法分离培养的大鼠骨髓间质干细胞(rMSCs),实验证明可以获得较纯化的大鼠骨髓间质干细胞。电镜观察表明该细胞具有生长旺盛的成纤维细胞的一般特征,细胞流式仪测得细胞表面分子铁颗粒负荷对骨髓间质干细胞增殖及成骨分化的影响一论文摘要CD44呈阳性,C D45呈阴性。结合体外培养大鼠骨髓间质干细胞的强增殖能力和诱导分化为成骨细胞和脂肪细胞的特性,证实了我室培养的大鼠骨髓间质干细胞具有干细胞特性。 采用共聚焦激光扫描显微镜及四哇盐比色法测定钦颗粒负荷前后的成骨诱导的骨髓间质干细胞增殖能力;实验证明在钦颗粒负荷下随颗粒的大小时、浓度、及钦颗粒负荷时间的不同、其增殖能力均表现出不同程度的下降。 使用成骨诱导剂作用于传代培养的大鼠骨髓间质干细胞,用细胞化学和免疫细胞化学测定钦颗粒负荷前后骨髓间质干细胞成骨诱导后的碱性磷酸酶、骨钙素、I型胶原含量的变化。实验证明骨髓间质干细胞具有在诱导条件下分化为成骨细胞的能力,表现为碱性磷酸酶活性的增加、工型胶原和骨钙素血清含量的升高和钙化沉积的形成。在钦颗粒负荷下,随颗粒的大小时、浓度、及钦颗粒负荷时间的不同、其碱性磷酸酶活性的下降、工型胶原和骨钙素血清含量的降低和钙化沉积减少。 研究表明,钦颗粒负荷后影响骨髓间质干细胞增殖及成骨分化,可能是晚期人工关节置换术后假体周净骨量的减少及无菌性松动的原因之一。 关键词:大鼠骨髓间质干细胞钦颗粒人工关节置换术无菌性松动

吴江[2]2005年在《钛颗粒负荷对假体松动过程中主要细胞功能的影响及其机理研究》文中研究说明研究背景 假体周围骨溶解和无菌性松动是人工关节置换术后最为常见的一种并发症。在正常磨损条件下产生的磨损碎屑颗粒被认为是造成假体无菌性松动的主要原因。大多数假体头部是由金属材料(主要成分是钛)做成,而金属磨屑(钛颗粒)在人工关节松动中起着重要作用。新近假体翻修术的回顾性研究发现,局部的大量磨屑颗粒通过骨与假体界面膜所提供进入假体周围间隙,被局部细胞吞噬后能激发细胞释放细胞间介质因子及产生组织细胞代谢副产物,继而募集和激活局部破骨细胞,促进假体周围骨吸收,造成骨质丢失。而磨屑颗粒所诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的骨量,而成骨细胞正常的数量和质量要靠其来源骨髓祖细胞—骨髓间充质干细胞的正常增殖分化能力来维持。那么骨髓间充质干细胞(Marrow msenchymal stem cells,MSCs)在假体周围骨溶解过程中起什么作用? 另外,值得我们关注的是,正常骨转换涉及到骨形成和骨吸收之间的动态平衡,因而在无菌性松动时假体周围骨质的净丢失可能是骨形成减少或有骨质吸收增加的结果,成骨细胞的骨形成减少或破骨细胞的骨吸收活动增强都可能干扰假体周围骨代谢活动。而且假体翻修术中发现,骨—假体界面膜存在的磨屑颗粒大小一般在亚微米(小于1μm)与百微米之间,不同大小的颗粒所引起的生物学反应机制应该有所不同。因此,我们通过分析不同直径大小钛颗粒负荷(Titanium particles loading,TP)影响成骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞等参与假体松动过程主要细胞功能的机理,为进一步阐明磨屑颗粒所激活的一系列生物学反应机理提供实验依据,同时,通过分析比较不同颗粒所引起的不同细胞分子机制,为寻找假体松动防治药物的新作用靶点提供新的理论依据。 方法

吴江, 曹慧, 陈槐卿, 张立, K-LPaulSung[3]2004年在《钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响》文中认为假体磨损碎屑颗粒是引起假体-骨界面无菌性炎症和骨溶解而致使全关节置换术失败的主要原因之一。磨屑颗粒诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的骨量,而成骨细胞正常的数量和质量要依赖于其来源骨髓祖细胞-骨髓间质干细胞(Mesengchymal stemcells,MSCs)的正常增殖分化能力。本研究在前人工作的基础上,结合Flowchamber法和激光共聚

吴江, 陈槐卿, 曹慧, 周江, 张立[4]2004年在《钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响》文中认为假体磨损碎屑颗粒是引起假体 -骨界面无菌性炎症和骨溶解而致全关节置换术失败的主要原因之一。磨屑颗粒所诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的骨量 ,而成骨细胞正常的数量和质量有赖于其来源骨髓祖细胞 -骨髓间质干细胞的正常增殖分化能力的维持。为了探讨磨屑钛颗粒对大鼠骨髓间质干细胞 (Rat MSCs,r MSCs)产生细胞毒性的可能细胞分子机制 ,选用健康 3月龄 SD雄性大鼠 ,采用 Percoll等密度梯度离心法分离获取 r MSCs,经体外传代纯化培养后 ,与不同直径、不同负荷浓度、不同负荷作用时间的钛颗粒悬液共孵育 ,再采用精准的流室系统对钛颗粒负荷的 r MSCs施加一定的流体剪切应力 (Fluid shear stress,FSS)后立刻固定细胞 ,经免疫荧光抗体染色 ,结合激光共聚焦显微镜技术和图像分析软件定性定量分析 r MSCs F-actin表达和 DNA含量的变化情况。同时设置相应的未经钛颗粒孵育的 r MSCs细胞为对照组细胞。结果显示 ,切应力作用可上调 r MSCs胞内 F- actin的表达。亚微 (Subm icron)直径 (0 .9μm)的钛颗粒负荷对 r MSCs F- actin表达和 DNA含量的抑制作用最为显着 ,并伴有凋亡小体出现 ;直径为 2 .7μm的钛颗粒负荷产生的抑制作用略为减弱 ,而较大直径 (6 .9μm)的抑制效应最?

吴江, 曹慧, 陈槐卿, 张立, K-L, Paul, Sung[5]2004年在《钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响》文中认为假体磨损碎屑颗粒是引起假体—骨界面无菌性炎症和骨溶解而致使全关节置换术失败的主要原因之一。磨屑颗粒诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的骨量,而成骨细胞正常的数量和质量要依赖于其来源骨髓祖细胞—骨髓间质干细胞(Mesengchymal stemcells,MSCs)的正常增殖分化能力。本研究在前人工作的基础上,结合Flowchamber法和激光共聚

参考文献:

[1]. 钛颗粒负荷对骨髓间质干细胞增殖及成骨分化的影响[D]. 曹慧. 四川大学. 2004

[2]. 钛颗粒负荷对假体松动过程中主要细胞功能的影响及其机理研究[D]. 吴江. 四川大学. 2005

[3]. 钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响[C]. 吴江, 曹慧, 陈槐卿, 张立, K-LPaulSung. 中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编. 2004

[4]. 钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响[J]. 吴江, 陈槐卿, 曹慧, 周江, 张立. 生物医学工程学杂志. 2004

[5]. 钛颗粒负荷对切应力作用下骨髓间质干细胞F-actin表达和DNA含量的影响[C]. 吴江, 曹慧, 陈槐卿, 张立, K-L, Paul, Sung. 中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编. 2004

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