誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）體內(nèi)成骨分化的實(shí)驗(yàn)研究

（1深圳市光明新區(qū)人民醫(yī)院 廣東 深圳 518106）

（2南華大學(xué)第一附屬醫(yī)院 湖南 衡陽(yáng) 421001）

（3深圳市寶安區(qū)松崗人民醫(yī)院 廣東 深圳 518105）

1.資料和方法

1.1 資料來(lái)源

檢索時(shí)間范圍：2010年1月1日至2018年2月15日。

檢索詞：中文檢索詞為“骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞；成骨；分化；誘導(dǎo)”。英文檢索詞為“mesencgymal stem cells,osteogenesi s,differentiation,induction”。

檢索數(shù)據(jù)庫(kù)：萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)， Pub Med數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 資料的納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、體內(nèi)成骨的相關(guān)研究。

排除標(biāo)準(zhǔn)：重復(fù)及陳舊文獻(xiàn)。

1.3 對(duì)納入文獻(xiàn)的評(píng)價(jià)

計(jì)算機(jī)檢索得到751篇中文文獻(xiàn)，325篇英文文獻(xiàn)。選擇近期發(fā)表及權(quán)威雜志上發(fā)表的文章，共18篇。

2.結(jié)果

目前誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化的研究體內(nèi)成骨的研究相對(duì)較少。由于體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)環(huán)境相差甚大，體內(nèi)成骨實(shí)驗(yàn)是否成功，是今后研究的重點(diǎn)。

2.1 中醫(yī)中藥

國(guó)內(nèi)研究者嘗試應(yīng)用中藥或其提取物誘導(dǎo)BMSCs成骨分化，并取得一定成就。劉建鵬等[1]將含復(fù)方接骨中藥血清進(jìn)行體內(nèi)及體外試驗(yàn)，得出含復(fù)方接骨中藥血清誘導(dǎo)的MSC-BCB復(fù)合體移植具有體內(nèi)成骨作用,成骨速度與成骨質(zhì)量均優(yōu)于單純BCB移植。徐房添等[2]用BMP-9轉(zhuǎn)染的脂肪干細(xì)胞復(fù)合攜淫羊藿苷的載體支架材料/納米晶膠原基人工骨支架材料植入兔橈骨節(jié)段性骨缺損中,證實(shí)骨缺損完成修復(fù)。陳震東等[3]通過(guò)文獻(xiàn)檢索得出淫羊藿苷能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化。中藥在促進(jìn)BMSCs成骨分化方面有著廣闊的應(yīng)用前景，但是，目前的研究仍存在一些問(wèn)題，如作用于各種間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨的最佳作用濃度，不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體的骨愈合能力不同而使研究結(jié)果存在差異，與其他骨性營(yíng)養(yǎng)因子是否存在協(xié)同效應(yīng)等。尚需要進(jìn)一步的研究逐一探索。

2.2 激素

近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素能夠影響骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的代謝以及分化[4]。尤其在誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞成骨發(fā)生中，有不可或缺的作用。抑制內(nèi)源性的糖皮質(zhì)激素，能促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞成骨與成軟骨分化[5]；Hong L等認(rèn)為糖皮質(zhì)激素抑制成骨的原因可能是改變了間充質(zhì)干細(xì)胞增殖與成骨分化能力，加速了間充質(zhì)干細(xì)胞的衰老及促進(jìn)其向脂肪分化[6]。

體內(nèi)雌激素對(duì)干細(xì)胞向成熟組織細(xì)胞分化有影響作用。在骨代謝相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)雌激素也可直接與成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的受體結(jié)合發(fā)揮作用[7]。王燕萍[8]等研究發(fā)現(xiàn)雌激素缺乏狀態(tài)下的牙周膜干細(xì)胞成牙、成骨能力明顯下調(diào)。此類(lèi)研究中在體研究報(bào)道較少。

2.3 支架材料結(jié)合種子細(xì)胞

此類(lèi)方式是目前研究最多的促進(jìn)BMSCs成骨的方式。李松等[9]取兔下頜骨中的松質(zhì)骨,將P3代BMMSCs與羥基磷灰石/磷酸三鈣復(fù)合,自體回植，通過(guò)組織學(xué)觀察評(píng)價(jià)體內(nèi)成骨的效果。結(jié)果顯示術(shù)后8周BMMSCs-HA/TCP組空隙內(nèi)新骨形成；術(shù)后20周大量新骨形成,HA/TCP大部已降解。Duan等[10]在聚乳酸多孔納米支架內(nèi)加入納米碳生物材料，證實(shí)聚乳酸多孔納米材料結(jié)合納米碳生物材料可以明顯促進(jìn)骨髓間質(zhì)干細(xì)胞的增殖和成骨。王立勛等[11]把骨形態(tài)發(fā)生蛋白2基因轉(zhuǎn)染至骨髓間質(zhì)干細(xì)胞中，將轉(zhuǎn)染后的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞與經(jīng)纖維連接蛋白修飾的β磷酸三鈣支架材料植入小鼠顱骨缺損處，20周后小鼠顱骨缺損修復(fù)達(dá)60%左右。武京國(guó)等[12]將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分別接種珊瑚、β磷酸三鈣支架體外成骨誘導(dǎo)后,植入比格犬背部皮下,能夠異位成骨。王慶等[13]通過(guò)骨形態(tài)發(fā)生蛋白7和骨形態(tài)發(fā)生蛋白7雙基因轉(zhuǎn)染脂肪間質(zhì)干細(xì)胞，結(jié)合β磷酸三鈣支架植入小鼠股骨2mm缺損處，6周后，骨缺損完全愈合。在體研究避免了體、內(nèi)外微環(huán)境差異，目前雖然此類(lèi)研究不多，由于其更貼近應(yīng)用，是基礎(chǔ)研究向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的必然途徑。

2.4 支架材料結(jié)合營(yíng)養(yǎng)因子

王之發(fā)等[14]研究認(rèn)為富血小板纖維蛋白可以促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片的成骨能力。Niemeyer等[15]認(rèn)為血小板血漿可以促進(jìn)骨髓間質(zhì)干細(xì)胞成骨。Kim等[16]用細(xì)胞與細(xì)胞共培養(yǎng)方法促進(jìn)成骨。在老鼠顱蓋骨缺損實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校浦?0周后，實(shí)驗(yàn)組明顯促進(jìn)骨量沉積，成骨效果較明顯。

2.5 物理方法

馬念等[17]將成骨誘導(dǎo)后的r BMSC與聚乳酸-羥基乙酸共聚物支架材料復(fù)合構(gòu)建骨移植材料,再運(yùn)用澳絲彎制成加力裝置與該移植材料復(fù)合,植入雄性大鼠皮下,發(fā)現(xiàn)受到拉力作用的r BMSC在體內(nèi)的成骨量更多。李軼杰等[18]經(jīng)壓力調(diào)控后的BMSCs/PRF雙膜復(fù)合體修復(fù)兔髁突軟骨缺損，術(shù)后8周髁突軟骨缺損區(qū)已被完全修復(fù)，修復(fù)組織色澤、質(zhì)地與正常軟骨基本一致。此種方式因相對(duì)安全，無(wú)毒副作用，且排除試劑，營(yíng)養(yǎng)因子等成分的干擾，若能進(jìn)一步研究，也不失為一種好的研究方向。

3.小結(jié)

BMSCs經(jīng)多種途徑可誘導(dǎo)成骨分化，用于促進(jìn)骨折愈合及骨缺損修復(fù)，在骨組織工程中有較好的應(yīng)用前景。但是在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)成骨效果仍然欠佳。將來(lái)的研究重點(diǎn)應(yīng)該放在多種方式相結(jié)合和在體研究上，進(jìn)一步提高在體實(shí)驗(yàn)成骨效率，爭(zhēng)取早日向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

[1]劉建鵬,楊紅志,沙永順,等.含接骨中藥血清誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化研究.CHKD國(guó)家科技成果數(shù)據(jù)庫(kù).

[2]徐房添,尹慶水.BMP-9修飾的ADSCS復(fù)合攜ICA的支架修復(fù)大段骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究.南方醫(yī)科大學(xué),骨外科學(xué),2016,博士學(xué)位論文.

[3]陳震東,高輝,徐房添.淫羊藿苷促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化:為治療骨缺損提供一個(gè)良好的方向[J].中國(guó)組織工程研究.2016.20(50):7594-7600.

[4] Derfoul A, Perkins GL, Hall DJ,et al. Glucocorticoids promote chondrogenic differentiation of adult human mesenchymal stem cells by enhancing expression of cartilage extracellular matrix genes.Stem Cells. 2006;24(6):1487-1495.

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[7] Wang Y, Li LZ, Zhang YL, et al. LC, a novel estrone-rhein hybrid compound, concurrently stimulates osteoprotegerin and inhibits receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) and interleukin-6 production by human osteoblastic cells.Mol Cell Endocrinol.2011;337(1-2):43-51.

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[9]李松,郭延偉,房殿吉.兔下頜骨來(lái)源骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生物學(xué)行為及其體內(nèi)成骨的研究[J],口腔醫(yī)學(xué)研究,2013.29(2):123-127.

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[11]王立勛,呂飛舟,馬曉生,等.慢病毒介導(dǎo)骨形成蛋白-2基因轉(zhuǎn)染骨髓間質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)大鼠顱骨骨缺損[J].中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2008,25(6):705-706.

[12]武京國(guó),馬燕,曹霏霏.同種異體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在比格犬體內(nèi)異位構(gòu)建組織工程骨[J].中國(guó)組織工程研究,2016,46,6845-6853.

[13]王慶,陳光興,郭林,等.骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2和7聯(lián)合基因修飾構(gòu)建組織工程骨的實(shí)驗(yàn)研究[J].中華創(chuàng)傷骨科雜志,2013,15(11):984-989.

[14]王之發(fā),劉彥普,劉斌.基于細(xì)胞膜片技術(shù)復(fù)合富血小板纖維蛋白（PRF）構(gòu)建可注射的組織工程骨的實(shí)驗(yàn)研究.第四軍醫(yī)大學(xué),口腔臨床醫(yī)學(xué),2013,碩士.

[15] Niemeyer P,Fechner K,Milz S,et al.Comparison of mesenchymal stem cells from bone marrow and adipose tissue for bone regeneration in a critical size defect of the sheep tibia and the influence of platelet-rich plasma.Biomaterials. 2010;31(13):3572-3579.

[16] Kim KI,Park S,Im GI.Osteogenic differentiation and angiogenesis with cocultured adipose-derivedstromal cells and bone marrow stromal cells. Biomaterials. 2014;35(17):4792-4804.

[17]馬念,曾德良,趙寧,等.間充質(zhì)干細(xì)胞在拉力作用下的大鼠皮下成骨能力研究[J].口腔材料器械雜志.2016,25(3):133-138.

[18]李軼杰,張旻.壓力調(diào)控BMSCs/PRF雙膜復(fù)合體修復(fù)兔TMJ髁突軟骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究。第四軍醫(yī)大學(xué),口腔醫(yī)學(xué),2013,碩士.