骨組織工程中成骨細胞與生物材料相互作用的分子機制.pdf

1、研究目的：了解構建組織工程骨和組織工程骨膜過程中，人胚骨膜來源成骨細胞與生物衍生支架材料相互作用的分子生物學機制以及成骨細胞重要基因表達的變化，從基因水平預測骨組織工程代用品的生物安全性及有效性。 方法：選用人胚骨膜來源成骨細胞為種子細胞，接種于經(jīng)過脫蛋白、脫細胞處理的生物衍生支架材料上，分別培養(yǎng)2、4、6、8和10天。提取總RNA，經(jīng)過逆轉錄成cDNA，采用實時定量PCR對目的基因Ⅰ型膠原(ColI)，骨鈣素(osteocal

2、cin，OC)，成骨細胞特異轉錄因子(Cbfa1))，成骨細胞特異基因(osterix)以及整合素α5β1(integrinα5β1)進行擴增。在聚苯乙烯培養(yǎng)瓶中單純培養(yǎng)的成骨細胞作為對照組，在相應時間點進行同樣的標本處理。 結果：①組織工程骨和單純培養(yǎng)的成骨細胞Cbfa1的表達隨培養(yǎng)時間逐漸降低，其中2天組與10組，8天組與4、6、10天組比較，P＜0.05。組織工程骨膜組在培養(yǎng)中期Cbfa1表達降低，其中2天組與4、6、8天

3、組比較，10天組與4天組及8天組比較，P＜0.05。培養(yǎng)末期，組織工程骨Cbfa1表達明顯高于生物膜組和對照組，P＜0.05。 ②組織工程骨及單純培養(yǎng)中Osterix表達的變化與Cbfa1一致。組織工程骨膜中Osterix的表達隨著培養(yǎng)時間的延長逐漸升高。培養(yǎng)早期和末期，組織工程骨Osterix的表達均高于對照組，P＜0.05。 ③ColI在兩個實驗組的表達隨時間均出現(xiàn)相類似的，較大的起伏變化。對照組表達則始終保持穩(wěn)定。

4、 ④在2到6天中骨鈣素表達先下降，后回升。在培養(yǎng)末期，組織工程骨膜組骨鈣素表達升高，組織工程骨變化不明顯，對照組卻出現(xiàn)明顯的表達下調(diào)。 ⑤培養(yǎng)早期Integrinα5β1表達呈陰性，Integrinβ1組織工程骨中的表達略高于組織工程骨膜，具有統(tǒng)計學意義的差別僅存在于2天組和6天組。對照組中，Integrinβ1穩(wěn)定，各時間段比較沒有統(tǒng)計學差異。 結論：①成骨細胞與生物衍生材料結合后，重要基因可持續(xù)正常表達。

5、 ②組織工程骨中，成骨細胞Cbfa1與Osterix表達高于組織工程骨膜組和對照組，而且兩個基因的變化一致，提示生物衍生骨作為支架材料，在保持成骨細胞性狀，誘導及促進成骨細胞分化方面有明顯優(yōu)越性。 ③成骨細胞與生物衍生材料結合后，以脈沖式產(chǎn)生細胞外基質(zhì)，提示生物衍生材料不僅對細胞順利進入增殖狀態(tài)沒有影響，而且為細胞增殖提供廣闊而有效的空間。成骨細胞最終可以良好分化，充分發(fā)揮成骨功能。 ④生物衍生材料有利于成骨細胞黏附