负载胰岛素样生长因子-1的骨髓间充质干细胞与壳聚糖-胶原复合物修复大鼠骨缺损的实验研究

摘要：背景：目前已有较多研究表明将种子细胞复合于支架材料进行骨缺损的修复能够取得良好的效果，但仍需探索有效的生长因子以促进修复过程。目的：探讨负载胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor，IGF-1）的骨髓间充质干细胞与壳聚糖-胶原复合物对大鼠骨缺损的修复作用。方法：分离大鼠骨髓间充质干细胞，流式细胞术鉴定细胞表面标志物；将骨髓间充质干细胞进行成骨诱导后检测碱性磷酸酶的活性以鉴定其成骨能力；IGF-1过表达载体转染骨髓间充质干细胞并筛选稳转细胞系，Real-time PCR以及Western blot鉴定稳转细胞系中IGF-1的表达。扩培细胞，并与壳聚糖-胶原进行复合培养。同时建立大鼠骨缺损模型，造模成功后将20只大鼠随机分为4组，每组5只。实验组植入负载IGF-1的骨髓间充质干细胞复合支架，支架修复组植入未经细胞复合的支架，干细胞复合支架修复组植入单纯骨髓间充质干细胞复合支架，空白对照组缺损处未植入任何物质。术后分别通过X射线和组织学切片观察比较各组大鼠的骨缺损修复情况。结果：流式细胞术鉴定结果显示细胞CD44阳性率为98.19%，CD45阳性率为3.65%，CD90阳性率为97.62%。成骨诱导后碱性磷酸酶浓度升高至（11.57±0.48）U/L，显著高于未经成骨诱导的细胞（5.55±0.63）U/L（P<0.05）。Real-time PCR以及Western blot检测结果IGF-1稳定转染的细胞中IGF-1 mRNA以及蛋白的表达均显著升高（P<0.05）。X射线以及组织学观察结果表明空白组骨缺损不能自行修复，壳聚糖-胶原支架与骨髓间充质干细胞复合物植入大鼠后未见明显的免疫排斥反应，与其他组相比负载IGF-1的骨髓间充质干细胞与壳聚糖-胶原复合物组的成骨及修复效果均较为明显。结论：骨髓间充质干细胞是较为理想的骨组织工程种子细胞，将IGF-1负载于骨髓间充质干细胞能够促进骨组织的修复。