力生长因子参与兔关节软骨原位再生修复的实验研究

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1、力生长因子参与兔关节软骨原位再生修复的实验研究重庆大学博士学位论文学生姓名：罗自维指导教师：杨力教授专业：生物医学工程学科门类：工学重庆大学生物工程学院二O一五年四月AnExperimentalStudyofParticipationofMechanoGrowthFactorsinSituArticularcartilageRegenerationinRabbitModelAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDeg

2、reeofBiomedicalEngineeringByLuoZiweiSupervisedbyProf.YangLiSpecialty:BiomedicalEngineeringCollegeofBioengineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015中文摘要摘要关节软骨（Articularcartilage）在关节挤压和摩擦活动中具有润滑、减缓疼痛功能，在维持关节稳定和人类日常活动过程中具有非常重要的作用。但关节软骨没有血管和神经支配，缺损后不能自我修复愈合，会引发软骨纤维化、关节炎

3、等疾病，给患者带来极大痛苦。目前常用的治疗软骨疾病的方法包括自体软骨细胞移植和骨髓刺激手术疗法，这两种方法的根本目的都是希望关节软骨再生，但实际效果一般，并不能从根本上解决软骨修复的难题。其中自体细胞移植由于体外软骨细胞扩增困难等条件限制已很难开展手术治疗，而骨髓刺激手术则由于血块凝结、骨髓干细胞稀少等因素，令软骨修复过程容易引发纤维化，修复效果实则难以令人满意。本文研究发现，力生长因子（Mechanogrowthfactor,MGF），作为胰岛素样生长因子-1（Insulingrowthfactor-1,IGF-1）的一个同源异构体，具有促进转化生

4、长因子β3（Transforminggrowthfactorβ3,TGF-β3）诱导的骨髓间充质干细胞（BMSCs）软骨分化能力，同时还具有抑制BMSCs软骨分化过程中纤维化的发生。另外，MGF还能促进BMSCs的迁移能力。当借助于丝素材料作为携带MGF和TGF-β3的载体（STM）进入兔皮下组织时，通过细胞分离、免疫荧光和流式细胞术鉴定，结果表明7天内MGF可以招募更多的MSCs迁移至支架表面和内部，2个月时SafrainO染色证实MGF可以促进MSCs软骨分化和合成软骨基质，Masson`s染色结果表明MGF能减少肌纤维在胞外基质中的含量。而当用

5、于关节软骨缺损的修复模型时，仅丝素材料支架（SF）处理的软骨表面无软骨基质和细胞形成，材料组织融合性差。携带TGF-β3的丝素支架（ST）可以促进部分软骨再生，但在软骨表面仍会引起大量纤维化组织形成。STM材料支架能促进关节软骨再生，新生软骨的蛋白聚糖基质含量丰富软骨表面光滑平整，能表达正常的Ⅱ型胶原，却没有Ⅰ型胶原表达，修复效果与正常软骨非常相似，表明STM材料支架能显著性提高关节软骨的再生修复能力。本文获得的结论主要有：①MGF在体外具有显著性促进BMSCs迁移的能力；②MGF在体外可以显著性促进TGF-β3诱导的BMSCs软骨分化能力，并减少软

6、骨分化过程中Ⅰ型胶原的合成；③STM材料支架在兔皮下可以招募多能干细胞（rMSCs）迁移，长期时间内能促进软骨基质合成和软骨分化，抑制皮下组织纤维化；④STM支架在兔关节软骨缺损修复过程中具有招募MSCs迁移的作用，长期时间内能促进关节软骨的再生修复，并抑制软骨表面的纤维化发生，或许能为软骨缺损疾病治疗方法的改进提供新的理论支持。关键词：力生长因子，干细胞招募，软骨分化，纤维软骨，关节软骨再生I英文摘要ABSTRACTArticularcartilageplaysavitalroleinjointstabilitymaintenanceandnorm

7、alactivities,havingfunctionalrolesinlubrication,reducedfrictionandpain.However,articularcartilagewouldnothaveacapacityofself-healing,becauseofthelackofvascularandnervecomposition,whichisquitelikelytoresultingintofibrocartilageandosteoarthritis(OA).Atpresent,autologouschondrocyt

8、eimplantation(ACI)andmarrowstimulationtechniques(MST)a