成纤维细胞成骨能力的研究

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1、成纤维细胞成骨能力的研究【关键词】成纤维细胞　　关键词:成纤维细胞;成骨　　0引言　　组织工程学是近20a来随着细胞生物学及生物材料学技术的发展而出现的一门边缘学科，包含三部分研究内容:①种子细胞及其性质的研究;②细胞种植基质材料的开发与研究;③组织培养过程中各种因子调控作用的研究［1］.从事组织工程学研究的学者多选择其中的一个方面作为自己的研究重点.理想骨组织工程学种子细胞应当具有以下特点:①取材比较容易，对机体损伤较小;②在诱导因子或适宜环境下，具有定向分化为成骨细胞的能力，且有较强传代繁殖能力;③植入机体后能保持成骨活性［

2、2］.目前有关骨组织工程学中种子细胞的研究非常多，所研究的种子细胞包括:①骨和骨膜的成骨细胞［1-4］;②骨髓基质细胞［5-7］;③骨外组织的成骨潜能细胞，如:周皮细胞［8］和成纤维细胞［9，10］;④胚胎干细胞［11］.有关成纤维细胞成骨潜能的研究报道较少，我国有些单位起步较早，研究也较深入［12，13］.现就有关成纤维细胞成骨能力的研究进行阐述.　　1成纤维细胞在骨折愈合中的作用　　创伤修复是多种细胞、生长因子和细胞外基质之间相互作用的复杂动态过程.在各种创伤的修复过程中，成纤维细胞均起着极其重要的作用.骨折作为机体的一种严

3、重创伤，其修复过程即骨折愈合过程也是非常复杂的.除成骨细胞在骨折愈合过程中发挥决定作用外，成纤维细胞也起着重要作用.　　从形态学角度看，骨折愈合过程可分为炎症反应阶段、纤维骨痂阶段、原始骨性骨痂阶段及继发骨性骨痂阶段.成纤维细胞参与了骨折愈合的所有阶段.骨折后3d，成纤维细胞首先出现在断端四周的血肿（以后此处将形成骨外膜及桥梁骨痂）和断端间的血肿（此后将形成连接骨痂）中，以后又出现在断骨片的髓腔血肿（相当于封闭骨痂）中.成纤维细胞是随同新生血管由血肿的边缘侵入的.炎症反应阶段是成纤维细胞的募集期.成纤维细胞发挥作用主要是在纤维骨

4、痂形成期.在该期，成纤维细胞呈不规则的长方形，细胞核也不规则，细胞质内有高尔基复合体、线粒体及众多粗面内质网.内质网腔膨大，内有原胶原细纤维.成纤维细胞通过胞吐作用，以及通过大片细胞膜连同内质网一起脱落而使大量原胶原进入细胞外间隙，并进一步形成胶原纤丝.胶原纤丝出现在所有骨痂部位，而以骨外膜及桥梁骨痂部位为最多;在近端封闭骨痂比在远端封闭骨痂出现得早.随着时间推移，纤维骨痂逐渐将两个骨端包围起来，形成梭形肿胀.梭形纤维骨痂外表面有骨外膜形成.纤维骨痂在形成过程中有骨生成细胞不断从骨外膜及骨内膜渗入并分化.纤维骨痂的形成在骨折修复

5、早期起着一定的固定骨片的作用.在骨折愈合13d时，纤维骨痂内成纤维细胞出现三种不同的演变:①部分成纤维细胞死亡，表现为细胞固缩，细胞器簇集和细胞内有空泡形成.细胞周围出现针状或丛毛球状钙盐结晶沉积;②在成纤维细胞周围先出现钙盐沉积，然后出现细胞死亡.死亡细胞所在处为骨组织所代替;③成纤维细胞周围不断有钙盐结晶沉积，并将细胞围住形成细胞陷窝，成纤维细胞并不死亡，而是演变为骨细胞.以上演变可出现在不同的骨痂部位，并一直持续至30d左右.成纤维细胞演变为骨细胞并在其周围形成钙化组织可被认为是最有效和最快的成骨途径，可在无成骨细胞或骨生

6、成细胞的部位出现骨细胞，并直接形成骨组织.这种演变连同成纤维细胞的变性、死亡及被骨组织所替代，使骨折愈合可以不完全依赖于骨外膜及骨内膜的成骨细胞或骨生成细胞，而能更早地、更普遍地在骨折的各个部位形成骨组织.因此，成纤维细胞在骨折愈合过程中不仅形成胶原，还可形成骨组织和骨细胞［14］.　　炎症阶段和清扫阶段是所有创伤修复所共有的阶段，而纤维骨痂阶段和骨性骨痂阶段是骨折修复所特有，并使骨的修复成为唯一在损伤以后能恢复原有结构的组织［11］.骨折修复不同于其他结缔组织修复还在于细胞间基质能钙化，同时细胞要为钙盐结晶提供必需的原料和钙盐

7、沉积的场所.骨折骨痂内要有钙盐沉积，首先必需有大量钙离子.这些钙离子存在于局部骨痂内，即软骨细胞、成骨细胞和骨细胞内.以往认为成纤维细胞仅能合成、分泌胶原纤维，形成纤维骨痂.事实上，在骨折修复过程中，成纤维细胞也能满足细胞间基质钙化所必需的各项条件.电子显微镜观察显示，在成纤维细胞的线粒体内有较多的高电子密度钙颗粒，钙颗粒主要位于线粒体内层膜上，或在线粒体嵴部位.成纤维细胞四周众多的胶原纤丝中也可以看到钙化的基质小泡.因此，成纤维细胞完全可为钙化过程提供必需的钙原料.成纤维细胞象成骨细胞一样，是合成、分泌I型胶原的主要细胞.这些

8、胶原纤丝都具有6.4×10-8m的周期带，而且都有钙盐结晶沉积在胶原纤丝内.随着钙盐结晶逐渐增多，成纤维细胞四周基质内胶原成分的钙化过程趋于完成［15］.　　细胞间基质的钙化，除了胶原纤丝内的钙盐结晶沉积外，尚有基质小泡的钙化.最早的钙盐结晶沉积即发生在基质小泡