胚层起源对老年人骨髓间充质干细胞骨形成能力的影响

发布时间：2018-04-10 00:28

本文选题：骨髓间充质干细胞　切入点：颌骨　出处：《中国人民解放军医学院》2016年博士论文

【摘要】：骨是一种持续自我更新的组织。在人的生命进程中,骨量在三十岁左右达到峰值,之后随年龄增长逐渐减少。多数研究认为,中老年人性激素水平的下降和老年性骨质疏松症的发展是骨骼衰老和老年性骨丢失的主要原因。近年来,陆续有学者证实骨骼衰老与人骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stromal cells,BMSCs)的数量或功能下降有关。临床观察发现,在同一个体的不同部位,骨骼衰老的进程并不完全同步。例如,常常发现同一个人患有严重的骨质疏松症而拥有良好的颌骨密度和完整的牙列,另一些人可能患有严重的牙槽骨骨质疏松却并不患有全身骨质疏松症。最新的证据表明,根据胚层起源的差别,人的骨髓间充质干细胞至少可分为两个不同的亚群,颅面部骨的BMSCs(起源于神经嵴主要通过膜内成骨方式成骨)和四肢骨的BMSCs(起源于中胚层主要通过软骨化成骨)。二者在体外的分化潜能有显著的差别,骨骼自我修复时会优先使用相同胚层起源的干细胞。根据这些发现,学者们提出了“人骨髓间充质干细胞的位点特异性”理论,同时假设该理论可能对骨骼疾病的理解和治疗产生深远影响。然而在本研究之前,胚层起源是否会调整衰老对骨髓间充质干细胞的影响,人颅面部骨中骨髓间充质干细胞的衰老特点是否与四肢骨有显著差异尚不清楚。另一方面,外伤,肿瘤,手术及严重的牙周疾病常导致牙槽骨缺损和牙齿丧失,影响患者的咀嚼功能,给口腔修复造成了极大困难。基于自体骨髓间充质干细胞的骨组织工程技术是一种极具前景的骨修复方式。根据人骨髓间充质干细胞的位点特异性的理论,干细胞再生修复必须考虑胚层起源这一重要因素,选择与缺损区同一亚群的BMSCs作为种子细胞可能会获得更好的治疗效果。然而,目前取材颅面部自体BMSCs的方法会给患者带来较大的创伤和疼痛,阻碍了相关研究的进行。因此,本研究在国内外前期研究的基础上,尝试在种植手术中微创取材并分离培养人的颌骨骨髓间充质干细胞。同时利用该技术分别培养人颌骨和四肢骨来源的BMSCs,比较不同年龄组中,不同位点BMSCs的表面抗原、增殖能力和其他功能特性,首次发现干细胞的胚层起源对骨髓间充质干细胞衰老的影响。之后利用中老年人颌骨骨髓间充质干细胞对兔的下颌骨临界骨缺损进行了修复,初步验证了其在组织工程修复中的有效性。第一部分胚层起源对不同年龄患者骨髓间充质干细胞功能特性的影响目的：探讨胚层起源对骨髓间充质干细胞衰老进程的影响方法：通过取材不同年龄组的颅面骨和四肢骨来源的骨髓间充质干细胞,对骨髓间充质干细胞的表面抗原、增殖能力和其他功能特性(成骨分化、细胞因子分泌及体内的骨形成)进行了对比研究。结果：随着供体年龄的增长,骨髓间充质干细胞的增殖能力和成骨分化能力显着下降。同年龄组的比较中,中老年供体来源的颌骨骨髓间充质干细胞的成骨分化能力明显高于中老年供体股骨来源的细胞,而在青年组无显著差异。与老年颌骨间充质干细胞相比,老年股骨中的骨髓间充质干细胞的倍增时间延长,克隆率低,体内的骨形成较少,而在中年和青年组间无显著差异。与增殖和成骨特性相关的细胞因子表达差异也被证实。结论：人骨髓间充质干细胞的增殖分化潜力随供体的年龄逐渐降低。在老年组中,颌骨来源的骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化能力高于股骨来源的骨髓间充质干细胞。第二部分中老年人颌骨骨髓间充质干细胞修复兔下颌骨骨缺损的研究目的：研究基于中老年人颌骨骨髓间充质干细胞的组织工程骨修复兔颌骨临界骨缺损的可行性。方法：通过在种植手术中徽创取材中老年人颌骨标本,分离培养人颌骨骨髓间充质干细胞。完成干细胞鉴定和细胞体外扩增后,接种于多孔纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸支架,用于修复兔下颌骨临界骨缺损。结果：光镜观察、流式细胞仪、免疫荧光和多向分化实验的结果证实取材的细胞具备间充质干细胞的普遍特征。扫描电子显微镜、细胞增殖实验、碱性磷酸酶和骨钙素等结果证实,多孔纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸支架可以为人颌骨骨髓间充质干细胞提供粘附、增殖和分化的适宜环境。在兔下颌骨临界骨缺损模型中,结合人颌骨骨髓间充质干细胞的多孔纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸支架可以显著提升单纯支架的骨修复效果。结论：通过种植手术中取材并分离人颌骨骨髓间充质干细胞是一种微创、有效的技术。取材获得的少量中老年人颌骨骨髓间充质干细胞,经体外扩增培养、成骨诱导后可有效完成兔临界骨缺损的骨组织工程修复。
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【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R329.2

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