间充质干细胞/内皮祖细胞基质依赖型组织工程骨修复大鼠股骨缺损

目的:探讨大鼠骨髓间充质干细胞(MSC)/内皮祖细胞(EPC)作为种子细胞构建的基质依赖型组织工程骨(ECM-TEB)修复大鼠股骨缺损的效果。方法:分离培养骨髓来源的MSC和EPC并进行功能鉴定，种植上架于纳米晶胶原基人工骨颗粒，培养14 d后冻干，获得MSC/EPC ECM-TEB和MSC ECM-TEB。扫描电镜观察MSC和EPC在支架表面的生长形态。分别提取MSC ECM-TEB蛋白浸提液(对照组)和MSC/EPC ECM-TEB蛋白浸提液(实验组)，加入EPC培养系统中进行迁移、划痕修复、管腔形成检测；另加入MSC培养系统中进行茜素红染色和碱性磷酸酶(ALP)染色检测，观察两组细胞募集、血管生成和成骨分化情况。选取12只SD大鼠，建立股骨缺损模型，按照随机数字表法分为：(1)假手术组：仅在缺损处进行清创处理；(2)MSC ECM-TEB组：在缺损处植入MSC ECM-TEB；(3)MSC/EPC ECM-TEB组：在缺损处植入MSC/EPC ECM-TEB，每组4只大鼠。2个月后行Micro-CT检查和缺损区Masson三色染色观察骨缺损修复情况。冻干后低温保存3个月，采取同位素相对标记与绝对定量技术(iTRAQ)标记蛋白质谱检测MSC ECM-TEB和MSC/EPC ECM-TEB在成血管方面的差异，并采用基因本体论/京都基因与基因组百科全书技术(GO/KEGG)功能富集方法分析其原因。结果:MSC和EPC在支架表面生长、增殖良好，形成光滑的细胞层状结构。实验组在细胞迁移数、划痕修复比例和管腔形成长度分别为(121.6±8.3)个、(61.5±5.9)%、(11.3±0.6)mm，较对照组显著增多[(85.0±6.7)个、(39.3±3.6)%、(5.9±0.4)mm]( P均<0.01)。茜素红染色和ALP染色结果显示，实验组钙结节矿化面积比例显著增加[(38.8±3.3)%∶(49.9±3.0)%、(38.8±2.4)%∶(45.3±3.3)%] ( P均<0.05)。Micro-CT和Masson染色结果表明，MSC/EPC ECM-TEB组骨缺损修复良好，MSC ECM-TEB组仅形成少量新骨，假手术组几乎没有新骨形成；骨体积分数、骨小梁数量和骨小梁厚度差异均有统计学意义( P<0.05)。蛋白质谱分析结果表明，与MSC ECM-TEB组相比，MSC/EPC ECM-TEB组中有83个血管生成相关的因子显著上调(差异倍数>2， P<0.05)；GO/KEGG功能富集分析显示，与MSC ECM-TEB相比，MSC/EPC ECM-TEB在"血管发育"等生物过程存在明显差异( P<0.01)，"血管平滑肌收缩通路"等显著增强( P<0.01)。 结论:与MSC ECM-TEB相比，MSC/EPC ECM-TEB在细胞募集、血管生成和新骨生成方面显著增强，是一种更佳的可用于创伤性骨缺损修复的组织工程骨构建策略。