胚層起源對老年人骨髓間充質(zhì)干細胞骨形成能力的影響.pdf

1、骨是一種持續(xù)自我更新的組織。在人的生命進程中，骨量在三十歲左右達到峰值，之后隨年齡增長逐漸減少。多數(shù)研究認為，中老年人性激素水平的下降和老年性骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展是骨骼衰老和老年性骨丟失的主要原因。近年來，陸續(xù)有學(xué)者證實骨骼衰老與人骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stromal cells，BMSCs)的數(shù)量或功能下降有關(guān)。臨床觀察發(fā)現(xiàn)，在同一個體的不同部位，骨骼衰老的進程并不完全同步。例如，常常發(fā)現(xiàn)同一個

2、人患有嚴重的骨質(zhì)疏松癥而擁有良好的頜骨密度和完整的牙列，另一些人可能患有嚴重的牙槽骨骨質(zhì)疏松卻并不患有全身骨質(zhì)疏松癥。
　　最新的證據(jù)表明，根據(jù)胚層起源的差別，人的骨髓間充質(zhì)干細胞至少可分為兩個不同的亞群，顱面部骨的BMSCs（起源于神經(jīng)嵴主要通過膜內(nèi)成骨方式成骨）和四肢骨的BMSCs（起源于中胚層主要通過軟骨化成骨）。二者在體外的分化潛能有顯著的差別，骨骼自我修復(fù)時會優(yōu)先使用相同胚層起源的干細胞。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們提出了“人骨

3、髓間充質(zhì)干細胞的位點特異性”理論，同時假設(shè)該理論可能對骨骼疾病的理解和治療產(chǎn)生深遠影響。然而在本研究之前，胚層起源是否會調(diào)整衰老對骨髓間充質(zhì)干細胞的影響，人顱面部骨中骨髓間充質(zhì)干細胞的衰老特點是否與四肢骨有顯著差異尚不清楚。
　　另一方面，外傷，腫瘤，手術(shù)及嚴重的牙周疾病常導(dǎo)致牙槽骨缺損和牙齒喪失，影響患者的咀嚼功能，給口腔修復(fù)造成了極大困難?；谧泽w骨髓間充質(zhì)干細胞的骨組織工程技術(shù)是一種極具前景的骨修復(fù)方式。根據(jù)人骨髓間充質(zhì)干細

4、胞的位點特異性的理論，干細胞再生修復(fù)必須考慮胚層起源這一重要因素，選擇與缺損區(qū)同一亞群的BMSCs作為種子細胞可能會獲得更好的治療效果。然而，目前取材顱面部自體BMSCs的方法會給患者帶來較大的創(chuàng)傷和疼痛，阻礙了相關(guān)研究的進行。
　　因此，本研究在國內(nèi)外前期研究的基礎(chǔ)上，嘗試在種植手術(shù)中微創(chuàng)取材并分離培養(yǎng)人的頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞。同時利用該技術(shù)分別培養(yǎng)人頜骨和四肢骨來源的BMSCs，比較不同年齡組中，不同位點BMSCs的表面抗原、

5、增殖能力和其他功能特性，首次發(fā)現(xiàn)干細胞的胚層起源對骨髓間充質(zhì)干細胞衰老的影響。之后利用中老年人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞對兔的下頜骨臨界骨缺損進行了修復(fù)，初步驗證了其在組織工程修復(fù)中的有效性。
　　第一部分 胚層起源對不同年齡患者骨髓間充質(zhì)干細胞功能特性的影響
　　目的:探討胚層起源對骨髓間充質(zhì)干細胞衰老進程的影響
　　方法:通過取材不同年齡組的顱面骨和四肢骨來源的骨髓間充質(zhì)干細胞，對骨髓間充質(zhì)干細胞的表面抗原、增殖能力和其

6、他功能特性（成骨分化、細胞因子分泌及體內(nèi)的骨形成）進行了對比研究。
　　結(jié)果:隨著供體年齡的增長，骨髓間充質(zhì)干細胞的增殖能力和成骨分化能力顯著下降。同年齡組的比較中，中老年供體來源的頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化能力明顯高于中老年供體股骨來源的細胞，而在青年組無顯著差異。與老年頜骨間充質(zhì)干細胞相比，老年股骨中的骨髓間充質(zhì)干細胞的倍增時間延長，克隆率低，體內(nèi)的骨形成較少，而在中年和青年組間無顯著差異。與增殖和成骨特性相關(guān)的細胞因子表

7、達差異也被證實。
　　結(jié)論:人骨髓間充質(zhì)干細胞的增殖分化潛力隨供體的年齡逐漸降低。在老年組中，頜骨來源的骨髓間充質(zhì)干細胞增殖、成骨分化能力高于股骨來源的骨髓間充質(zhì)干細胞。
　　第二部分 中老年人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞修復(fù)兔下頜骨骨缺損的研究
　　目的:研究基于中老年人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞的組織工程骨修復(fù)兔頜骨臨界骨缺損的可行性。
　　方法:通過在種植手術(shù)中微創(chuàng)取材中老年人頜骨標(biāo)本，分離培養(yǎng)人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞。完

8、成干細胞鑒定和細胞體外擴增后，接種于多孔納米羥基磷灰石/膠原/聚乳酸支架，用于修復(fù)兔下頜骨臨界骨缺損。
　　結(jié)果:光鏡觀察、流式細胞儀、免疫熒光和多向分化實驗的結(jié)果證實取材的細胞具備間充質(zhì)干細胞的普遍特征。掃描電子顯微鏡、細胞增殖實驗、堿性磷酸酶和骨鈣素等結(jié)果證實，多孔納米羥基磷灰石/膠原/聚乳酸支架可以為人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞提供粘附、增殖和分化的適宜環(huán)境。在兔下頜骨臨界骨缺損模型中，結(jié)合人頜骨骨髓間充質(zhì)干細胞的多孔納米羥基磷灰