鼻窦粘膜在眼眶骨缺损修复中的作用研究

Orbital bone defect can lead to abnormal position of the eye and visual dysfunction, while affecting the facial appearance. Due to the limitations of traditional materials, the result of clinical surgical repair is not satisfactory.We have applied bone tissue engineering methods to orbital bone defect repair in previous research, and got good results that the bone mesenchymal stem cells composite bio-ceramic porous scaffolds material could repair orbital wall bone defects in dog. But the survival rate of BMSCs was low, meanwhile the capabilities of proliferation and osteogenic differentiation of these cells were limited. A probably reason is that orbital defect often happens together with sinus membrane defect, and cause vascular supply loss. We try to isolate and culture mesenchymal cells for sinus membrane, explore their capacity of enhancing vasculization and inducing cell differentiation. We intend to induce membrane regeneration and explore the composite ways of this membrane and the pre-constructed composite tissue engineered bone prosthesis. Through evaluation the capacity in repairing dogs orbital bone defect in vivo of the improved prosthesis, the study could provide theoretical basis and experimental support for the clinical orbital bone defect repair treatment.

眼眶骨缺损可导致眼球位置异常和视觉功能障碍，同时影响颜面外观。由于传统材料的局限性，临床手术的修复效果不尽人意。前期研究证实，将骨髓间充质干细胞复合生物陶瓷多孔支架材料可修复犬眶壁骨缺损，但BMSCs回植体内存活率较低，存活细胞的增殖和成骨分化能力均有限。究其主要原因可能为眼眶骨缺损常合并鼻窦粘膜缺损，造成局部血液滋养和体液调节作用缺失。本研究拟体外培养鼻窦粘膜来源的间充质细胞，了解其成骨潜能，并通过共培养系统探讨该种细胞的体外促血管形成能力、促成骨种子细胞增殖分化能力及机理，进而探索重建鼻窦粘膜的可能性，构建组织工程骨/粘膜复合体，在体内试验中评价其修复犬眼眶骨缺损的能力。本研究旨在根据眼眶骨的独特生理结构，阐明鼻窦粘膜在眼眶壁骨缺损修复中发挥的作用，开发骨/粘膜复合修复体，以期更合理有效的修复眼眶壁骨缺损，为临床治疗提供理论依据和实验支持。

眼眶骨缺损可导致眼球位置异常和视觉功能障碍，同时影响颜面外观。受限于传统材料的不可吸收特性，临床修复效果不尽如人意。本研究发现了一种新型骨种子细胞来源，体外分子试验和体内动物试验都证明鼻窦粘膜间充质干细胞（hESMSCs）比常用的骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有更强的成骨能力和骨诱导能力，我们制备的hESMSCs细胞片层用于修复大鼠骨缺损，可见新骨形成明显优于对照组。本研究不仅阐明了鼻窦粘膜在眼眶壁骨缺损修复中发挥的作用，还开发了新的骨种子细胞和三维细胞膜片，为临床骨缺损修复的治疗提供了理论依据和实验支持。. 本研究首先体外培养和纯化hESMSCs，通过流式细胞术鉴定细胞表面分子标志物的表达，并通过qPCR和免疫细胞学染色法观察到细胞具有成骨、成脂、成软骨三向分化潜能，而且在成骨诱导条件下VEGF表达升高，具有促进血管形成的潜能。. 为了进一步研究hESMSCs在骨修复过程中发挥的作用，我们进行了免疫印迹、qPCR和免疫荧光染色等体外实验和小鼠体内异位成骨实验，都揭示了hESMSCs具有很强的成骨能力。同时，我们还发现hESMSCs在骨修复过程中发挥着旁分泌调节作用，hESMSCs条件培养液可以促进BMSCs增殖，而与hESMSCs共培养的BMSCs较对照组表达的成骨相关标志物Ocn,OPN,Runx2和BSP明显增多。. 我们采用温度敏感培养皿成功诱导出hESMSCs三维细胞片层结构，是由4-5层细胞组成的复层结构，富含丰富的细胞外基质。在大鼠标准颅骨缺损的修复实验8周时，在体micro-CT检测结合形态测定分析结果显示，hESMSCs细胞片层组的骨容积／总容积（BV／TV）、骨小梁数目（Tb.N）和骨矿物质密度（BMD）均明显高于BMSCs细胞片层组和hESMSCs细胞悬液组，荧光序列标记法显示的新骨形成量也明显更多。切取试验部位骨组织进行切片和苦味酸染色试验中， hESMSCs膜片组新生骨组织面积明显大于各对照组。. 从事与本项目相关的毕业博士2名、硕士1名；还有在读博士生1名。本项目研究结果相关论文一篇已于2015年发表于本研究领域高分杂志Biomaterials (IF 8.387)，已标注项目资助号。本研究内容参与获得国家科技进步二等奖1项、教育部科技进步一等奖1项、上海市科技进步一等奖1项。