ADSCs-软骨细胞-海藻酸钠/明胶微球支架体系在治疗骨关节炎软骨缺损中的动物实验及机制研究

Osteoarthritis is a chronic progressive disease characterized by the degeneration of the articular cartilage and the hyperosteogeny around the joint, and is the main cause of joint pain and activity disorder in elder people in China. In recent years, great progress of stem cell tissue engineering has been made in the treatment of traumatic cartilage defects, and also has potential application in the treatment of osteoarthritis cartilage defects. We found that the adipose derived stem cells (ADSCs) had the potential to differentiate into hyaline cartilage, but the mechanism is not yet clear how exosomes play roles in regulating the activity, senescence and apoptosis of chondrocytes. In this research, we try to construct the ADSCs-chondrocytes and sodium alginate-gelatin microspheres scaffold to explore the regulation of cartilage cell function by ADSCs exosomes, and the promoting effect of scaffold on ADSCs chondro-differentiation. The animal experiment will demonstrate the effectiveness of this three-dimension scaffold system repairing of osteoarthritis cartilage defects in vivo. By using ADSCs-chondrocytes and sodium alginate-gelatin microspheres scaffold system, we try to reveal the interaction mechanism between ADSCs and chondrocytes, and establish sufficient experimental results for the treatment of cartilage defects.

骨关节炎（OA）是导致我国中老年人关节疼痛和活动障碍的主要病因，而目前关节炎性软骨缺损尚缺乏简捷有效的治疗办法。干细胞组织工程技术在软骨缺损的治疗中具有潜在的应用价值，脂肪干细胞（ADSCs）对软骨细胞活性、衰老和凋亡起一定的调控作用，但具体机制尚不明确，其构建的组织工程软骨也缺乏相应的体内实验支持。因此本研究拟通过ADSCs和软骨细胞，联合海藻酸钠-明胶微球支架构建三维细胞培养和分化体系，研究细胞-支架体系对ADSCs成软骨分化的影响和效率，通过动物实验评价并验证ADSCs组织工程软骨对骨关节炎性软骨缺损的修复治疗效果，并在细胞和分子层面探讨支架体系中ADSCs对软骨细胞的调控机制。本研究通过构建细胞-支架的三维培养和分化体系，从分子、细胞和动物层面揭示ADSCs与软骨细胞间相互影响的作用机制，为干细胞组织工程技术治疗软骨缺损奠定有力的实验基础。

骨性关节炎（OA）是导致我国中老年人关节疼痛和活动障碍的主要病因，而目前关节炎性软骨缺损尚缺乏简捷有效的治疗办法。已有研究发现骨髓间充质干细胞（BMSCs）对软骨细胞活性、衰老和凋亡起一定的调控作用，其调节机制及构建的组织工程软骨尚缺乏相应的实验支持。因此本研究拟通过BMSCs和软骨细胞，联合静电纺丝技术制备一种三维复合支架构建三维细胞培养和分化体系，研究细胞-支架体系对BMSCs成软骨分化的影响和效率，通过动物实验评价并验证BMSCs组织工程软骨对骨关节炎性软骨缺损的修复治疗效果，并在细胞和分子层面探讨BMSCs对软骨细胞的调控机制。.在组织工程材料研究方面，本研究通过静电纺丝技术制备了一种GT/PCL/ECM三维复合支架作为新型软骨修复材料，不仅具备与天然软骨相似的组织结构，并在力学抗压特性、物理特性和生物相容性方面优于传统的ECM支架，在短中期动物实验中取得了较好的修复效果。本研究改进了预期实验中三维支架的制备技术，发现使用静电纺丝技术制备的GT/PCL/ECM三维复合支架在软骨损伤修复中具备显著的优势，有较高的应用和研究潜力，能够为关节软骨损伤修复提供了新的方向和思路。.在骨髓间充质干细胞对软骨细胞分化影响的基础研究方面，本研究发现并揭示了健康软骨和修复软骨之间不同的软骨代谢组学活性，并且借由微骨折术（MF）提供DEM检索分子，发现参与激活软骨下骨中常驻BMSC的命运转归的关键分子熊去氧胆酸（UDCA）和二十碳五烯酸（DPA）。通过验证DEM小分子在促进骨髓间充质干细胞的生物学功能，本研究首次发现并确定DPA对BMSCs和软骨细胞在软骨修复中的有益作用。通过评价外源DPA的易获得性和内源DPA的生物安全性，本研究证实了DPA作为软骨损伤修复小分子药物的潜力，具有极高的临床转化价值，同时也揭示了DPA促软骨分化的潜在作用靶点，为软骨增生类疾病的治疗提供了借鉴。