软骨修复中BMSC表面包被I型胶原对其“归巢”和“聚合”的影响及其机制研究

The homing regeneration of bone marrow mesenchymal stem cell (BMSC) is the most promising non-surgical cartilage regeneration approach presently. It could repair the damage of superficial cartilage after the open joint injury (OJI) at early stage and prevent the happening of the post traumatic arthritis (PTA). However, the low homing rate and the difficulty of directional differentiation has hindered its performance presently. Accroding to recent researches, it is the the limitation of formation and condensation of BMSC cell mass that result in these two problems. We found that the absence of collagen I (Col I) is highly probably the key factor which limited cell mass formation and condensation. Hence, we conceived coating the Col I on the surface of BMSC, to demonstrate this hypothesis and provide a novel, effective approach for the improvement of homing rate and directional differentiation.

骨髓间充质干细胞（BMSC）的归巢修复作为目前最有前景的非手术软骨修复方法之一，能够早期对开放性关节损伤后表层软骨的损伤进行修复，从而预防创伤后关节炎的发生。然而，目前其仍然存在归巢率低下与定向分化障碍两大难题，限制了其修复效果。研究表明，BMSC在归巢过程中细胞团的形成与聚合障碍是目前导致上述问题的关键所在。而我们发现归巢修复中I型胶原蛋白（Col I）的缺失极有可能是导致其细胞团的形成与聚合障碍的重要原因。因此，本课题设想将Col I包被于BMSC表面，旨在证实上述理论，并为BMSC归巢修复中归巢率的提升与定向分化难题提供一种全新、有效的解决方案。

间充质干细胞（MSCs）的应用作为目前最有前景的非手术治疗软骨损伤的方法之一，能够早期对开放性关节损伤后软骨的损伤进行修复，从而预防创伤后关节炎的发生。然而研究表明，MSCs向软骨损伤面归巢率低下、衰老软骨细胞抑制MSCs增殖分化并诱导其凋亡，加之创伤后及骨关节炎患者关节腔微环境对干细胞的功能造成不利影响，最终阻碍MSCs的软骨修复效果。MSCs在归巢过程中细胞团的形成与聚合障碍是目前导致上述问题的关键所在。而I型胶原蛋白（Col I）的缺失极有可能是导致其细胞团的形成与聚合障碍的重要原因。因此，本课题设想将Col I包被于MSCs表面，旨在证实上述理论，并为MSCs归巢修复中归巢率的提升与定向分化难题提供一种全新、有效的解决方案。通过实验我们发现直接关节腔注射I型胶原蛋白包被的同种异体骨髓间充质干细胞能够有效修复新西兰兔关节开放性创伤中骨软骨的损伤，延缓创伤后骨关节炎的发生。N-钙粘蛋白的表达水平及软骨形成标志物II型胶原蛋白和蛋白多糖的转录水平升高，这可能是其促进软骨修复的作用机制。另外，我们对衰老细胞进行了相关于软骨修复的研究，发现衰老的软骨细胞损害骨髓间充质干细胞的软骨修复能力，抗衰老剂ABT-263可部分缓解这种负面作用。还通过对滑膜间充质干细胞的研究证实血小板来源的微粒可有效促进滑膜间充质干细胞向软骨损伤面的“归巢”。Wnt信号通路中的DVL2、WNT10A、DKK3、WNT5A、WNT5B基因对滑膜间充质干细胞的功能产生不同的影响。这些实验结果对我们将来进一步研究软骨损伤的修复提供了重要的依据并拓展了研究方向。