动态机械刺激对体外构建组织工程纤维环的影响

来源：中华骨科杂志2018年第7期北京时间：

作者：祁霁舟,徐宝山,杨强,马信龙,张杨,许海委,杜立龙,张春秋,王连永

单位：天津医科大学代谢病医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津理工大学,南开大学

摘要：目的 探讨动态机械刺激对体外构建环形取向性丝素蛋白组织工程纤维环的影响。方法 采用环形取向性丝素纤维环支架复合兔纤维环（annulus fibrosus，AF）细胞体外培养3、7、14 d，对其进行不同幅度（5%形变量、10%形变量、15%形变量、20%形变量）的动态压缩刺激。固定后采用体视显微镜、扫描电镜观察支架和细胞-支架复合物的大体及微观形态。组织学染色观察细胞在支架上的增殖和分泌情况，并行总DNA定量分析及黏多糖（glycosaminoglycan，GAG）、胶原生化定量分析，检测其机械性能的变化。结果 细胞支架复合物颜色随时间延长而加深。细胞黏附在支架上，且分泌大量细胞外基质，细胞及胞外基质随时间增多。组织学染色、总DNA定量、蛋白多糖、Ⅰ型胶原生化定量检测显示细胞增殖明显，细胞外基质分泌逐渐增加。压缩模量随培养时间增加而逐渐增加。施加力学刺激后，大体观察见不同形变量组支架细胞复合物颜色均随时间加深。HE染色可见不同形变量组细胞及其分泌物均随时间而增加，番红"O"染色、Ⅰ型胶原染色均可见蛋白多糖和胶原分泌随时间延长而增多。其中GAG定量在15%形变量组最大，Ⅰ型胶原定量在10%形变量组最大，总DNA定量在5%形变量组最大，压缩弹性模量在15%形变量组最大。力学加载前后组织工程椎间盘高度变化无统计学差异。结论 适宜的动态机械刺激能够促进体外构建的环形取向性丝素蛋白组织工程纤维环在生化组成和机械性能方面向天然纤维环靠近，过度的压缩会加速细胞凋亡。

关键词：组织工程;丝素蛋白;组织支架;生物力学

基金资助：国家自然科学基金81272046，31670983，31470937，31500781