rhBMP-2 诱导异位软骨修复重建兔气管缺损的实验研究

目的:探讨重组人骨形成蛋白-2(rhBMP-2)作为激活物诱导异位软骨修复并重建兔气管缺损的可行性。方法:取24只新西兰大白兔,制备气管前壁软骨1/3缺损模型。随机分为A、B组,每组12只,A组为实验组,在气管缺损处前壁颈前肌肉修补,多点注射rhBMP-2;B组于气管软骨缺损部位直接颈前肌群修补。术后观察动物一般情况,于4、8、12周取材进行大体观察、HE染色观察重建区域情况。结果:术后A组动物均存活至实验完成,B组因气道感染及气道分泌物堵管潴留致使实验兔死亡,其余动物出现皮下气肿,呼吸不畅等情况。组织学观察A组有明显的新生软骨细胞及少量软骨样组织,可见结缔组织包绕,周围肌肉组织完整,排列整齐,未见明显坏死组织,有少量淋巴细胞浸润。B组未见软骨组织生成,可见大量肉芽组织增生,结缔组织排列紊乱,伴少量坏死组织,大量淋巴浸润。结论:rhBMP-2可通过注射到颈前肌肉修补肌群中诱导软骨细胞和软骨样组织生成,减轻炎症反应,联合颈前肌瓣修复重建气管缺损能充分维持修复重建后的气道形态,具有减少术后皮下气肿、气管狭窄的作用,有望用于临床修复重建气管组织缺损。     

不同剂量rhBMP-2/CPC 体内骨诱导活性的比较研究*

目的:对比不同剂量rhBMP-2与多孔CPC复合后的诱导成骨效应,探讨与多孔CPC复合后的rhBMP-2的量效关系.方法:将0.5 mg/ml、1 mg/ml、2 mg/ml、3 mg/ml 4种不同剂量的rhBMP-2与多孔CPC材料复合后,植入36只小鼠双侧股部肌肉内,分别于术后1周、2周及4周取材,通过大体观察、组织学分析、形态计量学分析、荧光双标测定,观察4组诱导成骨情况.结果:植入1周,rhBMP-2与多孔CPC材料复合表现出了较明显的剂量依赖性,含有较多rhBMP-2的材料内诱导形成的骨组织也较多,但骨组织的增加并未随着rhBMP-2剂量的增加而连续递增,2 mg组和3 mg组新生骨组织含量无明显差异(P＞0.05).植入4周,新生骨组织向材料内部生长,但此时的新生骨组织面积较2周增加不显著(P＞0.05).0.5 mg组新生骨组织含量仍处于最低水平,而其它三组之间却无明显差异(P＞0.05).结论:在0.5 mg/ml-2.0 mg/ml剂量范围,与多孔CPC复合的rhBMP-2诱导成骨量与其剂量成正比,最佳剂量为2 mg/ml.     

多孔n-HA/PA66支架复合rhBMP-2修复兔桡骨缺损的实验研究

目的 ：研究多孔纳米羟基磷灰石/聚酰胺66（nHA/PA66）骨修复材料作为骨组织工程支架复合基因重组人骨形态发生蛋白2（rhBMP2）后的成骨能力的变化,探讨加速nHA/PA66人工骨与受体骨愈合的方法。方法：选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型,将nHA/PA66/rhBMP2复合材料植入左侧骨缺损处,右侧骨缺损以nHA/PA66植入作为实验对照,另做不植入任何材料的骨缺损空白对照。在1、2、4、8、12周各时相点分别进行大体观察、X线照片、组织学切片、免疫组化原位杂交进行检测图象分析。结果：nHA/PA66/BMP2与nHA/PA66组骨缺损均完全修复,而空白对照组骨缺损未见修复;2周时nHA/PA66与nHA/PA66/rhBMP2两组间原位杂交阳性细胞表达有统计学意义（ P<0.05）, 4周时nHA/PA66与nHA/PA66/rhBMP2两组间原位杂交阳性细胞表达无统计学意义（ P>0.05）,2周及4周实验和实验对照两组分别与空白对照组比较均无统计学意义（ P>0.05）,nHA/PA66/rhBMP2组较nHA/PA66组可加速人工骨/植入体/受体界面骨愈合。 结论：多孔nHA/PA66作为骨组织工程支架复合具有诱导成骨活性的rhBMP2后,增强了早期成骨能力,加速了其与受体骨的愈合。     

自体软骨细胞修复兔膝关节全层软骨缺损的实验研究

目的：研究自体软骨细胞复合于人脐带Wharton胶支架对兔膝关节全层软骨缺损的修复效果。方法：经自体关节软骨细胞 经体外培养后复合到制备人脐带Wharton 胶取向支架内构建细胞- 支架复合体,选取健康清洁新西兰兔23 只,雌雄不拘,体重 2.5-3.0 kg,取滑车沟中下部制作全层软骨缺损模型后随机分成A、B和C 组。A组(n= 10)：植入自体软骨细胞+人脐带Wharton 胶取向支架复合体;B组(n= 10)：植入单纯人脐带Wharton 胶取向支架;C组(n= 3)：不做任何处理正常兔。分别于术后3 个月和6 个月各处死后取材进行生物力学特性评估检测。结果：压痕实验显示在3 个月时A 和B 组修复区组织刚度分别达到正常软骨的 45.72%和25.25%,且A组刚度明显优于B组,均低于C组( P<0.05);到6 个月时各自达到正常软骨刚度的69.76%和35.14%,同 样A 组刚度明显优于B 组,均低于C 组( P<0.05)且在同期个各组之间均有显著性差异（F=80.309,P<0.05）。结论：体外培养的自 体软骨细胞与人脐带Wharton 胶复合在体内的微环境作用下修复软骨缺损效果良好,为软骨组织工程提供了一种新支架材料。     

rhBMP-2对壳聚糖复合成骨细胞后的成骨活性影响

将重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)与壳聚糖为主要基质的支架材料相复合,γ射线辐射灭菌后接种上原代培养的大鼠成骨细胞。体外培养3天后扫描电镜观察细胞与材料的黏附情况,可见成骨细胞紧密黏附于材料孔隙内并保持良好的生长状态。将接种有成骨细胞的复合材料植入裸鼠背部皮下,植入8周后X-ray摄片、组织学染色观察植入部位骨形成及支架材料降解情况。X-ray下可见与植入物大小、位置相符的高密度影,组织学染色证实材料的降解及孔隙内硬骨的生成。     

人骨形成蛋白-2C端102肽的诱骨活性

为分析更短的Hbmp-2C端肽是否具有诱骨活性 ,寻求新型的有诱骨活性的基因工程Hbmp-2产品。利用温度诱导的大肠杆菌表达系统表达肽段长度为102个氨基酸的Hbmp-2C端肽及其Cys的突变体。表达产物经纯化复性后 ,植入小鼠肌袋模型中测试其诱骨活性。获得了能稳定表达Hbmp 2C端肽的工程菌 ,测序结果与预期的序列完全一致。表达产物以包涵体形式存在 ,表达量占细胞总蛋白的 3 0 %。产物经纯化复性后 ,小鼠肌袋模型测试结果表明 :Hbmp 2 10 2肽仍具有诱骨活性 ,而将C端第一位Cys突变的 10 2肽诱骨活性丧失。实验表明 :比Hbmp 2成熟肽 ( 114个氨基酸 )更短的C端 10 2肽仍具有良好诱骨活性 ,这 10 2肽N端第一个Cys对其诱骨活性可能是必需的。     

室间隔缺损ALK3下游相关基因的初步研究

了解ALK3在心脏发育中的作用,探索室间隔缺损的特异相关基因及其信号传导途径。应用α-MHC-Cre/lox P系统,建立了心脏ALK3基因敲除小鼠模型,利用PCR选择性cDNA差异显示法和基因芯片扫描(RNA microarray)的方法,比较对照组和试验组mRNA表达水平,筛选ALK3下游基因。对照组的mRNA来自α-MHC-Cre^+/-ALK3^F/＋的11.5d小鼠胚胎心脏,试验组的mRNA来自α-MHC-Cre^+/-ALK3^F/-的11.5d小鼠胚胎心脏。心脏特异的ALK3基因敲除后,血小板激活因子乙酰水解酶及转录因子Pax-8等基因的表达水平下降,β亚类14-3-3蛋白及蛋白酪氨酸激酶等基因的表达水平上调。血小板激活因子乙酰水解酶及转录因子Pax-8等基因可能是ALK3重要的下游基因,与室间隔缺损的形成有关;β亚类14-3-3蛋白及蛋白酪氨酸激酶等基因是骨形态形成蛋白信号传导途径的调控因子。     

溶氧反馈分批补料高密度培养人骨形成蛋白-2工程菌

对表达人骨形成蛋白2成熟肽的基因工程大肠杆菌E.coli DH5α/pDH-B²m在500mL摇瓶中进行了培养条件的摸索实验,并在此基础上扩大至NBS Bioflo IV 20L发酵罐,利用溶氧反馈-分批补料培养技术：在培养过程中保持适当的溶解氧（40%）,以溶氧值在线反馈控制搅拌速度及流加补料培养基,使细菌保持适当的比生长率,成功地进行了工程菌的高密度培养,最终菌体密度达OD₆₀₀=57,每升干菌量22.8 g,目的蛋白的表达量占细菌总蛋白的30%,人骨形成蛋白2成熟肽的理论产率达到3.59 g/L。      

重组人骨形态发生蛋白-2生物学活性测定新方法的建立

目的:采用小鼠异位成骨技术及甲基麝香草酚蓝比色法检测重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)的生物学活性。方法:将rhBMP-2埋入小鼠肌间隙内,14d后取出新生组织,采用血清钙试剂盒检测其钙含量。结果:随着给药组剂量递增,相应地钙含量也增加,二者具有较强的量效关系。结论:此方法为本实验室独创,较传统的血清碱性磷酸酶方法更为方便、快捷,是一种能够定量检测rhBMP-2活性的新方法。     

重组人骨形态发生蛋白2在CHO细胞中的表达、鉴定及活性分析

构建真核表达载体pCDNA3.1( )-hBMP-2,与质粒pSV2-dhfr共转染CHO-dhfr-细胞,以含有700μg/mLG418的IMDM进行选择性培养,筛选抗性克隆,并用MTX扩增,提高rhBMP-2的表达量。收集的rhBMP-2蛋白进行Westernblot检测,还原蛋白样品电泳产生一条大小约为18kD的特异性条带,非还原蛋白样品电泳产生一条大小约为30kD的特异性条带,提示表达的rhBMP-2是经过糖基化修饰的,且以同源二聚体形式分泌表达。单细胞分离培养得到14株rCHO(hBMP-2)单克隆细胞株,ELISA法检测rhBMP-2表达水平,最高可达7.83μg/24h/106cells。活性分析结果表明,表达的rhBMP-2具有很强的生物学活性。     

胶原蛋白/BMP复合材料的制备和成骨性能研究

以胶原膜(含87.5 mg I型胶原蛋白)为载体, 复合3.5 mg rhBMP-2(人基因重组骨形成蛋白-2), 制备胶原蛋白/BMP复合材料。复合材料首先在兔背阔肌中埋置, 预构新生骨组织, 并采用ALP染色、Von Kossa染色和HE染色等观察复合材料的成骨过程和组织形态。然后将形成的新骨组织游离移植修复自体下颌骨体部洞穿性缺损; 并设以胶原为载体的rhBMP-2复合骨修复材料直接修复为对照组, 骨缺损不修复组为空白组。采用X线、抗压强度、硬组织切片、四环素荧光染色、骨形态计量检查, 观察复合材料修复骨缺损的质量和效果。结果表明, 胶原蛋白/BMP复合材料在兔背阔肌中4～6周成骨, 胶原材料于3～5周降解; 成骨过程为是以软骨成骨为主的方式, 新骨形态为编织骨, 可见明显的微血管分布; 游离移植修复自体下颌骨缺损, 6周缺损区为骨性愈合, 与对照组在抗压强度(P = 0.041)、新骨量(P = 0.034)均有显著性差异。胶原蛋白/BMP复合材料在骨骼肌中形成的新生骨组织可作为供骨修复一定范围的骨缺损。     

胶原蛋白/BMP复合材料的制备和成骨性能研究

以胶原膜(含87.5 mg I型胶原蛋白)为载体, 复合3.5 mg rhBMP-2(人基因重组骨形成蛋白-2), 制备胶原蛋白/BMP复合材料。复合材料首先在兔背阔肌中埋置, 预构新生骨组织, 并采用ALP染色、Von Kossa染色和HE染色等观察复合材料的成骨过程和组织形态。然后将形成的新骨组织游离移植修复自体下颌骨体部洞穿性缺损; 并设以胶原为载体的rhBMP-2复合骨修复材料直接修复为对照组, 骨缺损不修复组为空白组。采用X线、抗压强度、硬组织切片、四环素荧光染色、骨形态计量检查, 观察复合材料修复骨缺损的质量和效果。结果表明, 胶原蛋白/BMP复合材料在兔背阔肌中4～6周成骨, 胶原材料于3～5周降解; 成骨过程为是以软骨成骨为主的方式, 新骨形态为编织骨, 可见明显的微血管分布; 游离移植修复自体下颌骨缺损, 6周缺损区为骨性愈合, 与对照组在抗压强度(P = 0.041)、新骨量(P = 0.034)均有显著性差异。胶原蛋白/BMP复合材料在骨骼肌中形成的新生骨组织可作为供骨修复一定范围的骨缺损。     

重组人中期因子midkine对大鼠膝关节软骨部分损伤的修复作用

目的:通过外源注射不同剂量的重组人中期因子midkine(rhMK),研究其对大鼠膝关节软骨部分损伤的修复作用。方法:雄性SD大鼠双侧膝关节建立软骨部分损伤的动物模型,术后24小时分别向关节腔内注射生理盐水或rhMK (20μg/kg、60μg/kg、180μg/kg)。于术后8周将大鼠全部处死,取材进行组织学观察,从而确定最佳注射剂量;在药代动力学研究中,按最佳注射剂量向正常大鼠膝关节腔内注射rhMK,分别于注射后1小时、1天、3天、6天、9天、12天和15天处死大鼠,检测膝关节软骨组织中rhMK的含量。结果:不同剂量的重组蛋白对膝关节软骨部分损伤均有不同程度的修复作用,其中180μg/kg的剂量效果最佳;以180μg/kg的剂量向正常大鼠膝关节腔内注射rhMK后,经过Kinetica5.0药代动力学软件拟合后,计算得rhMK在软骨组织中的消除相半衰期为8.69天。结论:rhMK对大鼠膝关节软骨部分损伤有明显的修复作用,最佳注射剂量为180μg/kg,最佳注射时间间隔为8天。     

重组人骨形态发生蛋白－2成熟肽在大肠杆菌中的表达及其诱导成骨活性

报告了人骨形态发生蛋白－２（ＢＭＰ－２）成熟肽的基因克隆,及其在大肠杆菌中的表达。用ＡｆｌⅡ酶剪除ＢＭＰ－２ｃＤＮＡ中的信号肽及前肽部分的序列,将编码成熟肽的ｃＤＮＡ３′端０．３６ｋｂ基因片段克隆于大肠杆菌表达载体ｐＭＸ－１质粒的ＡＴＧ下游,受控于ＰＬＰＲ启动子。重组子以大肠杆菌ＤＨ５α为宿主细胞进行温度诱导表达。工程菌经４２℃６ｈ诱导后,在ＳＤＳ－ＰＡＧＥ上出现一条新蛋白带,分子量约为１２ｋＤ,约占菌体总蛋白的２０％。主要以包涵体形式存在的表达产物经初步纯化后,可获得纯度较高的重组人骨形态发生蛋白－２成熟肽（ｒｈＢＭＰ－２ｍ）。小鼠肌肉植入试验发现。ｒｈＢＭＰ－２ｍ植入后的不同时间,在局部出现间质细胞的聚集和增生、软骨细胞及软骨基质的生成和硬质骨的形成,证明ｒｈＢＭＰ－２ｍ具有明显的诱导新骨形成的作用。     

利用恒溶氧．补料分批技术高密度培养大肠杆菌生产重组人骨形成蛋白-2A

对表达人骨形成蛋白２Ａ（ＢＭＰ２Ａ）的重组大肠杆菌ＹＫ５３７／ｐＤＨＢ２ｍ在５００ｍｌ摇瓶中进行了培养条件的摸索实验,继后用５Ｌ自控发酵罐进行分批培养和分批补料培养,以获取ｒｈＢＭＰ２Ａ。两种培养方式结果比较表明,在培养过程中保持３０％～４０％左右的溶解氧和限制性流加葡萄糖可以使ＢＭＰ２Ａ的含量达到２７８ｇ／Ｌ,最终菌体密度为ＯＤ６００５３（相当于干菌２１２ｇ／Ｌ）,重组蛋白的表达量占菌体总蛋白的２５％。该培养技术的关键是：（１）在培养过程中保持适当的溶解氧;（２）限制性流加葡萄糖;（３）４２℃起始诱导的时间控制在对数生长中期,持续表达时间为４ｈ;（４）细菌持续生长的比生长速率控制在０３ｈ１左右。     

重组人骨形态形成蛋白2在家蚕幼虫中表达及产物纯化

将编码人ＢＭＰ２ｃＤＮＡ基因插入昆虫杆状病毒转移载体ｐＢａｃＰＡＫ１,与修饰的家蚕核形多角体病毒Ｂｍ－ＢａｃＰＡＫＤＮＡ共转染家蚕细胞,通过同源重组得到含有在多角体蛋白基因启动子控制下的ＢＭＰ２ｃＤＮＡ基因的重组病毒Ｂｍ－ＢａｃＰＡＫ－ＢＭＰ２。用重组病毒感染家蚕幼虫,第五天ＢＭＰ２表达率最高,每毫升蚕血淋巴中约１０μｇ表达产物;表达产物在在体内被加工成Ｃ－端１６ｋＤ片段,以二硫键连结成分子量为３０ｋＤ的同源二聚体;经纯化获得９０％以上纯度的成熟ＢＭＰ２,与骨基质胶原结合后植入大鼠皮下,７天后在局部诱导生成软骨组织。     

Heterozygous Null Bone Morphogenetic Protein Receptor Type 2 Mutations Promote SRC Kinase-dependent Caveolar Trafficking Defects and Endothelial Dysfunction in Pulmonary Arterial Hypertension

Hereditary pulmonary arterial hypertension (HPAH) is a rare, fatal disease of the pulmonary vasculature. The majority of HPAH patients inherit mutations in the bone morphogenetic protein type 2 receptor gene (BMPR2), but how these promote pulmonary vascular disease is unclear. HPAH patients have features of pulmonary endothelial cell (PEC) dysfunction including increased vascular permeability and perivascular inflammation associated with decreased PEC barrier function. Recently, frameshift mutations in the caveolar structural protein gene Caveolin-1 (CAV-1) were identified in two patients with non-BMPR2-associated HPAH. Because caveolae regulate endothelial function and vascular permeability, we hypothesized that defects in caveolar function might be a common mechanism by which BMPR2 mutations promote pulmonary vascular disease. To explore this, we isolated PECs from mice carrying heterozygous null Bmpr2 mutations (Bmpr2^+/−) similar to those found in the majority of HPAH patients. We show that Bmpr2^+/− PECs have increased numbers and intracellular localization of caveolae and caveolar structural proteins CAV-1 and Cavin-1 and that these defects are reversed after blocking endocytosis with dynasore. SRC kinase is also constitutively activated in Bmpr2^+/− PECs, and localization of CAV-1 to the plasma membrane is restored after treating Bmpr2^+/− PECs with the SRC kinase inhibitor 3-(4-chlorophenyl)-1-(1,1-dimethylethyl)-1H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-amine (PP2). Late outgrowth endothelial progenitor cells isolated from HPAH patients show similar increased activation of SRC kinase. Moreover, Bmpr2^+/− PECs have impaired endothelial barrier function, and barrier function is restored after treatment with PP2. These data suggest that heterozygous null BMPR2 mutations promote SRC-dependent caveolar trafficking defects in PECs and that this may contribute to pulmonary endothelial barrier dysfunction in HPAH patients.     

骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖支架制备及生物性能研究

目的:制备骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖复合多孔支架,观察支架生物性能。方法:采用冷冻干燥法制备骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖多孔支架。用光学显微镜和扫描电子显微镜观察支架表面形貌及孔径大小,用比重瓶法检测支架孔隙率,热重分析探讨支架的热稳定性,用微力试验机进行压缩性能测试,并将支架与兔骨髓间充质干细胞共培养检测细胞黏附性能,将支架埋置大鼠皮下观察其炎症反应。结果与结论:制备的骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖支架孔径大小为100~300μm,孔隙率为91.64%,压缩应力达3.37MPa,与细胞共培养贴附较好,有良好的组织相容性,提示该支架可做为组织工程支架材料应用于临床上骨组织缺损的修复。