趙俊延 陳柳柳 黃志明 董杰 李松軍

【摘要】 目的 探討脂肪干細(xì)胞（ADSCs）復(fù)合聚乳酸共聚物（PLGA）對大鼠骨折愈合后生物力學(xué)的影響。方法 56只成功建模的健康雌性大鼠， 隨機(jī)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組， 各28只。實(shí)驗(yàn)組大鼠左側(cè)股骨骨折肢作為ADSCs組（采用單純ADSCs治療）， 右側(cè)作為ADSCs/PLGA組（采用ADSCs/PLGA治療）。比較治療4、8周后各組大鼠患肢股骨近端生物力學(xué)參數(shù)變化。結(jié)果 治療4、8周后， ADSCs組與ADSCs/PLGA組大鼠患肢股骨剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量比對照組高， 剪切應(yīng)變比對照組低， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；ADSCs/PLGA組剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量比ADSCs組高， 剪切應(yīng)變比ADSCs組低， 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論 ADSCs/PLGA能改善大鼠骨折愈合后的生物力學(xué)指標(biāo)， 可提高骨質(zhì)疏松骨折愈合力， 且效果優(yōu)于ADSCs。

【關(guān)鍵詞】 脂肪干細(xì)胞；聚乳酸共聚物；骨質(zhì)疏松骨折；生物力學(xué)

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2018.10.113

骨質(zhì)疏松骨折多發(fā)于老年群體[1]， 目前臨床治療多采用內(nèi)固定植入， 但由于該疾病大多屬于粉碎性骨折， 內(nèi)置物易松動、脫出， 臨床療效并不理想， 再骨折發(fā)生率高[2]。隨著組織工程學(xué)的不斷發(fā)展， 各類新材料的出現(xiàn)使骨質(zhì)疏松骨折的治療有了新的思路。PLGA是聚乙二醇酸（PGA）與聚乳酸（PLA）的共聚物， 是目前常用的支架材料， PLGA具有可塑性與生物降解性良好的優(yōu)點(diǎn)， 且能促進(jìn)骨組織的生長[3]；ADSCs在不同條件刺激下可分化成不同細(xì)胞， 恢復(fù)組織細(xì)胞的修復(fù)功能， 且易大量獲得。本次實(shí)驗(yàn)對骨質(zhì)疏松骨折進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1. 1 實(shí)驗(yàn)材料

1. 1. 1 實(shí)驗(yàn)動物 選取60只成年健康雌性SD大鼠作為研究對象（經(jīng)篩查達(dá)到骨質(zhì)疏松標(biāo)準(zhǔn)）， 3～4月齡， 體質(zhì)量160～200 g；大鼠均飼養(yǎng)于室溫（20±3）℃下， 每日12 h光照， 自由飲水進(jìn)食的環(huán)境下成長。

1. 1. 2 實(shí)驗(yàn)器材 胰蛋白酶、PLGA、胎牛血清、青霉素、骨密度儀、萬能力學(xué)測定機(jī)。

1. 2 實(shí)驗(yàn)方法

1. 2. 1 ADSCs分離和培養(yǎng) 取大鼠3只， 頸椎脫臼處死后常規(guī)備皮， 消毒后取頸部、背部及下肢皮下脂肪， 注意分離可見筋膜和血管， 采用磷酸緩沖鹽溶液（PBS）沖洗3次；采用眼科剪將脂肪組織剪成1 mm×1 mm×1 mm組織塊， 置于濃度為1.5 g/L的Ⅰ型膠原酶中， 在37℃環(huán)境下處理1 h；浸泡液通過100目篩過濾后進(jìn)行離心分離， 轉(zhuǎn)速為900 r/min， 時(shí)間持續(xù)10 min；含10%胎牛血清的應(yīng)用DMEM液重新懸浮、接種。培養(yǎng)過程中需每天進(jìn)行檢查， 移除呈檸檬色或呈紫色的渾濁培養(yǎng)液；待細(xì)胞達(dá)90%匯合時(shí)， 滴入2.5 g/L胰蛋白酶進(jìn)行傳代培養(yǎng)。

1. 2. 2 ADSCs/PLGA復(fù)合體的構(gòu)建 第3代ADSCs100%匯合后， 采用2.5 g/L胰蛋白酶進(jìn)行處理， 離心后以3×109/L的細(xì)胞濃度懸浮細(xì)胞；取細(xì)胞懸液100 μl， 接種于PLGA， 置于培養(yǎng)皿中， 滴入含胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液5 ml， 在37℃， 20 ml/L CO2培養(yǎng)條件下培養(yǎng)24 h；通過胰蛋白酶消化后進(jìn)行洗滌、離心， 備用。

1. 2. 3 模型制作及分組干預(yù) 其余57只雌性大鼠行卵巢結(jié)扎摘除術(shù)， 常規(guī)喂養(yǎng)12周后進(jìn)行骨密度篩選， 并采用線鋸于大鼠雙側(cè)股骨粗隆下0.8 cm處造橫向骨折， 再通過注射器針頭將骨折斷口逆行引導(dǎo)， 最后應(yīng)用克氏針行髓內(nèi)固定， 制成骨折模型。本次研究成功造模56只大鼠， 隨機(jī)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組， 各28只。對照組大鼠不做任何處理；實(shí)驗(yàn)組大鼠左側(cè)股骨骨折肢進(jìn)行單純ADSCs治療（ADSCs組）， 植入3×109/L的ADSCs懸液100 μl， 右側(cè)（ADSCs/PLGA組）采用ADSCs/PLGA共聚物注射在骨折周圍進(jìn)行治療。術(shù)后采用青霉素進(jìn)行抗感染治療， 正常喂養(yǎng)。治療4、8周后， 對照組和實(shí)驗(yàn)組分別處死14只大鼠， 取出完整股骨， 測量生物力學(xué)參數(shù)變化。

1. 3 觀察指標(biāo) 通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測量大鼠雙側(cè)股骨第

4周、第8周剪切強(qiáng)度、剪切應(yīng)變、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量等生物力學(xué)參數(shù)變化（對照組取雙側(cè)均值）。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示， 采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

治療4、8周后， ADSCs組與ADSCs/PLGA組大鼠患肢股骨剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量高于對照組， 剪切應(yīng)變低于對照組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；ADSCs/PLGA組剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量高于ADSCs組， 剪切應(yīng)變低于ADSCs組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

3 討論

ADSCs主要從機(jī)體脂肪組織中提取得到， 是一種具有向多種組織分化潛能的干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)[4-5]， ADSCs在不同因子刺激下可分化為軟骨、成骨、肌肉、神經(jīng)、脂肪等組織器官， 且ADSCs較易獲取， 一次取材即可得到較多數(shù)量的細(xì)胞， 因此可將ADSCs作為促骨生成的種子細(xì)胞。

高分子材料是生物支架材料的重要組成， 被廣泛引入骨折的臨床治療中。PLGA是近幾年興起的新型生物材料， 具有良好的生物降解性與相容性， 且無毒， 可塑性強(qiáng)， 廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域， 具有良好的效果。

本次實(shí)驗(yàn)將ADSCs/PLGA共聚物復(fù)合體與ADSCs懸液植入骨質(zhì)疏松骨折大鼠模型， 同時(shí)選擇未經(jīng)任何處理的骨質(zhì)疏松骨折模型大鼠作為對照組， 結(jié)果顯示， 治療4周、8周后， ADSCs組與ADSCs/PLGA組大鼠患肢股骨剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量比高于對照組， 剪切應(yīng)變低于對照組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；這說明單純ADSCs治療與采用ADSCs/PLGA共聚物復(fù)合體進(jìn)行治療均能促進(jìn)愈合， 原因考慮為ADSCs能幫助骨骼修復(fù)， 加快骨折愈合[6]。ADSCs/PLGA組剪切強(qiáng)度、最大應(yīng)力、最大載荷、彈性模量高于ADSCs組， 剪切應(yīng)變低于ADSCs組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；這說明ADSCs/PLGA共聚物復(fù)合體能提高臨床效果與質(zhì)疏松骨折后骨質(zhì)愈合質(zhì)量， 原因考慮為ADSCs能幫助促進(jìn)新骨生成及血管生長， 而PLGA具有優(yōu)良的孔隙率及孔徑， 保證ADSCs的生長繁殖， 提高ADSCs效果， 加快骨折愈合[7-9]。

綜上所述， ADSCs/PLGA能改善大鼠骨折愈合后的生物力學(xué)指標(biāo)， 可提高骨質(zhì)疏松骨折愈合力， 且效果優(yōu)于ADSCs。但本次實(shí)驗(yàn)僅證明ADSCs/PLGA共聚物復(fù)合體在動物實(shí)驗(yàn)中具有良好效果， 實(shí)際臨床療效需應(yīng)用臨床后行進(jìn)一步研究。

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[收稿日期：2018-12-19]