[发明专利]一种通过大鼠应力骨折模型募集间充质干细胞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种募集间充质干细胞的方法，具体涉及一种通过建立大鼠应力骨折模型募集间充质干细胞的方法。

背景技术

在组织器官损伤修复、组织工程和疾病治疗领域，尽管胚胎干细胞等呼声很热，但是最理想的细胞依然是自体组织细胞。因此如何获得和利用自体组织、自体干细胞一直是研究人员关注的问题。

现在，干细胞的来源和应用理论大体分为3个重要方向，第一，胚胎干细胞（embryonic stem cell,ES）；第二，间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSC）；第三，利用基因重编程（reprogramming）改造体细胞培育诱导性多能干细胞（induced pluripotent stemcell,iPS）。目前ES的研究由于受伦理学争议、免疫排斥、实验技术限制等影响，阻碍了其研究和在临床治疗中的应用。间充质干细胞因可以实现自体干细胞移植，而且具有体内迁移与增殖分化并参与修复过程的特性，而在近年成为研究热点。目前，多采用消化法分离骨折断端组织中的间充质干细胞，这种方法需要多种酶的参与，操作时间长，而且酶的使用会降低细胞的活力、减少细胞数目。

在骨科临床中，应用自体间充质干细胞（MSC）移植治疗股骨头坏死和骨不连等疾病取得了一定的疗效。在骨折治疗中，随着生物学内固定理念的创新和新技术的应用，认识到了保护血运、建立稳定性和骨折对位三者平衡对建立骨折愈合优良生物力学与生物学环境的重要性。骨折愈合需适当的生物力学环境和最佳应力水平，大量研究表明，在骨折愈合早期，微动能够促进骨折愈合：①适当的微动可促进骨折区毛细血管形成和PGE2的释放，PGE2具有较强的诱导成骨作用，可加速未分化的间充质干细胞在有氧条件下不断分化为成骨细胞和成软骨细胞，进一步促进骨折愈合；②骨细胞可以感受机械应力的刺激，骨细胞、成骨细胞等代谢活性增加；③前列腺素合成增加，促进骨细胞增殖；④延长骨折修复的炎症期，炎症期细胞及毛细血管均较旺盛，释放许多生化介质、骨生成因子等，使局部组织细胞释放成骨活性物质的能力恢复，从而诱导局部间充质干细胞增殖，分化为成骨细胞或成软骨细胞；⑤微动引起的生物反应参与了启动新骨形成的细胞募集和分化，所以骨折愈合早期为力学因素促进骨折愈合的最有效时期。但是关于微动促进骨折愈合的细胞学机制仍不十分清楚，如果阐明了微动与细胞分子活动之间的关系，将有可能通过控制力学环境来促进骨折愈合，对其深入研究，最终实现骨折病人量化控制康复过程，使康复过程引起的微动始终处于有利骨折愈合的安全范围，才能有效避免盲目康复引起的各种骨折并发症，实现骨折治疗目标。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种符合临床特点的，操作简单、科学合理的通过大鼠应力骨折模型募集间充质干细胞的方法，通过控制固定骨折处的力学环境，可以募集较多数量的间充质干细胞参与骨折愈合的过程。有研究表明，在骨折初期，骨折局部只有少量的成骨细胞和成软骨细胞，如果仅依靠此时成骨细胞的数量，换算股骨干骨折愈合时间需要200-1000年。实际上，被骨折创伤激活的各种细胞在骨折愈合不同阶段会产生各种相应的生物活性物质，极大地加速了骨折愈合过程。首先是间充质干细胞的增殖和分化，这是骨折愈合的前提和关键。因此增加骨折局部间充质干细胞的数量成为促进骨折愈合的重要基础。本发明方法通过控制力学环境募集更多的间充质干细胞，间充质干细胞增殖和分化，使成骨细胞和成软骨细胞数量剧增，有效促进骨折愈合。本发明对指导骨折治疗和量化控制骨折康复过程有重要的临床意义。首先明确了骨折愈合早期是募集间充质干细胞的关键时期，此时也是预防关节粘连的关键时期，因此，肢体康复宜早期进行而且需要有限量的康复。肢体康复活动的应力既能使骨折断端募集间充质干细胞，又能防止肢体肌肉萎缩和关节粘连。肢体康复活动是治疗骨折的重要措施，决定骨折治疗的最终效果。但功能康复引起的微动必须始终处于有利骨折愈合的安全范围，本发明方法能够帮助确定肢体康复的安全范围，从而实现骨折病人量化控制康复过程，实现骨折治疗目标。