椎间盘组织工程材料KLD-12多肽/ TGF - β1纳米纤维凝胶的构建及复合BMSCs治疗椎间盘退变的试验研究

早期椎间盘退变及术后残余空腔，尚无有效的治疗方法，组织工程技术为治疗早期椎间盘退变及填充术后空腔提供了可能。KLD-12自组装多肽已用于软骨缺损修复，但作为椎间盘组织工程材料的试验研究，尚未见报道。本课题拟利用KLD-12多肽药物缓释的特性，复合TGF-β1，构建活性椎间盘组织工程支架材料KLD-12多肽/TGF-β1纳米纤维凝胶。以新西兰大白兔为研究对象，体外将BMSCs及髓核细胞复合于凝胶内三维培养二周，体内将凝胶复合BMSCs植入兔退变椎间盘，应用组织化学、免疫荧光染色、RT-PCR、X线及MRI等技术，研究：1）KLD-12多肽/TGF-β1凝胶诱导BMSCs向髓核细胞分化的生物活性；2）KLD-12多肽/TGF-β1凝胶对髓核细胞增殖、表型及功能的影响； 3）KLD-12多肽/TGF-β1凝胶复合BMSCs治疗椎间盘退变的效果。为治疗椎间盘早期退变及填充术后空腔寻找新的治疗方案。

早期椎间盘退变及术后残余空腔，尚无有效的治疗方法，组织工程技术为治疗早期椎间盘退变及填充术后空腔提供了可能。KLD-12作为椎间盘组织工程材料的试验研究，尚未见报道。本课题利用KLD-12 多肽药物缓释的特性，复合TGF-β1，构建活性椎间盘组织工程支架材料KLD-12 多肽/TGF-β1 纳米纤维凝胶。以新西兰大白兔为研究对象，体外将BMSCs 及纤维环细胞复合于凝胶内培养二周，体内将凝胶复合BMSCs 植入兔退变椎间盘，应用组织化学、免疫荧光染色、RT-PCR、X 线及MRI 等技术，研究：1）KLD-12 多肽/TGF-β1 凝胶诱导BMSCs 向髓核细胞分化的生物活性；2）KLD-12 多肽/TGF-β1 凝胶对纤维环细胞增殖、表型及功能的影响； 3）KLD-12多肽/TGF-β1 凝胶复合BMSCs 治疗椎间盘退变的效果。研究结果：1）、KLD-12多肽/TGF-β1 /BMSc 组GAG 含量随时间的增加而呈非直线型增加；凝胶内BMSCs表达II型胶原及Collagen Ⅱ和Aggrecan mRNA。 2）、KLD-12 多肽/TGF-β1 凝胶内纤维环细胞存活良好，表型稳定，细胞更多表达GAG，II型胶原及Collagen Ⅱ和Aggrecan mRNA；3）KLD-12多肽/TGF-β/BMSc移植于兔退变椎间盘内，能促进椎间盘内髓核组织再生，改善椎间隙狭窄，移植术后12周与24周，MRI信号强度分别为780.25与779.13，明显高于假移植组。移植组II型胶原及Aggrecan mRNA表达明显高于假移植。研究结论：KLD-12 多肽⁄TGF-β1 纳米纤维凝胶能诱导BMSCs 向髓核样细胞分化；凝胶内纤维环细胞存活良好，表型稳定，能促进纤维环细胞功能表达； KLD-12 多肽/TGF-β1复合BMSc移植能上调退变椎间盘的基因表达，增加髓核组织内蛋白多糖含量及水含量，促进髓核组织再生，修复退变纤维环结构，恢复椎间隙高度，对恢复椎间盘退变具有良好治疗效果。