中文摘要：

目前，以间充质干细胞（MSC）为种子细胞构建的组织工程骨（TEB）被公认为修复大节段骨缺损最有希望的策略之一。TEB修复骨缺损虽取得较好疗效，但是种子细胞发挥的作用和机制不明，成为制约TEB进一步研究和应用的瓶颈。既往推测，种子细胞主要通过直接成骨来促进骨缺损的修复，弥补宿主局部成骨不足。但是，我们将标记的MSC作为种子细胞移植体内，发现大量未标记的宿主细胞参与了成骨。因而，我们提出一种可能的机制MSC同宿主相互作用后主要通过募集宿主细胞参与成骨来促进骨缺损的修复，多种趋化因子可能发挥作用。为此，拟模拟体内环境，将MSC与宿主细胞共培养，观察趋化因子的表达及其对细胞的趋化能力；筛选重要的因子，观察其在体内TEB中的表达及被拮抗后对相关细胞向TEB迁移的影响；标记的MSC被用于体内转归观察。我们期望通过本研究验证上述机理，拓宽MSC的生物学研究，为MSC更好地在TEB中应用提供理论基础。

结论摘要：

本课题主要是探讨MSCs作为骨组织工程的种子细胞在启动修复骨缺损过程中的作用机理，验证种子细胞与宿主相互作用诱导宿主细胞迁移促进骨缺损修复的假说，在此过程中筛选几种在种子细胞MSCs募集宿主细胞参与成骨修复过程中发挥重要作用的趋化因子，为进一步的组织工程骨的应用研究提供理论基础。本课题进展顺利，按照计划完成了预定的实验内容。首先，观测了hBMSCs在炎症激活的条件下细胞表面趋化受体和各种因子的表达，通过蛋白质芯片对其进行了筛查，通过细胞迁移试验检测种子细胞hBMSCs和宿主炎性细胞混合培养液对成骨相关细胞的趋化能力，通过对比分析，筛选出对成骨相关细胞具有重要趋化能力的高表达细胞因子，包括基质细胞衍生因子-1（SDF-1）和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）。其次，通过在混合培养液中分别添加SDF-1和MCP-1的受体拮抗剂和抗体，拮抗SDF-1和MCP-1的趋化作用，发现成骨相关细胞的迁移明显被抑制。SDF-1受体拮抗剂的抑制作用强于MCP-1抗体，并且表现出一定的浓度依赖性。最后，将以BMSCs作为种子细胞的组织工程骨移植到小鼠股骨缺损处，对比单纯的支架材料移植组，发现组织工程骨组在3天、7天和10天时迁移来的宿主细胞数明显多于支架材料组，且新生骨组织中种子细胞所占的比例随着时间延长逐步减少。组织工程骨对于宿主细胞的趋化作用可以部分被SDF-1和MCP-1的拮抗剂所中和。通过上述的结果，我们发现种子细胞与炎症细胞在炎症环境中相互作用，可以产生大量的趋化因子、炎性因子、细胞因子等，这些因子对于成骨相关细胞具有重要的趋化募集作用，其中SDF-1和MCP-1在此过程中发挥了重要作用。在体内，SDF-1和MCP-1的抑制剂可以显著地抑制宿主细胞的募集迁移。体内外的结果提示，组织工程骨的种子细胞与宿主细胞可以相互作用，产生大量的趋化因子，其中SDF-1和MCP-1可能在其中发挥重要的作用，这进一步验证了种子细胞与宿主相互作用诱导宿主细胞迁移促进骨缺损修复的假说，为进一步深入研究组织工程骨修复骨缺损的机制奠定基础。