我们调查的影响alginate-microencapsulated脂肪tissue-derived关节内注射间充质干细胞在骨关节炎(OA)(对asc)发展的兔子模型前交叉韧带横断(ACLT)。我们在成熟诱导OA双边ACLT新西兰白兔。抑制关节被分为四组根据关节内注射材料。藻酸盐微和对asc microencapsulated使用振动喷嘴技术准备。ACLT两周后,兔子获得连续三周0.9%的氯化钠,关节内注射海藻酸微磁,对asc,或对asc microencapsulated,到每个关节。ACLT 9周后,我们实施安乐死收集的兔子和双边股骨髁部宏观、组织学和免疫组织化学分析。宏观评价使用修改后的OA研究学会国际(OARSI)得分和总软骨损伤分数显示股骨髁软骨退化是microencapsulated-ASC组相对较低。的组织学分析股外侧髁部表明chondroprotective有对asc microencapsulated效果显著。免疫组织化学,MMP-13关节软骨损伤后的表达相对较低的microencapsulated-ASC-treated抑制关节。在实验办公自动化的发展,仅对asc相比,关节内注射对asc microencapsulated显著降低OA的过程和程度。
退化性关节疾病或骨关节炎(OA)的膝盖是最常见的关节炎和降低生活质量,引起疼痛,僵硬,身体残疾( 全身或局部干细胞疗法代表一个治疗OA的成长领域,导致关节软骨的修复( 我们调查的影响周期对asc alginate-microencapsulated在OA关节内注射兔前交叉韧带横断模型(ACLT)。我们提出对asc microencapsulated将减少对asc OA进展更有效地比独自一人。
十五岁成年新西兰白兔(3.0 - -3.5公斤,25 - 30周大,男)与闭合骺被用于这项研究。十一个兔子被分配到OA模型和四个兔子allogeneic-ASC收割。动物保健和研究协议是审查和批准的机构动物保健和使用委员会Kangwon国立大学(kw - 170315 - 1)。
十一个兔子anesthetised tiletamine-zolazepam通过肌肉注射(20毫克/公斤;Zoletil Virbac,首尔,韩国)和甲苯噻嗪盐酸盐(5毫克/公斤;Rompun拜耳韩国,汉城,韩国)。静脉注射ketoprofen(3毫克/公斤;韩国首尔的SCD制药)给出先发制人的镇痛。静脉注射头孢唑啉(22毫克/公斤;庄Kun Dang制药,首尔,韩国)管理(预防感染)时的手术和术后3 d每隔24小时。兔子麻醉时,电剪刀用来剪了头发覆盖每一个膝关节,和无菌手术获得皮下脂肪组织进行。外侧髌腱移位后,两国后肢的前交叉韧带切断完全没有。11手术刀叶片。缝合后,10个颅画运动引发了联合刺激,ACLT完全证实。 The rabbits were closely monitored for infection and other complications and were allowed to rest in a cage without immobilisation.
兔子对asc孤立的胶原酶灌注技术根据先前描述的方法(
1.2%的海藻酸钠溶液作为聚合物。无菌过滤等张1.8%的海藻酸钠溶液(Buchi Labortechnik AG) Flawil,瑞士)浓度与无菌生理盐水稀释至1.2%。1.2%的海藻酸钠溶液制备了注射器。藻酸盐微振动喷嘴产生的技术通过Buchi Encapsulator b - 395 Pro (Buchi Labortechnik AG) Flawil,瑞士)参数之前报道的制备海藻酸微适合通过23-gauge针:喷嘴大小,120<我t一个l我c>
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藻朊酸盐解决方案包含对asc是由混合1.2%的海藻酸钠溶液的浓度对asc和10<年代up>7
兔子每星期3星期注射一种材料根据一个实验组,ACLT在2周后开始。ACLT 9周后,所有的兔子都实施安乐死,膝关节样本收集和评估(图
内注入任何材料之前,每只兔子anesthetised的肌内注射10毫克/公斤tiletamine-zolazepam (Zoletil 50, Virbac,首尔,韩国)和5毫克/公斤甲苯噻嗪盐酸盐(Rompun拜耳韩国,汉城,韩国)。1毫升塑料注射器满载着0.5毫升的0.9%氯化钠的材料之一,有或没有细胞悬液;这个注射器,21-gauge皮下注射针连接。 匹配配对分析,11个兔子(22膝盖)。ACLT在2、3和4周后,在五兔子,被注入到左侧膝关节也和对asc microencapsulated注入右膝关节,通过内侧的方法。在六个兔子,0.9%生理盐水注入左侧膝关节,和藻酸盐微注入右膝关节,通过内侧的方法。每只兔子举行了5分钟,以便滑膜注射材料的附件。
十一个兔子ACLT安乐死在9周后,通过静脉注射氯化钾过量。股骨髁部都是精心收集,以避免任何损害软骨表面。关节的关节表面沾墨汁(美国美国MasterTech,洛迪,CA)对宏观检验和研究关于颤和侵蚀 宏观OA分数计算加法内侧和外侧髁分数和通过修改版本的骨关节炎研究学会国际(OARSI)评分系统(补充表 确定软骨损伤总分(tcd)、股骨髁部分级基于油墨保留;量化的缺陷区域在股骨髁部进行ImageJ (NIH,贝塞斯达,医学博士,美国):图像分析软件。计算的核心是通过添加软骨损伤分数(CDSs)的内侧和外侧股骨髁部。这些信用违约掉期的计算是通过乘以每个髁关节软骨受损面积的百分比的墨水retention-based年级(1级,完整的表面:表面正常的外观,而不是保留印度墨水;二年级,颤:表面保留墨汁作为细长的斑点或浅灰色或黑色斑点;三年级,侵蚀:暴露软骨损失)。信用违约掉期范围从0到300(0 =没有软骨损伤;300 =完全暴露软骨下骨)。TCDSs通过以下方程计算( 宏观OA分数和tcd测定两个兽医,其中一个是被注射材料。
组织学检查,远端股骨软骨都固定在10%中性缓冲福尔马林溶液(热费希尔科学、沃尔瑟姆,妈,美国)后宏观分析。标本在4% EDTA脱钙的解决方案和嵌入式石蜡。石蜡包埋的部分被切割成厚度为4<我t一个l我c>
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从每个块,串行部分被削减到4<我t一个l我c>
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执行这个分析棱镜5.00 (GraphPad软件公司,圣地亚哥,美国)。并给出了结果<我nl我ne-formula>
使用光学显微镜,我们确认对asc纺锤状(图
总值目视检查后,所有抑制关节显示完整的前交叉韧带横断和严重侵蚀内侧和外侧股骨髁部或裂缝。有更广泛的病变比横向侧内侧髁部。双边侧的等级是“侵蚀”控制和海藻酸microbead组。同时,内侧髁部的品位是侵蚀,侧侧的等级是“裂缝”ASC组和microencapsulated-ASC组。此外,该地区的受损软骨microencapsulated-ASC组似乎比其他组小得多。图 的宏观分析股骨髁部ACLT 9周后。(a)一个代表性样本的髁(从每组)沾墨汁来识别任何颤和侵蚀。(b)的宏观OA得分。(c)浴室。<我nl我ne-formula>
这个评价抑制关节显示更具体的横向侧(图的差异 的组织学分析股骨外侧髁部。(a)一个代表性样本的外侧髁每组沾Safranin-O和复染色快速绿色。(b) OA的OARSI得分。<我nl我ne-formula>
的表达MMP-13被包含IHC染色法半定量的分析,使用ACLT样品准备在9周后。包含IHC分析抑制外侧髁关节显示更具体的差异(图 包含IHC分析MMP-13软骨。从每组(a)一个代表性样本评估MMP-13股骨外侧髁。(b) MMP-13-positive细胞的比例。<我nl我ne-formula>
MMP-13-positive细胞的比例显著低于microencapsulated-ASC组(17.2±2.77)比其他组织,包括ASC组(22.6±2.30)。对照组没有显著区别(31±5.14)和海藻酸microbead组(38.17±8.73)(图
许多策略防止软骨变性和OA已经开发和临床测试。msc nonimmunogenic有效性和强力的免疫抑制活性的报道,和同种异体的msc可以安全使用在OA免疫抑制药物( 最近报告了对asc发挥旁分泌作用,间接刺激分泌细胞因子和生长因子等生物活性的因素 在这项研究中,我们进行了三个定期注射,因为ACLT 2周后,治疗OA。它已经证明了退行性变化可以在4周后观察到早期OA ACLT [ 宏观分析ACLT 9周后,因为所有的迹象期间在场的OA ACLT[8 - 12周后 抑制关节中经常使用OA模型。载荷分布和步态力学抑制关节因物种而异。不像其他动物,兔子会被加载到膝关节的横向方面( 墨汁染色了,有一个优势,可以更直观地确认。对照组没有显著区别,海藻酸microbead集团,这意味着海藻酸微不承担额外antiarthritis效果。我们解释之间的不同结果microencapsulated-ASC组和ASC组作为延迟关节炎发展的象征。各种研究表明,海藻酸微型胶囊能增加干细胞的可行性和延长治疗性细胞因子的分泌 透明软骨损伤的程度可以通过包含IHC染色评估关于upregulation MMP-13,证明在关节软骨基质降解酶( 在这项研究中,确认对asc microencapsulated的影响,我们认为只有通过包含IHC MMP-13表达分析。MMP-13-positive细胞比例显著低于microencapsulated-ASC组相比,所有其他组织。这些结果表明,微型胶囊可能会增加对asc施加的旁分泌作用。化验额外的酶和因素,如collagenase-generated乳沟neoepitope II型胶原蛋白,这被认为是一个敏感的OA生物标志物( 在人类中,治疗关节炎的药物被发现的影响取决于剂量的干细胞注入。高剂量组显示临床、放射学和关节镜的结果比那些来自更有利的组织接受较低或中等剂量( 本研究的局限性如下:有必要研究长期软骨保护作用,因为它反映了短期的早期OA软骨保护活动。还有一个需要长期研究潜在的并发症。此外,alginate-microencapsulated细胞的生存能力已经被调查,和体内研究表明,注射alginate-microencapsulated细胞比自由细胞的生存和保留
对asc Microencapsulated放缓OA的恶化和减少它的程度,更对asc比自由。Alginate-based微型胶囊可能增加ASC膝关节内的可行性。据我们所知,本研究首次采用alginate-based脚手架改善ASC-based治疗关节炎的功效。
作者认为没有利益冲突。
这项工作是支持的基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会(NRF),由科技部、ICT和未来计划(批准号nrf - 2015 r1c1a1a01051759)。
修改后的骨关节炎研究学会国际(OARSI)评分系统用于评估使用墨汁关节软骨的宏观变化。