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《四川大学》 2002年
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磷酸钙生物陶瓷骨诱导过程的早期细胞分化和骨特征蛋白表达研究

屈树新  
【摘要】: 本文运用透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和免疫组织化学等方法,结合磷酸钙生物陶瓷诱导成骨过程中组织形态学观察,着重研究了诱导成骨过程中早期间充质细胞的来源、分化、骨基质的分泌、矿化、新骨/磷酸钙界面的超微结构以及骨发生过程中特征蛋白的表达,在蛋白水平上和透射电镜下分别提供了磷酸钙陶瓷骨诱导性的新证据;同时,研究了磷酸钙骨诱导过程中骨形态发生蛋白(BMP-2和BMP-4)及受体BMPR2的表达,为确证磷酸钙陶瓷骨诱导作用和解释其机理提供了实验根据。 对磷酸钙植入狗肌肉后早期的透射电镜研究,观察到长入孔隙的微血管附近密集排列着具有丰富内质网、胞体体积较大、在形态学上类似于活跃的前成骨细胞的细胞,在新生的血管或外周有些具有不规则形态的细胞,从形态和位置推测前者后者,后者可能就是骨诱导作用所必须的可向骨组织细胞分化的间充质细胞。透射电镜观察还发现前成骨细胞和成骨细胞分泌胶原纤维。 对磷酸钙植入狗肌肉后新骨矿化和新骨/磷酸钙界面的透射电镜研究,观察到新形成的磷酸钙盐以外延生长的方式直接在磷酸钙陶瓷的表面沉积,新形成的磷酸钙盐是一种低结晶度的、非化学计量的、针状的骨磷灰石,除含有Ca和P元素外,还含有Na、K和S等元素,对新形成的骨基质的理化和微区分析表明,其组成和结构类似于骨矿物。X射线衍射、电子衍射的结果证明磷酸钙陶瓷中的β-TCP相随着植入体内时间的增加而降解;拉曼光谱分析表明磷酸钙植入体内后其表面对蛋白质的吸附,其中包括一些对细胞粘附起作用的蛋白质。上述结果表明,在蛋白质等生物分子调制下磷酸钙从陶瓷表面外延生长,可能是骨诱导过程中骨矿物形成的一种机制。 通过免疫组织化学证实了骨特征蛋白——骨涎蛋白和骨的主要有机质——Ⅰ型胶原在磷酸钙骨诱导过程中的不同时间和部位的表达,从特征蛋白表达和 四川大学博士学位论文 细胞功能给出了磷酸钙陶瓷诱导成骨作用的证据,也是磷酸钙陶瓷诱导成骨过 程是正常的骨形成而不是病理性钙化的一个证据。 利用免疫组织化学方法,研究了诱导间充质细胞向成骨细胞分化的典型生 物化学信号分子——BMPs及其受体BMPRZ在磷酸钙骨诱导过程中的表达。 证明在新骨发生之前,靠近磷酸钙陶瓷孔壁表面和一些管状组织周围有BMP-2 的表达,同时长入磷酸钙陶瓷孔隙的一些体积较大、呈多边形或不规则形的细 胞表达BMPRZ,表明不仅在磷酸钙陶瓷骨诱导过程中有内源性的BMPS的表 达而且存在可能接受*M卜2刺激的靶细胞:在植入6O天后的标本中,发现新 生骨组织的不同部位分别有BMP-2和BMP4的表达,其强度有些差异,表明 机体中不同的内源性BMPS在磷酸钙的骨诱导过程中的不同阶段可能起不同 的作用。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:R318.08

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【参考文献】
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