摘要
近年来，由创伤、疾病、自然灾害及人口老龄化等引起的骨损伤发病率增加，影响人类健康。骨形态发生蛋白-2(BMP-2)作为已知的成骨作用最强的生长因子之一，在促进骨修复和骨再生过程中发挥着重要作用。然而，体内半衰期短以及高剂量使用引起的副作用限制了外源性BMP-2的临床应用。因此，如何提高BMP-2的成骨活性成为目前的研究热点之一。前期研究中发现磺化多糖尤其是磺化壳聚糖(2-N,6-O sulfated chitosan，26SCS)不仅能显著提高BMP-2的成骨活性，而且还能在骨修复过程中促进血管的生成。但是其作用机理仍不清楚。 骨修复材料在植入体内后，作为异物通常会引发宿主免疫反应，对材料植入后的成败起到关键作用。因此，对骨修复材料的评价不仅需要考虑其对成骨细胞的作用，还应考虑材料的免疫响应及其产生的炎性环境对骨修复的影响。在免疫细胞中，巨噬细胞是材料诱导的免疫反应中最重要的一种效应细胞，异质性和可塑性使其成为免疫调节的主要目标。但对于巨噬细胞的不同表型对骨修复过程中的不同阶段会产生怎样的影响，目前尚不清楚。 因此，本论文围绕磺化多糖的免疫调控作用及其对BMP-2介导的骨修复的影响开展研究。考察了26SCS存在下巨噬细胞的不同极化行为，研究了26SCS激发的免疫微环境对rhBMP-2活性的促进机制，并进一步评价了26SCS产生的免疫微环境对rhBMP-2诱导异位成骨的影响。主要研究内容包括: (1)磺化壳聚糖的免疫调控作用 探讨了磺化壳聚糖对巨噬细胞的免疫调控作用，并初步探索了磺化壳聚糖的免疫调控机理。研究表明，26SCS通过激活巨噬细胞的NF-κB信号通路，调节了巨噬细胞的炎性响应。炎症初期促进了巨噬细胞的M1和M2表达，炎症后期抑制了M1的表达，使M2表达上调。进一步对巨噬细胞的炎性因子分泌情况研究发现，26SCS在炎症初期炎性因子TNF-α和IL-1β的表达略有上调，在炎症后期降低TNF-α和IL-1β的分泌，但其IL-6的分泌始终保持较高，并且诱导巨噬细胞高表达VEGF-A和TGF-β1。 (2)磺化壳聚糖诱导的免疫微环境对rhBMP-2活性的影响 探讨了26SCS激发产生的免疫微环境对rhBMP-2活性的影响，并以分子量接近但基团组成不同的葡聚糖(DX)作为对照。研究表明，26SCS诱导的免疫微环境能显著提高骨髓间充质干细胞(BMSCs)的迁移能力，使其向损伤部位募集。同时促进BMSCs形成类毛细血管网络结构，并且能够上调其内源性血管化相关因子的表达，从而促进血管网络的新生和完善;同时，协同rhBMP-2作用于BMSCs，通过增加BMSCs中内源性BMPRs的表达，以及增强rhBMP-2与BMPRs间的识别，并激活其Smad通路，从而促进快速成骨。在这两方面的共同作用下，26SCS/BMP-2组在异位成骨实验组表现出最佳的成骨效果。
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