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Mesenchymal stem cells with IGF-1 and TGF- β1 in laminin gel for osteochondral defects in rabbits - 08/08/17

Doi : 10.1016/j.biopha.2017.07.032 
Mudasir Bashir Gugjoo a, b ,  Amarpal a, , Ahmed Abdelbaset-Ismail c, d , Hari Prasad Aithal a , Prakash Kinjavdekar a , Abhijit Motiram Pawde a , Gutulla Sai Kumar e , Gutulla Taru Sharma f
a Division of Surgery, Indian Veterinary Research Institute (IVRI), Izatnagar, India 
b Clinical Veterinary Services Complex, Faculty of Veterinary Sciences and Animal Husbandry, Shuhama, SKUAST-K, India 
c Stem Cell Institute at James Graham Brown Cancer Center, University of Louisville, Louisville, KY, USA 
d Surgery, Radiology and Anesthesiology Department, Faculty of Veterinary Medicine, Zagazig University, Zagazig, El-Sharkia, Egypt 
e Division of Pathology, Indian Veterinary Research Institute (IVRI), Izatnagar, India 
f Division of Physiology and Climatology, Indian Veterinary Research Institute (IVRI), Izatnagar, India 

Corresponding author at: Division of Surgery, Indian Veterinary Research Institute, Izatnagar, 243122, UP, India.Division of SurgeryIndian Veterinary Research InstituteIzatnagarUP243122India

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Abstract

Objective

Healing of articular cartilage is still a challenge due to its limited potential to regenerate. In the present study, we evaluated allogenic bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs) alone or in combination with growth factors, insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and transforming growth factor-β1 (TGF-β1) in laminin scaffolds for healing of osteochondral defects.

Design

Osteochondral defects of 4mm (diameter) x 5mm (depth) were induced in the rabbit knee joints and treated with phosphate-buffered saline (PBS; control), BM-MSCs, BM-MSCs in laminin, BM-MSCs in laminin with IGF-1, or BM-MSCs in laminin with IGF-1 and TGF-β1 in 10 animals each. Gross, radiographic, scanning electron microscopic (SEM) and histologic examinations besides chondrocyte-specific genes expression by quantitative real time qPCR were carried out at 8 and 12 weeks.

Results

Gross and SEM examination revealed superior morphology and surface architecture of the healing site in animals that received MSCs with IGF-1 or IGF-1 and TGF-β1. The application of laminin composites containing MSCs with IGF-1 and TGF-β1 significantly enhanced hyaline cartilage formation with improved cellular arrangement, proteoglycan deposition, clear tidemark zone and subchondral bone formation. However, regenerated tissue in defects that received only MSCs had poor tidemark zone and proteoglycans deposition Aggrecan and Coll2 expression was significantly higher in case of MSCs with growth factors.

Conclusion

The treatment with BM-MSCs combined with IGF-1/TGF-β1 into laminin gel scaffold might enhance the restoration of hyaline cartilage in osteochondral defect.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Articular cartilage, Insulin like growth factor-1, Mesenchymal stem cells, Osteochondral defects, Transforming growth factor- β1, Rabbits


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Vol 93

P. 1165-1174 - septembre 2017 Retour au numéro
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