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目的: 探讨骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)对大鼠退变软骨细胞和大鼠骨关节炎（osteoarthritis，OA）的作用及相关机制。 方法: 第一部体外研究 取Sprague-Dwley(SD)大鼠骨髓，分离单核细胞，贴壁培养，用诱导培养基对培养细胞进行定向诱导。利用油红O、茜素红、番红O染色检测定向诱导诱导效果。同时利用流式细胞仪检测细胞表面标志物CD34、CD45、CD90、CD105的表达。取第3代细胞备用。 分离培养SD大鼠关节软骨细胞，将第2代软骨细胞用IL-1β(10ng/mL)诱导24h后，加入正常培养基继续分别培养3，6，12天，上述不同时间点收集RNA和胞浆蛋白，采用RT-PCR及Western-blot法检测Ⅱ型胶原(Col2)和蛋白多糖(aggrecan)的基因和蛋白表达。另外分别培养1，2，4天，收集RNA和胞浆蛋白来检测环氧合酶-2（COX-2）和基质金属蛋白酶13(MMP-13)。同时，用含0.5％的FBS培养基饥饿处理后，将含有浓度为10 ng/mL IL-1β的上述培养基分别培养15 min，30min和60min，提取胞浆蛋白，采用Western-blot法检测ERK1/2，JNK，P38，IκBα，NF-κB p65。 第3代BMSCs种植在0.4-μrn孔径的Transwell膜上，第2代软骨细胞种植在六孔板底部。IL-1β诱导后，收集和BMSCs共培养3天的软骨细胞检测Col2和aggrecan蛋白和基因的表达，同时收集和BMSCs共培养1天的软骨细胞检测COX-2和MMP-13蛋白和基因的表达。另外，将BMSCs与IL-1β诱导后的退变软骨细胞共培养24小时的培养基作为BMSCs-conditioned培养基。将IL-1β诱导后的软骨细胞用BMSCs-conditioned培养基3ml培养15 min后，提取胞浆蛋白检测IκBα和NF-κB p65。培养30min后检测软骨细胞胞浆内的ERK1/2，JNK,P38。 第二部体内研究 36只体重300-325 g的雄性SD大鼠随机平均分为三组:PBS治疗组、BMSCs治疗组和假手术组。将PBS治疗组和BMSCs治疗组共24只大鼠切除右膝前交叉韧带和内侧半月板，假手术组中的动物右膝采取同上面两组相同的髌韧带内侧纵行0.5cm的切口并切开关节囊。术后允许所有大鼠在标准饲养条件下自由运动，连续8周。术后8周，BMSCs治疗组大鼠接受关节腔内注射0.3毫升异体BMSCs（约5.0×105），而PBS治疗组和假手术组则只注射等体积的PBS溶液。术后14周处死所有大鼠，我们对每组膝关节股骨内髁进行大体观察，并根据国际软骨修复协会(ICRS)评分标准进行软骨损伤程度的评价，同时对股骨内髁负重区骨软骨行HE染色，并根据改良Mankin评分标准对OA程度进行组织学评价，同时进行番红O和甲苯胺蓝染色。采用RT-PCR和Western-blot法检测负重区软骨Col2，aggrecan，MMP-13，COX-2基因和蛋白表达，采用Western-blot法检测NF-κB p65和IκBα的蛋白表达。 结果: 第一部体外研究 所得到的细胞形态均一，呈长梭形，类似成纤维细胞的形态。经成腊、成骨和成软骨诱导培养后，油红O、茜素红染色及番红O染色显示BMSCs有向以上三个方向诱导分化的特性。第3代BMSCs的表面分子CD90阳性率为96.20％，CD105阳性率为96.24％，而CD34阳性率仅为1.10％，CD45则为O.73％，符合BMSCs的表型特点。 IL-1β显著上调MMP-13，COX-2， p-ERK1/2，p-JNK，p-p38，NF-κB p65的表达，而显著降低Col2，aggrecan和IκBα的表达。BMSCs抑制IL-1β诱导的大鼠软骨细胞内MMP-13，COX-2和NF-κB p65的表达，增加Col2，aggrecan和IκBα的表达。 第二部体内研究 所有动物术后切口愈合良好。PBS治疗组软骨不平整，关节面变形，可见明显软骨磨损区，以股骨内髁负重面破坏严重。BMSCs治疗组关节软骨表面基本平坦，有完整软骨覆盖但光泽欠佳。ICRS评分结果显示BMSCs治疗组低于PBS治疗组(P＜0.05)。BMSCs治疗组HE染色可见软骨层厚度较PBS组明显增厚，细胞数量较多。BMSCs治疗组番红O染色较PBS组加深，显示存在较丰富的软骨基质。BMSCs治疗组甲苯胺蓝染色相比于PBS组，软骨表面出现一定的修复，但软骨表面仍然有不连续，包括表面的浅裂痕以及较小区域的软骨缺失。改良Mankin评分结果显示PBS组评分高于假手术组(P＜0.05)，BMSCs治疗组低于PBS治疗组（P＜0.05）。RT-PCR和Western-blot结果显示BMSCs抑制了大鼠退变软骨细胞MMP-13，COX-2和NF-κB p65的表达，增加Col2，aggrecan和IκBα的表达。 结论: BMSCs对大鼠退变软骨细胞和OA有明显改善作用，其机制可能通过NF-κB信号通路，下调退变软骨细胞中MMP-13和COX-2的表达，抑制了Col2和aggrecan的降解。