不同代次兔髓核细胞的形态学特征和生物学性状

背景：椎间盘退变是个慢性、复杂的过程,然而椎间盘退变其发生机制尚未完全阐明,很难自行修复。近年来研究细胞移植治疗椎间盘退行性变尚处在实验室阶段。研究髓核细胞的生物学性状可为研究椎间盘退变机制、组织工程构建椎间盘、基因治疗等提供理论依据。 目的：研究兔不同代次髓核细胞的生物学特性,旨在找出合适的种子细胞去治疗椎间盘退变性疾病。 方法：从新西兰大耳白兔椎间盘髓核组织中,分离并培养髓核细胞同时进行培养传代,对原代及第3,4代髓核细胞进行苏木精-伊红染色观察细胞形态学变化;甲苯胺蓝染色和免疫细胞化学法检测髓核细胞内聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的表达;反转录PCR法测定Ⅱ型胶原和聚合蛋白聚糖mRNA的表达水平,观察各代髓核细胞生物学特性的变化。 结果与结论：兔椎间盘髓核细胞可以在体外培养并进行传代,原代髓核细胞一般需7 d左右贴壁,形状呈类圆形或多角形,原代和第3代髓核细胞都呈圆形或多角形,活力较强,苏木精-伊红染色后细胞核被染成均一蓝黑色,胞浆呈现淡粉色;髓核细胞经过甲苯胺蓝染色后,胞浆内呈现天蓝色,通过Ⅱ型胶原免疫组织化学染色后,胞浆内表现为黄褐色沉淀。到第4代细胞出现退变,Ⅱ型胶原和聚合蛋白聚糖mRNA的表达水平较前几代细胞显著下降。前3代的髓核细胞代谢旺盛,表型一致,聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原表达正常,传第4代后髓核细胞开始出现衰老、退变。     

bFGF对人退变椎间盘髓核细胞影响的临床研究

目的:探讨bFGF对人退变髓核细胞合成细胞外基质的影响,观察退变髓核细胞基因表达量高于正常髓核细胞的生长刺激因子对退变髓核细胞的影响。方法:分离、培养人退变椎间盘髓核细胞,取第2代髓核细胞,随机将退变椎间盘髓核细胞分为5组。A组:加入100μg/L bFGF;B组:加入200μg/L bFGF;C组:500μg/L bFGF;D组:1 000μg/LbFGF,E组:对照组,不加干扰因素。通过对试验组和对照组髓核细胞测定细胞II型胶原和糖胺多糖的mRNA表达;检测细胞外基质II型胶原和糖胺多糖表达水平。结果:bFGF刺激退变髓核细胞,II型胶原、糖胺多糖mRNA,细胞外液Ⅱ型胶原和糖胺多糖含量在第7天较对照组增加明显(P<0.05)。14 d、21 d II型胶原、糖胺多糖mRNA明显低于对照组(P<0.05)。但细胞外液Ⅱ型胶原和糖胺多糖含量在14 d、21 d两个时间点仍高于正常组(P<0.05)。结论:根据本研究结果结合文献调研,bFGF在椎间盘髓核细胞中存在着双重效应(促进或改善椎间盘退变)。     

体外培养人退变髓核细胞的生物学性状

背景：椎间盘退行性变后很难自行修复,研究退变髓核细胞的生物学特性可为研究椎间盘退变机制、组织工程椎间盘构建、基因治疗等提供理论基础。 目的：观察体外培养的人退变髓核细胞的生物学特性。 方法：分离培养人退变椎间盘髓核细胞,采用光镜、电镜观察细胞的形态和超微结构,荧光定量PCR技术检测髓核细胞Ⅱ型胶原和糖胺多糖mRNA的表达。ELISA法检测细胞培养上清中人Ⅱ型胶原水平,DMMB比色法检测细胞培养上清中糖胺多糖水平。 结果与结论：体外培养的传2代内的退变椎间盘髓核细胞结构与原代细胞相似,传3代后的细胞出现退变及凋亡改变。对体外培养第1代的退变髓核细胞和正常髓核细胞的Ⅱ型胶原和糖胺多糖进行检测发现,退变髓核细胞Ⅱ型胶原、糖胺多糖mRNA水平及细胞外基质中Ⅱ型胶原和糖胺多糖的表达均明显低于正常髓核细胞,呈现去分化趋势。     

正常与退变髓核细胞形态学及Ⅱ型胶原蛋白的定量分析

背景:椎间盘退变导致椎间隙狭窄的主要变化是髓核细胞表达软骨特异性基因产物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的减少。目的:对成人的正常与退变椎间盘髓核细胞Ⅱ型胶原蛋白免疫荧光染色及番红O染色进行定量观察比较。方法:取成人脊柱侧弯患者与椎间盘突出症患者自愿者术中取出的废弃髓核组织各3例,经培养后每个患者各测量26个细胞,正常组和退变组分别测量78个细胞。对正常与退变椎间盘髓核细胞进行番红"O"染色并行灰度及测定细胞内Ⅱ型胶原蛋白行免疫荧光染色定量测定。结果与结论:免疫荧光染色显示:退变椎间盘髓核细胞仅轻度染色,染色模糊,其呈类圆形,纺锤形,梭形及不规则形,其内仅有极少量荧光颗粒;Ⅱ型胶原表达较正常髓核细胞降低显著(P0.05)。番红O染色显示:退变的髓核细胞肿胀,细胞核肿胀染色略淡,细胞突起延长,胞浆染色不匀伴有空泡,部分细胞崩解,细胞分布零散,混乱,可见成片坏死区。与正常髓核细胞图像灰度值相比差异无显著性意义(P0.05)。结果表明退变的椎间盘髓核细胞减少、部分凋亡,其细胞内Ⅱ型胶原蛋白含量较正常髓核细胞显著减少。     

胰岛素样生长因子1及血小板源性生长因子对人退变髓核细胞生物学活性的影响

背景：有研究表明胰岛素样生长因子1和血小板源性生长因子可抑制人椎间盘细胞凋亡。 目的：观察在体外培养条件下胰岛素样生长因子1、血小板源性生长因子对人退变髓核细胞生物学活性的影响。 方法：体外单层培养人退变髓核细胞,通过免疫组织化学鉴定细胞。对传3代人退变髓核细胞采用分别不同生长因子干预,实验分4组：胰岛素样生长因子1组,血小板源性生长因子组,胰岛素样生长因子1+血小板源性生长因子组及对照组。 结果与结论：胰岛素样生长因子1、血小板源性生长因子均可促进细胞增殖,促进细胞合成Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖,其中胰岛素样生长因子1促Ⅱ型胶原合成作用强于血小板源性生长因子(P < 0.05),血小板源性生长因子促蛋白聚糖合成作用强于胰岛素样生长因子1(P < 0.05)。胰岛素样生长因子1促进细胞合成Ⅰ型胶原,血小板源性生长因子抑制细胞合成Ⅰ型胶原。结果证实,胰岛素样生长因子1、血小板源性生长因子均可通过促进细胞增殖、促进细胞合成Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖,从而提高人退变髓核细胞的生物学活性。     

体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞的生物学性状比较:可以为干预退变髓核细胞提供最佳时机吗?

背景:人体椎间盘是一个承受载荷却又缺乏血管的结构,因而容易发生退行性变,但椎间盘退变的机制尚不明确。目的:通过体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞生物学性状比较,认识退变髓核细胞的细胞学退变时机。方法:分离、培养人正常及退变椎间盘髓核细胞,对两种细胞采用光镜、电镜等形态学方法进行大体形态和超微结构观察,采用生长曲线和XTT实验研究两种细胞的生长动力学差异,测定髓核细胞的活力和细胞Ⅱ型胶原及糖胺多糖的mRNA表达。结果与结论:退变椎间盘细胞至少要比正常椎间盘细胞提前2代出现形态学老化表现。退变髓核细胞表现为G1期阻滞,使细胞不能进入S期,细胞有丝分裂受到抑制。退变髓核细胞总体来说,生长要比正常髓核细胞快,但老化也较快。退变髓核细胞自第1代开始,Ⅱ型胶原和糖胺多糖的mRNA表达比同期正常髓核细胞低得多。说明在体外培养条件下,退变髓核细胞持续增殖能力低,更容易衰老、凋亡。提示退变髓核细胞体外培养衰老较快,进行干预试验逆转椎间盘退变的最佳时机为传2代之前的细胞。     

髓核细胞移植抑制椎间盘退变

背景：近年来,椎间盘细胞移植和椎间盘移植修复椎间盘退变研究取得较大的进展。目的：探讨髓核细胞的体外培养方法以及髓核细胞移植在抑制椎间盘退变研究中的作用。方法：通过数据库检索的方式探讨髓核细胞移植抑制椎间盘退变的研究。髓核细胞的主要功能是产生胶原和蛋白聚糖,改进髓核细胞的培养方法,使培养后的髓核细胞数量增多,合成和分泌细胞外基质增加,通过髓核细胞移植来修复退变的椎间盘。结果与结论：通过三维小球聚集培养、微载体旋转立体培养等方法可以使髓核细胞数量增多,肝细胞生长因子对髓核细胞增殖产生促进作用。髓核细胞移植可以恢复退变椎间盘高度,促进退变椎间盘内蛋白多糖和Ⅱ型胶原的生物合成和分泌。随着对椎间盘退变研究的不断深入,髓核细胞移植对退变椎间盘可能是一种重要的治疗手段。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

过氧化物酶Ⅱ对体外培养人退变腰椎间盘髓核细胞的抑制作用

背景:椎间盘退变可导致髓核细胞数量的减少,过氧化物酶Ⅱ可参与细胞的抗氧化损伤、细胞分裂、分化、信号转导和凋亡等过程的调控。过氧化物酶Ⅱ对椎间盘退变有促进作用,但其机制仍不清楚。目的:观察过氧化物酶Ⅱ对体外培养的人退变腰椎间盘髓核细胞的活性和Ⅱ型胶原合成的影响。方法:体外培养人退变腰椎间盘髓核细胞,设置对照组及过氧化物酶Ⅱ10,100和1000ng/L组。对照组不含氧化物酶Ⅱ,其他3组加入相应剂量的氧化物酶Ⅱ。应用免疫组化法鉴定髓核细胞,并采用cck-8试剂盒检测细胞增殖情况,于加过氧化物酶Ⅱ后第3和7天分别取对照组及各组细胞上清液,采用双抗体夹心酶联免疫吸附实验测定Ⅱ型胶原表达情况。结果与结论:在体外培养的人退变腰椎间盘髓核细胞,随加入的过氧化物酶Ⅱ质量浓度的增加,椎间盘髓核细胞数量和Ⅱ型胶原合成逐渐减少(P0.01)。提示过氧化物酶Ⅱ对椎间盘髓核细胞的数量和Ⅱ型胶原合成有明显的抑制作用,并呈剂量依赖关系。以此推测过氧化物酶Ⅱ对髓核细胞的抑制作用可能是导致椎间盘退变的一种促发因素。     

瘦素通过JAK2/STAT3途径调控椎间盘髓核细胞的分解代谢

目的:探讨瘦素对椎间盘髓核细胞中退行性变相关分解代谢基因的影响,并探讨其机制。方法:培养SD大鼠髓核细胞,行cytokeratin 19和II型胶原免疫组化进行鉴定。使用瘦素和(或)白细胞介素1β(IL-1β)作用于髓核细胞,real-time PCR分析MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-13、ADAMTS-4、ADAMTS-5、aggrecan和COL2A1的表达水平。阿利辛蓝染色和免疫组化分析II型胶原和蛋白多糖的生成。Western blot分析激活的信号通路,并使用不同通路的抑制剂来分析信号通路的作用。结果:Real-time PCR显示单用瘦素可以提高MMP-1、MMP-13、ADAMTS-4和ADAMTS-5的表达水平;IL-1β和瘦素可以协同提高MMP-1、MMP-3和ADAMTS-5的表达水平;瘦素降低髓核细胞II型胶原的表达,PI3K/Akt通路和JAK2/STAT3通路均被激活,但使用抑制剂后显示只有JAK2/STAT3信号通路参与瘦素对髓核细胞的作用。结论:瘦素通过调节JAK2/STAT3信号通路促进髓核细胞的分解代谢,可能是肥胖与椎间盘退变相互关联的机制。     

腺病毒介导hTGF-β1基因体内转染兔椎间盘对髓核细胞I型、II型胶原的影响

目的:观察腺病毒载体介导外源性人转化生长因子(Ad/CMV-hTGF-β1)对兔椎间盘髓核细胞Ⅰ型、Ⅱ型胶原的影响。方法:纯种成年新西兰大白兔20只,随机分为实验组和对照组,每组10只。于实验组兔腰3、4椎间盘髓核内注射Ad/CMV-hTGF-β1(6×106pfu),注射量为20μl,对照组则注射20!μl磷酸盐缓冲液(PBS)。术后3周取出椎间盘,免疫组织化学方法观察椎间盘髓核细胞中Ⅰ型、Ⅱ型胶原的表达情况,并用VIDAS图像分析系统进行半定量分析。结果:免疫组织化学染色显示:实验组椎间盘髓核细胞Ⅰ型胶原的表达比对照组低;而Ⅱ型胶原的表达则比对照组高,差别有统计学意义(P<0.05)。结论:体内转染腺病毒介导的hTGF-β1基因能降低椎间盘髓核细胞Ⅰ型胶原的表达、提高Ⅱ型胶原的表达,提示hTGF-β1可以抑制椎间盘的退变。     

地塞米松可影响兔髓核细胞增殖及Ⅱ型胶原的表达

背景：地塞米松是细胞增殖的一种常用药物,但能否促进髓核细胞增殖呢？ 目的：观察地塞米松对兔椎间盘髓核细胞增殖的影响,以及对髓核细胞分泌Ⅱ型胶原的影响。 方法：无菌条件下取兔椎间盘,常规分离消化髓核细胞进行培养;传代培养第2代髓核细胞7 d,加入塞米松浓度分别为1,10,100,1 000,10 000 nmol/L,培养1~5 d每日MTT常规测一组490 nm处的吸光值并制定生长曲线。另选取最佳作用浓度100 nmol/L地塞米松加入髓核细胞进行培养,以不加于地塞米松为对照。 结果与结论：MTT检测结果表明地塞米松对兔髓核细胞增殖有促进作用,最佳作用浓度为100 nmol/L,最佳作用时间为    48 h;RT-PCR检测结果表明经地塞米松处理的髓核细胞其Ⅱ型胶原表达明显较对照组高(P < 0.05)。提示地塞米松可以促进兔椎间盘髓核细胞的增殖,并可使兔髓核细胞内Ⅱ型胶原表达增高。     

山竹醇通过NF-κB信号通路抑制IL-1β诱导的髓核细胞炎症和细胞外基质降解

目的探讨山竹醇(Gar)对白介素-1β(IL-1β)诱导的髓核细胞炎症和细胞外基质降解的影响。方法提取大鼠髓核细胞,用含不同浓度山竹醇联合或者不联合IL-1β的新鲜培养基进行培养,根据细胞处理方式分为Control组、IL-1β组、IL-1β+Gar 2.5μM组、IL-1β+Gar 5μM组。采用MTT法检测大鼠髓核细胞活力,采用Western blot、定量RT-PCR和免疫荧光染色检测大鼠髓核细胞的基质代谢、炎症因子水平及相关信号通路蛋白。结果山竹醇在0~10μM剂量下对大鼠髓核细胞无细胞毒性;IL-1β可诱导髓核细胞活力降低(P<0.05),剂量为2.5~10μM的山竹醇能够改善IL-1β刺激下的髓核细胞活力(P<0.05)。IL-1β刺激后髓核细胞中MMP-3、MMP-9、MMP-13、ADAMTS-4和ADAMTS-5 mRNA表达水平显著提高(P<0.05),而山竹醇能抑制IL-1β刺激后的髓核细胞中MMP-3、MMP-9、MMP-13、ADAMTS-4和ADAMTS-5 mRNA表达水平(P<0.05)。IL-1β下调了髓核细胞中ColⅡ和Aggrecan mRNA表达水平(P<0.05),而山竹醇则显著改善了IL-1β刺激下髓核细胞中ColⅡ和Aggrecan mRNA表达水平(P<0.05)。IL-1β可显著提高髓核细胞中TNF-α、IL-6、IL-8、COX-2和iNOS mRNA表达水平(P<0.05),而山竹醇可抑制IL-1β诱导的TNF-α、IL-6、IL-8、COX-2和iNOS mRNA表达水平(P<0.05)。Western blot结果显示,IL-1β激活了髓核细胞中的NF-κB信号通路,而山竹醇逆转了IL-1β对NF-κB p65的活化作用(P<0.05),同时逆转了IL-1β引起的IκBα蛋白水平降低(P<0.05)。免疫荧光染色结果显示,IL-1β刺激下髓核细胞核中发生p65核转移,山竹醇显著抑制了p65向核的转移。结论山竹醇可通过抑制NF-κB信号通路,减轻IL-1β诱导的大鼠髓核细胞炎症反应,降低分解代谢水平,具有治疗椎间盘退行性变(IDD)的潜能。     

SOX-9和GDF-5共同转染骨髓间充质干细胞向类髓核细胞的分化

背景：移植间充质干细胞预防和治疗椎间盘退变是一种可行的方法,将SOX-9和GDF-5共同转染骨髓间充质干细胞,使其向髓核细胞转化,以期获得更大的髓核诱导和促增殖效应。 目的：探讨SOX-9和GDF-5基因共同诱导兔骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化的效果。 方法：提取、分离、纯化4周龄新西兰大白兔骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞分为5组体外诱导其向类髓核细胞分化,分别为未转染组、空载体转染组、SOX-9转染组、GDF-5转染组、共转染组。转染后第14 天采用RT-PCR检测SOX-9,GDF-5和Ⅱ型胶原的mRNA表达,免疫组化染色法检测髓核细胞标记物KRT19表达。 结果与结论：共转染组SOX-9 mRNA表达高于转染SOX-9组,差异有显著性意义(P < 0.05);共转染组GDF-5 mRNA表达高于转染GDF-5组,差异有显著性意义(P < 0.05)。共转染组Ⅱ型胶原表达高于转染SOX-9组、转染GDF-5组,差异有显著性意义(P < 0.05)。SOX-9转染组及GDF-5转染组KRT19呈阳性表达,共转染组呈强阳性表达,可见被转染的骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化,且双基因转染诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化的能力和分泌细胞外基质的能力明显高于单基因转染。     

原代培养差速贴壁法分离纯化大鼠腰椎间盘髓核细胞

背景：髓核细胞在体外培养过程中存在表型丢失问题,包括Ⅱ型胶原、aggrecan、Sox-9等表达的下降,由类软骨细胞向类纤维样细胞转化。 目的：体外原代培养差速贴壁法分离纯化大鼠腰椎间盘髓核细胞。 方法：经胰蛋白酶、Ⅱ型胶原酶先后消化Wistar大鼠椎间盘髓核组织,第1,2代细胞传代时采用差速贴壁法分离纯化髓核细胞。 结果与结论：分离纯化后的第3代髓核细胞呈圆形或多角形,活力强,苏木精-伊红染色细胞核染成均一蓝黑色,胞浆呈现淡粉色;Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性细胞比例为97%;aggrecan免疫组织化学染色阳性细胞比例为95%;扫描电镜可见细胞内有高尔基体、粗面内质网和游离核糖体,未见线粒体,可见少量板层小体;CCK-8生长曲线显示细胞经过2 d的生长潜伏期,3 d的指数生长期,进入生长停滞期。说明原代培养、两次差速贴壁法分离纯化的大鼠髓核细胞代谢旺盛、表型一致。     

Effects of hypoxias and scaffold architecture on rabbit mesenchymal stem cell differentiation towards a nucleus pulposus-like phenotype

Nucleus pulposus grafts are needed for patients requiring replacement of their degenerated intervertebral discs. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) are a potential autologous stem cell source for the nucleus pulposus regeneration. One of the key issues of constructing functional nucleus pulposus using MSCs, however, is to differentiate MSCs into nucleus pulposus phenotype in?vitro and to maintain their phenotypic stability in?vivo. In this study, three-dimensional (3D) nanofibrous poly(l-lactide) (PLLA) scaffolds were seeded with multi-potent rabbit MSCs and the constructs were induced along nucleus pulposus development routes in a hypoxia chamber (2% O(2)) in the presence of TGF-β1. It was found that nanofibrous scaffold could support the differentiation of rabbit MSCs towards a nucleus pulposus-like phenotype in?vitro, as evidenced by upregulated expression of a few important nucleus pulposus-associated genes (aggrecan, type II collagen and Sox-9), abundant deposition of extracellular matrix (glycosaminoglycan (GAG) and type II collagen), and the continuous expression of the nucleus pulposus-specific marker, hypoxia-inducible factor (HIF)-1α. The subcutaneous implantation results confirmed that hypoxic induction before implantation could help the constructs to retain their phenotype and resist calcification in?vivo. Therefore, the above data showed the promise of using 3D nanofibrous scaffolds in combination with TGF-β1 and hypoxic induction to regenerate functional nucleus pulposus grafts for intervertebral disc replacement.     

骨形态发生蛋白2对退变椎间盘组织学和Ⅰ，Ⅱ型胶原的影响

背景：研究表明,退变椎间盘细胞外基质的主要变化是Ⅱ型胶原和蛋白多糖含量的减少和Ⅰ型胶原含量的增加。 目的：观察腺相关病毒介导的骨形态发生蛋白2基因(AAV-BMP-2)对兔退变腰椎间盘内髓核Ⅰ,Ⅱ型胶原的影响。 方法：将12只新西兰大白兔L2-3,L3-4,L4-5,L5-6椎间盘针刺制造退变模型后随机分为3组,每组4只。其中AAV-BMP-2组兔椎间盘注射AAV-BMP-2,AAV组兔椎间盘注射不携带目的基因的空载体,生理盐水组兔椎间盘注射生理盐水,注射后第8周处死动物取其相应的椎间盘常规石蜡包埋,组织切片,以苏木精-伊红染色观察其髓核组织学变化,免疫组织化学法检测髓核组织Ⅰ型、Ⅱ型胶原表达并进行半定量分析。 结果与结论：普通苏木精-伊红染色结果显示AAV-BMP-2组椎间盘内髓核细胞数目较多,呈单个或者簇状分布,髓核结构清晰,无纤维样组织填充。而AAV组和生理盐水组的组织结构相似,髓核内细胞数目少,髓核皱缩干瘪,细胞间为纤维样组织填充且排列紊乱。免疫组织化学染色显示：AAV-BMP-2组椎间盘髓核内Ⅱ型胶原的表达均高于AAV组和生理盐水组(P < 0.05);AAV-BMP-2组椎间盘髓核内Ⅰ型胶原的表达均低于AAV组和生理盐水组(P < 0.05)。结果说明,体内转染AAV-BMP-2能抑制椎间盘髓核细胞表达Ⅰ型胶原,促进椎间盘髓核细胞表达合成Ⅱ型胶原,提示维持椎间盘内胶原的含量、种类,可维持椎间盘内组织学的结构和形态,稳定髓核细胞生长环境,延缓椎间盘的退变。