自体软骨细胞复合Ⅰ型胶原支架体外动态培养的实验研究

[目的]比较体外静态与动态培养两种方式对培养人关节软骨细胞复合Ⅰ型胶原支架材料的效果,从而探索体外构建移植物用于治疗关节软骨缺损的适宜条件及方式。[方法]分离培养人关节软骨细胞,P2代软骨细胞接种于Ⅰ型胶原支架,随机分为3组,A组:静态培养;B组:动态培养;C组:单层培养。采用倒置相差显微镜、荧光显微镜、SEM、HE染色观察细胞在支架上的分布、黏附、生长及形态特点,实时荧光定量PCR检测软骨细胞表型特异基因Ⅱ型胶原的表达情况。[结果]体外单层培养的软骨细胞(P2)以多角形为主,Ⅱ型胶原蛋白表达阳性,提示P2代细胞表型维持良好;与A组比较,B组细胞数量较多且分布均匀,细胞形态较均一,以多角形为主;A、B组样本大体结构及内部孔隙结构均保持完整,孔隙内均可见细胞黏附,B组孔隙内细胞数量及细胞外基质优于A组;A、B组的Ⅱ型胶原基因mRNA表达水平较单层培养组明显增加。[结论]软骨细胞复合Ⅰ型胶原支架体外动态培养较静态培养可明显促进细胞增殖及细胞外基质分泌。因此,动态培养有望成为体外构建自体软骨细胞移植术所需移植物的一种有效方法。     

采用自体成熟关节软骨细胞的软骨组织工程修复

目的探讨使成熟软骨细胞转化成代谢活跃、增殖迅速的再生软骨祖细胞，而后利用这种细胞构建自体源性工程组织，修复成熟关节软骨的缺损。方法成熟兔关节软骨细胞进行普通单层培养和转化生长因子(TGF)-β1、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)联合诱导培养。培养细胞进行细胞计数、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和逆转录一聚合酶链反应(RT-PCR)检测。将诱导培养的再生软骨祖细胞与聚乳酸载体(PDLLA)一道构建自体源性工程软骨，修复成熟关节软骨缺损。修复组织进行组织形态学和免疫组织化学研究。结果研究发现成熟关节软骨细胞在体外单层培养中增殖缓慢。而联合TGF-β1、bFGF诱导培养可促进成熟软骨细胞的增殖，10d内细胞增殖189倍。标准单层培养4～5代细胞经密集培养不表达Ⅱ型胶原。而联合细胞因子诱导培养6代的细胞在体外密集培养下，可很快恢复Ⅱ型胶原的表达。利用再生软骨祖细胞构建的自体源性工程软骨可修复软骨缺损。修复组织表达Ⅱ型胶原。结论成熟关节软骨细胞经TGF-β和bFGF联合诱导培养可形成再生软骨祖细胞，此细胞可用于构建自体源性工程组织，修复成熟关节软骨的缺损。     

骨关节炎软骨中Ⅰ型和Ⅱ型胶原的分布

目的：研究骨关节炎软骨中Ⅰ型和Ⅱ型胶原的分布。方法：从正常关节软骨和骨关节炎软骨上取样本做切片，所有样本行HE、蕃红0染色及Ⅰ型和Ⅱ型胶原免疫组化。结果：骨关节炎软骨中Ⅱ型胶原免疫组化染色不均匀。Ⅰ型胶原染色，在表层和中层的部分区域有不规则着色，纤维样组织中，Ⅰ型胶原免疫组化呈阳性，Ⅱ型胶原免疫组化不着色，结论：骨关节软骨基质中Ⅱ型胶原和蛋白聚糖的破坏增强与软骨细胞对其合成增强同时存在，软骨修复的过程中，部分软骨细胞发生去分化，而表达Ⅰ型胶原。     

TGF-β2转染关节软骨细胞的实验研究

目的 观察人关节软骨细胞在体外单层培养过程中的去分化，以及转染TGF-β2在关节软骨细胞内的表达和对去分化的抑制作用。方法 从手术中切除的软骨组织中分离培养成人关节软骨细胞，通过脂质体介导的方法将已构建的pcDNA3.1( )/TGF-β2转染到体外单层培养的软骨细胞中，采用RT-PCR，ELISA、组织学染色、免疫组化和原位杂交的方法．分别对转染组和未转染组的第1、6、9代细胞进行检测，比较目的基因表达、软骨细胞形态以及胶原和多糖生物合成的差异．结果 经多次传代后，未转染软骨细胞在体外单层培养过程中逐渐走向去分化．TGF-β2、Ⅱ型胶原和蛋白多糖聚糖体的表达逐渐减低．而Ⅰ型胶原的表达增高，目的基因在转染组各代软骨细胞内均得到表达，转染后细胞保持软骨细胞的形态，Ⅱ型胶原和蛋白多糖聚糖体表达虽有降低．但均高于未转染的同代细胞，而Ⅰ型胶原表达增高的程度低于未转染细胞。结论 人关节软骨细胞在体外单层培养中有去分化趋势；pcDNA3.1( )/TGF-β2真核表达载体转染人关节软骨细胞获得成功．在转染后关节软骨细胞内稳定表达．并对软骨细胞的去分化有抑制作用。     

Ⅰ型胶原负载骨髓基质细胞修复兔膝关节软骨缺损

目的探讨同种异体骨髓基质细胞(MSCs)-Ⅰ型胶原复合移植修复关节软骨缺损的疗效。方法构建Ⅰ型胶原支架,将体外培养的兔MSCs吸附于该支架上培养,检测支架对MSCs的吸附及增殖的影响,再移植于兔膝关节全层软骨缺损处,分批取材,进行大体、组织学观察。结果MSCs在Ⅰ型胶原支架内贴附良好,分泌胞外基质,MSCs-胶原复合移植组软骨缺损处在术后12周为透明软骨样修复,空白对照组为纤维瘢痕样修复。结论Ⅰ型胶原支架与MSCs相容性良好,MSCs-胶原复合移植可达到透明软骨样修复软骨缺损。     

1α,25（OH）2D3调控关节软骨Ⅱ型胶原降解的实验研究

背景背景:维生素D代谢水平与关节炎的关系仍存在争议,且维生素D对关节软骨Ⅱ型胶原代谢的调控机制尚不明晰。深入了解维生素D对骨关节炎软骨代谢的作用,有助于了解骨关节炎的病因及发病机制,为预防、治疗骨关节炎提供参考。目的目的:在细胞水平和组织块水平,探讨维生素D对关节软骨Ⅱ型胶原代谢的调控作用。方法方法:使用炎症因子OSM和TNF-α诱导软骨Ⅱ型胶原降解,对大鼠关节软骨细胞以及牛关节软骨组织块分别进行1α,25(OH)2D3干预,通过ELISA检测细胞上清中Ⅱ型胶原羧基末端肽(CTX-Ⅱ)水平,从而评估维生素D对软骨Ⅱ型胶原代谢的调控作用。结果结果:1α,25(OH)2D3可以提高未经OSM和TNF-α诱导的以及OSM和TNF-α诱导后的软骨细胞的活性。在细胞水平,1α,25(OH)2D3对正常细胞上清中的CTX-Ⅱ的水平没有显著影响。OSM和TNF-α诱导显著增加了细胞上清中CTX-Ⅱ的水平。1α,25(OH)2D干预降低了OSM和TNF-α诱导的软骨细胞上清中CTX-Ⅱ的水平。在组织块水平,对于正常软骨组织块,1α,25(OH)2D3增加了CTX-Ⅱ水平。OSM和TNF-α诱导显著增加了体外培养关节软骨组织块软骨的降解,细胞上清中CTX-Ⅱ水平显著增高。对于OSM和TNF-α诱导的软骨组织块,1α,25(OH)2D3干预降低了软骨组织块Ⅱ胶原的降解,CTX-Ⅱ水平显著降低。结论结论:1α,25(OH)2D3能够抑制OSM和TNF-α诱导的Ⅱ型胶原降解作用。维生素D可能通过抑制关节炎软骨的降解起到保护关节软骨的作用。     

体外培养的半月板细胞软骨形成能力区划差异的分析研究

目的 比较经体外培养的半月板红区和白区细胞在软骨化形成能力方面的差异,验证细胞团粒作为半月板组织工程研究模型的可行性.方法 分离半月板红区和白区细胞,进行平面扩增,并分别集结成细胞团粒,在形成细胞团粒后的当日,7,14和21 d收集细胞团粒样本,对样本进行DMMB、Ⅰ型和Ⅱ型胶原的免疫组化染色,以及DNA定量,sGAG和Ⅱ型胶原的EUSA分析.结果 在细胞团粒培养阶段,Ⅱ型胶原、Ⅰ型胶原和sGAG在细胞团粒中稳步累积,且胶原标志物呈现特异的空间分布形态.红区来源的半月板细胞具备比白区来源的细胞更强的sGAG、Ⅰ型和Ⅱ型胶原合成能力(P＜0.05).结论 细胞团粒可以成为良好的半月板组织工程研究的微模型,在经过单层扩增和立体培养后,红区来源的半月板细胞较白区细胞具备更强的软骨化形成能力.     

人原发性骨关节炎与正常人关节软骨间充质祖细胞多向分化能力的对比研究

[目的]观察原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞的生长和增殖特性及其成软骨、成骨和成脂分化能力,探讨关节软骨间充质祖细胞在原发性骨关节炎发病中的重要作用。[方法]观察原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞成软骨(微团培养)诱导分化后的细胞形态变化,TB、Ⅱ型胶原、Aggrecan染色,GAG含量及Ⅱ型胶原mRNA表达;成骨(单层传代培养)诱导分化后细胞形态变化,钙结节染色,ALP活性及BGPmRNA表达;成脂(单层传代培养)诱导分化后细胞形态变化,油红染色,油红染色阳性细胞比率及TG含量。[结果]原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞成软骨诱导分化后细胞TB、Ⅱ型胶原、Aggrecan染色均呈阳性,原发性骨关节炎者GAG含量减少及Ⅱ型胶原mRNA表达减弱(P<0.05);成骨诱导分化后细胞钙结节染色均呈阳性,原发性骨关节炎者ALP含量减少及BGPmRNA表达减弱(P<0.05);成脂诱导分化后细胞油红染色均呈阳性,原发性骨关节炎者TG含量增加(P<0.05)。[结论]关节软骨间充质祖细胞经成软骨、成骨及成脂诱导后均能分化为具有相应功能细胞特性的分化细胞。原发性骨关节炎关节软骨间充质祖细胞成软骨和成骨分化能力降低,而成脂分化能力增加,提示原发性骨关节炎关节软骨间充质祖细胞分化功能出现异常,骨关节炎关节软骨细胞对软骨损伤修复能力降低。     

原位杂交法检测骨和软骨组织和Ⅰ,Ⅱ型胶原基因的表达

目的”用原位杂光法研究骨和软骨组织中Ⅰ、Ⅱ型胶原基因的表达。方法以与Ⅰ型、ⅡＡ型和ⅡＢ型胶原ｍＲＮＡ特异性互补的寡核苷酸序列为探针，用末端转移酶将地高辛标记于′－末端，在兔胫骨折端组织切片上进行Ｎｏｒｔｈｅｎ原位杂交，检测关节软骨，骺板和新生骨小梁区三种胶原基因的表达情况。结果关节软骨和骺板区均检测到软骨细胞中有ⅡＢ型胶原基因表达，新生骨小梁区检测到成骨细胞中有Ⅰ型胶原基因表达，结论本实验方法灵敏     

几丁质支架对体外间质干细胞成软骨分化的影响

目的鉴定间充质干细胞诱导分化为软骨细胞后,其在单层培养和几丁质支架上培养的差别。方法密度梯度离心兔股骨骨髓,分离BMSCs,用TGF-β1诱导第3代的BMSCs向软骨方向分化,2周后检测Ⅱ型胶原表达情况。将分化后的软骨样细胞传代,用无TGF-β1的培养基分别进行单层培养和接种在几丁质支架上培养2周,再用免疫组化检测Ⅱ型胶原表达情况。结果BMSCs经TGF-β1诱导后向软骨细胞方向分化,诱导后的细胞在无TGF-β1的培养中,采用单层培养方式的软骨细胞很快出现去分化表型,而接种在几丁质支架上的细胞仍能较好表达Ⅱ型胶原。结论几丁质支架在延缓软骨细胞去分化和老化方面有积极作用。