成纤维细胞生长因子诱导骨髓间充质干细胞分化腱细胞的研究

目的检测腺病毒携带成纤维细胞生长因子2(FGF2)转染骨髓间充质干细胞(BMSCs)后FGF2的表达情况并探索其对细胞增殖、分化及韧带相关特异性细胞外基质表达的影响。方法将腺病毒进行细胞转染,转染后将细胞分为空白组(正常培养)、对照组[重组腺病毒(Ad.e GFP)转染]和试验组[空病毒(Ad.b FGF2-e GFP)转染]。采用形态学、流式细胞仪观察、实时荧光定量聚合酶链反应(q RT-PCR)、蛋白质印迹法(WB)检测转染后BMSCs中FGF2的表达。并采用MTT法检测过表达FGF2后BMSCs增殖的变化。最后用q RT-PCR及WB检测BMSCs中带韧带相关特异性细胞外基质基因的表达水平。结果试验组转染后FGF2表达最高,与空白组及对照组相比,差异有统计学意义(t=19.648,P0.001;t=17.506,P0.001);MTT结果示:在转染后第3天,与空白组及对照组相比,试验组可明显促进BMSCs的增殖,差异有统计学意义(t=3.401,P=0.015;t=3.234,P=0.018);过表达FGF2基因可明显上调BMSCs中特异性细胞外基质基因Ⅰ型胶原蛋白(ColⅠ)、Ⅲ型胶原蛋白(ColⅢ)、纤维连接蛋白(FN)、波形蛋白(Vimentin)及α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达。结论 FGF2能促进BMSCs的增殖并向腱细胞分化,腺病毒携带FGF2转染BMSCs有望成为组织工程韧带的种子细胞。     

脂质体介导血小板衍化生长因子-B基因转染成纤维细胞的表达

目的用脂质体介导血小板衍化生长因子(PDGF)-B真核表达质粒转染成纤维细胞，使PDGF-B基因在成纤维细胞中特异表达。方法构建PDGF—B真核表达质粒，用脂质体LipofectAMINE介导转染成纤维细胞，G418筛选阳性克隆。逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和细胞爬片免疫组织化学染色检测PDGF-B基因在成纤维细胞中的表达。结果RT—PCR检测结果显示，转染组PDGF-BmRNA的表达量较未转染组明显增加。免疫组织化学染色结果显示转染组成纤维细胞胞浆中有大量棕黄色阳性颗粒。结论脂质体介导PDGF-B基因成功转染成纤维细胞并表达。为PDGF基因治疗奠定基础。     

犬骨髓基质干细胞体外定向分化为软骨细胞

目的 体外诱导犬骨髓基质干细胞(BMSCs)定向分化为软骨细胞，探讨体外诱导成软骨的方法和条件。方法 自犬肋骨取骨髓2～3ml，体外行原代和传代培养扩增，顺序加入碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和转化生长因子β1(TGF-β1)，以培养瓶内较高细胞浓度培养，诱导BMSCs分化为软骨细胞。甲苯胺蓝、阿新蓝染色检测软骨基质的分泌，免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达。结果 诱导的软骨样细胞甲苯氨蓝异染性、阿新蓝染色阳性；Ⅱ型胶原免疫组织化学检测阳性。结论 应用bFGF和TGF-β1体外可以诱导犬BMSCs分化为软骨细胞，诱导的软骨细胞可作为软骨组织工程较理想的种子细胞。     

碱性成纤维细胞生长因子及相关细胞因子转染对兔骨关节炎的作用

目的 观察重组人碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)单独及联合白细胞介素-1受体拮抗蛋白(IL-1Ra)和胰岛素样生长因子(IGF)-1基因转染对兔膝骨关节炎(OA)模型的治疗效果.方法 前交叉韧带切断法将新西兰兔膝关节制成OA模型.分别向膝关节内注射单独bFGF或多重组合的重组腺病毒载体各1×108 PFU.3周后关节液分析目的 基因表达和糖胺聚糖(GAG)浓度.关节标本行Mankin评分及Ⅱ型胶原免疫组织化学检测.结果 基因转染后,在关节液中可检测到相应目的基因的表达.OA组软骨损伤较大,Mankin评分为(8.60±1.14),关节液中GAG为(69.96±8.32)mg/L.与OA组相比,单独bFGF转染后软骨Mankin评分降低(P＜0.05),为(6.00±0.71);bFGF与IL-1Ra和IGF-1联合转染后,Mankin评分进一步降低(P＜0.05),为(3.80±0.84).单独bFGF转染后对GAG释放无明显抑制作用,联合基因转染可显著抑制基质降解,减少GAG的释放.结论 bFGF单独转染可对OA发挥一定的治疗作用.bFGF、IL-1Ra和IGF-1联合转染可有效改善OA病程,其疗效优于bFGF单独转染,提示多基因联合转染治疗OA更为有效.     

经碱性成纤维细胞生长因子修饰骨髓基质干细胞注射式修复全层软骨缺损

目的 探讨经碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)修饰的骨髓基质干细胞(BMSCs)注射式修复全层软骨缺损的可行性.方法 体外培养家兔自体骨髓基质干细胞,并以bFGF处理修饰细胞,免疫组织化学Ⅱ型胶原蛋白表达、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测蛋白聚糖表达.将其与藻酸钙凝胶支架复合注射式植入兔股骨髁全层软骨缺损处,同时设立凝胶支架对照组和空白对照组.术后8周取材观察修复效果,并行苏木素-伊红(HE)、甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色检测;透射电镜观察修复组织的微观结构.结果 BMSCs的细胞群体倍增时间(PDT)为33.8 h,经bFGF处理的BMSCs可检测到Ⅱ型胶原和蛋白聚糖的表达.至术后8周可见质硬的类白色修复组织完全充填软骨缺损处,组织学检查可见大量软骨样细胞分布于深染的细胞外基质中,检测到Ⅱ型胶原的表达.透射电镜可见丰富的细胞器和胞外基质.凝胶支架对照组和空白对照组仅有部分质软组织充填缺损处,未检测到Ⅱ型胶原的表达.结论 经hFGF修饰的自体骨髓基质干细胞藻酸钙凝胶复合物可用于修复全层软骨缺损.     

RhoC基因高表达对胃癌细胞血管内皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子表达的影响

目的 探讨RhoC基因对胃癌细胞血管内皮细胞生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)表达的影响及其意义。方法 常规脂质体转染法将RhoC基因重组质粒转染人胃癌细胞系SGC7901；应用免疫细胞化学链霉菌抗生物素蛋白-过氧化酶(SP)法检测胃癌细胞转染RhoC基因重组质粒前后VEGF、bFGF蛋白表达的变化。结果 转染RhoC基因重组质粒在SGC7901细胞中有稳定表达。转染RhoC基因重组质粒SGC7901表达VEGF、bFGF明显强于对照组。结论 体外条件下RhoC基因可促进胃癌细胞VEGF、bFGF的表达。这可能是RhoC基因促进胃癌细胞侵袭、转移的分子基础。RhoC基因的表达可望作为估计胃癌转移的参考指标。     

双基因pCDNA 3.1-NGF-IRES-BMP2真核质粒转染大鼠BMSCs诱导成骨的研究

[目的]研究双基因NGF与BMP2转染大鼠BMSCs并诱导BMSCs成骨分化后表达情况。[方法]将第三代大鼠BMSCs,分为五组,单基因pCDNA3.1-NGF转染组(A组),单基因pCDNA3.1-BMP2转染组(B组),双基因pCDNA3.1-NGF-IRES-BMP2转染组(C组),空质粒对照组(D组)、阴性对照组(E组)。运用Lipofectamine2000介导将各组基因转染BMSCs,Western-blot检测目的基因蛋白表达情况,免疫组织化学染色检测I型胶原蛋白表达含量并测定灰度值。ALP试剂盒检测ALP表达含量,茜素红染色测定转染后各组钙结节并计数。[结果]各组基因转染BMSCs后,Western-blot、I型胶原免疫组化染色、ALP试剂盒检测、茜素红染色钙结节及统计学分析均提示双基因转染组的目的蛋白表达量、I型胶原蛋白表达量、ALP表达量、钙结节形成数目均高于单基因转染组、空质粒组及阴性对照组。[结论]转染双基因pCDNA3.1-NGF-IRES-BMP2组BMSCs可同时表达两种目的蛋白,能诱导BMSCs向成骨细胞分化,NGF的加入能够增强BMP2的成骨作用。     

rhBMP-2、bFGF双基因共转染兔骨髓间充质干细胞复合nHA/RHLC/PLA支架及其体内外成骨分化研究

[目的]探讨rhBMP-2、bFGF双基因共转染兔骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cells,BMSCs)复合nHA/RHLC/PLA支架及其体内异位成骨研究.[方法]构建携带rhBMP-2及bFGF基因片段的双基因表达载体prhBMP-2-IRES-bFGF并转染兔BMSCs,免疫细胞化学检测目的基因表达,进而与nHA/RHLC/PLA支架复合构建骨组织工程复合体.rhBMP-2及bFGF单独转染组、未干预BMSCs组设为对照.实时定量RT-PCR检测成骨相关基因(Ⅰ型胶原、骨连蛋白、骨桥蛋白)表达,扫描电镜观察细胞/材料复合情况.体外培养7 d后埋于自体股部肌袋,4周后取材,放射学及组织学方法检测成骨情况.[结果]转染后BMSCs的rhBMP-2及bFGF蛋白表达均呈阳性.复合材料后,其成骨相关基因表达明显高于rhBMP-2及bFGF单独转染组、未干预BMSCs组(P＜0.05,n=3),放射学及组织学检测也证实其异位成骨明显.[结论]采用rhBMP-2及bFGF双基因转染技术能够有效促进BMSCs成骨分化,与新型材料nHA/RHLC/PLA支架复合所构建的骨组织工程复合体,体现出良好的体内外成骨活力,进一步研究将探讨其针对大段骨缺损的修复效能.     

重组腺病毒体外诱导山羊骨髓间充质干细胞成骨分化的研究

目的 探讨腺病毒介导骨形态发生蛋白2(BMP2)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)双基因体外转染山羊骨髓间充质干细胞(BMSCs)后目的基因表达与诱导成骨情况. 方法 从2岁健康雌性山羊髂骨处骨穿抽取骨髓2ml,利用密度梯度离心法分离培养山羊BMSCs,将前期构建好的腺病毒载体Ad-BMP2-bFGF、Ad-BMP2分2组,以MOI=5000分别转染BMSCs,每2d用ELISA法检测BMP2和bFGF的表达情况,每周用ALP染色试剂盒及定量试剂盒检测ALP表达情况. 结果 Ad-BMP2-bFGF转染BMSCs 48 h后,目的蛋白已有显著表达(BMP2为3996.22 pg/ml、bFGF为1352.15 pg/ml),第6天达到高峰(BMP2为5146.63 pg/ml、bFGF为1434.75pg/ml),与未转染组比较差异有统计学意义(P＜0.05),3周后细胞呈现明显的成骨改变,ALP活性明显增高(266mol/L),Ad-BMP2-bFGF组ALP表达量约为Ad-BMP 2组的1.5倍(P＜0.05). 结论 经Ad-BMP2-bFGF转染的BMSCs具有持续高水平目的蛋白表达活性,转染后的BMSCs表现出明显的成骨活性,成骨活性明显强于Ad-BMP2组.     

重组质粒pEGFP-N2-GPC3的构建及GPC3对生长因子FGF2、IGF2促进细胞增殖的影响

目的 构建GPC3基因真核表达重组质粒,观察GPC3对生长因子FGF2、IGF2促进肝癌细胞增殖的影响.方法 自行设计引物从GPC3原核扩增重组质粒pDNR-LIB.GPC3中获得编码GPC3的基因片段.应用基因重组技术,将GPC3基因片段克隆到真核表达载体pEGFP-N2中,然后经脂质体介导转染SK-Hep-1,并通过C418(600 mg/L)筛选出抗性克隆,应用荧光显微镜及逆转录-聚合酶链反应(RT-PER)法对转染细胞内pEGFP-GPC3的表达进行鉴定,采用噻唑蓝(MTT)比色法研究GPC3对生长因子FGF2、IGF2促细胞增殖效应的影响.结果 限制性内切酶酶切分析、重组质粒测序鉴定表明为正确重组子,荧光显微镜下可见转染的SK-Hep-1胞膜区发出强绿色荧光,RT-PCR表明GPC3在SK-Hep-1中成功表达,生长因子实验中,GPC3明显抑制FGF2促细胞增殖效应,与空质粒转染组比较差异有统计学意义(P<0.05),IGF2实验组与空质粒转染组比较差异无统计学意义(P>0.05).结论 测序表明,编码的氨基酸序列与人GPC3完全一致;构建完成真核表达重组质粒pEGFP-N2-GPC3;GPC3基因在SK-Hep-1中成功表达;GPC3在FGF2信号通路中可能发挥负性调控因子的作用.     

Caspase-3在间质干细胞分化过程中的基因芯片分析及体外作用

目的 观察Caspase-3在小鼠胚胎肢芽间质干细胞分化过程中的作用,并将其运用于体外间质干细胞模型中进行验证.方法 用基因芯片技术检测Caspase-3在小鼠胚胎肢芽间质干细胞分化过程中的基因表达,分析其表达规律和可能作用;Yg用Caspase-3活性检测试剂盒,荧光比色法和Western blot法检测体外培养的骨髓间质干细胞诱导失巢凋亡中Caspme-3活性的改变;借助流式细胞仪分析骨髓间质干细胞凋亡的变化.结果 Caspase-3在小鼠胚胎肢芽间质干细胞向软骨分化的关键期(E12)出现显著的表达下调;Caspase-3的活性以及蛋白表达水平随诱导凋亡时间的延长而明显升高,且与细胞凋亡率相关.结论 Caspase-3蛋白在体内和体外诱导间质干细胞凋亡的过程中均发挥着重要作用;胚胎发育过程中,通过下调Caspase-3的表达以促进软骨形成,而抑制Caspase-3的活性可以有效降低细胞凋亡率.     

骨形态发生蛋白2与血管内皮生长因子在软骨内成骨过程中的基因表达

目的 检测并分析骨形态发生蛋白2(BMP-2)及血管内皮生长因子(VEGF)在骨发育基因表达谱及诱导成骨过程中表达规律及相互作用,为工程化BMP-2蛋白在骨科临床治疗中的运用提供依据.方法 应用基因芯片技术建立妊娠胎鼠肢芽发育成骨过程的基因表达谱,分析BMP-2与VEGF在发育成骨过程中的表达规律;检测VEGF mRNA在小鼠外源性工程化BMP-2蛋白体内诱导软骨内成骨过程中表达情况,结合组织学、免疫组织化学观察结果与基因表达谱分析结果,分析BMP-2与VEGF在软骨内成骨过程中的相互作用.结果 BMP-2及VEGF在发育成骨过程的基因表达谱中以及VEGF表达信号在外源性BMP-2诱导的体内软骨内成骨过程中,均呈现以诱导间质细胞向软骨细胞分化-肥大-吸收直至骨形成这一过程为轴线的时间-浓度表达关系.结论 BMP-2及VEGF在骨发育及诱导成骨过程中均存在协同促进作用,工程化BMP-2蛋白将在骨科临床治疗中得到更广泛的运用.     

猪TGF-β1基因重组慢病毒载体的构建及其在BMSCs中的表达

目的构建猪TGF-β1重组慢病毒表达载体,并转染BMSCs,为构建组织工程骨软骨提供TGF-β1修饰的BMSCs,作为持续、高效的种子细胞。方法将已获取的目的基因TGF-β1cDNA包装至慢病毒载体中,通过PCR及基因测序对阳性克隆进行鉴定,并测定病毒滴度。取2月龄巴马香猪(体重约15 kg)骨髓制备BMSCs,取第2～3代用于实验。用TGF-β1重组慢病毒载体以感染复数(multiplicity of infection,MOI)为10、50、70、100、150分别转染BMSCs,通过激光共聚焦显微镜观察,并以Western blot检测不同MOI值的转染效果,确定最佳MOI值。用TGF-β1重组慢病毒载体以最佳MOI值感染BMSCs作为实验组,以空载体转染的BMSCs(空载体组)及未转染的BMSCs(空白组)作为对照,通过RT-PCR、免疫细胞化学染色、ELISA等方法检测TGF-β1基因及蛋白在BMSCs中的表达情况,并检测Ⅱ型胶原表达情况。结果经PCR及基因测序鉴定TGF-β1重组慢病毒表达载体构建成功,并成功转染BMSCs,激光共聚焦显微镜下可观察到强绿色荧光;Western blot示MOI为70时转染效果最佳;RT-PCR示实验组TGF-β1基因的表达量明显高于空载体组及空白组,差异有统计学意义(P<0.05);免疫细胞化学染色示实验组TGF-β1蛋白及Ⅱ型胶原呈阳性表达,而空载体组及空白组呈弱阳性或阴性表达;ELISA示实验组TGF-β1蛋白至转染后21 d仍有较高表达。结论 TGF-β1重组慢病毒表达载体可成功转染BMSCs,TGF-β1蛋白可长期、稳定表达,促使BMSCs向成软骨细胞方向分化。     

ERK途径在转化生长因子-β3诱导骨髓基质干细胞向软骨分化过程中的作用

目的 观察丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径中细胞外信号调节的激酶ERK途径在转化生长因子(TGF)-β3诱导的骨髓基质干细胞(MSCs)向软骨分化的过程中的作用.方法 在体外培养大鼠的MSCs,在含有TGF-β3的诱导培养基中向软骨方向诱导分化,在诱导分化的不同时间点,分别用Western blot测定ERK1/2的表达和磷酸化.确定ERK1/2在分化过程中的变化,同时测定在分化的过程中MSCs与软骨分化相关基因的表达,之后用ERK1/2的抑制剂U0126,观察ERK1/2信号传导通路阻断后对软骨分化的影响.结果 在TGF-β3促使MSCs向软骨方向分化的过程中,ERK1/2参与了细胞的分化和相关软骨基质的合成,ERK1/2抑制剂的使用削弱和减缓了上述过程的发生.结论 ERK1/2途径在软骨分化过程中起重要作用.     

人碱性成纤维生长因子基因重组慢病毒载体的构建

目的 构建携带人碱性成纤维生长因子(bFGF)基因的重组慢病毒表达载体.方法 采用聚合酶链反应(PCR)方法钓取人源性的bFGF和FGF4两个目的 基因片段,将该基因克隆到慢病毒载体表达质粒pGC-FU[含绿色荧光蛋白(GFP)]中,得到pGC FU-FGF4-bFGF,通过PCR、酶切、测序和对比验证bFGF后,通过Lipofectamine 2000的介导把pGC FU-FGF4-bFGF质粒和包装质粒pHelper 1.0、pHelper 2.0共转染至包装细胞293T,经同源重组产生重组慢病毒pGC FU-FGF4-bFGF,pGC FU-FGF4-bFGF在293T细胞内大量扩增,应用实时定量PCR法鉴定和测定滴度.结果 克隆得到500bp目的 bFGF全长基因,经过PCR扩增、酶切鉴定、序列测定证实,bFGF基因成功克隆到慢病毒载体中,可实现bFGF基因的表达,且病毒滴度为2.0×109 TU/ml.结论 成功构建表达人bFGF基因的慢病毒载体并能在293T细胞中扩增获得足够高的病毒滴度,可作为后续基因治疗研究工作的基因转染工具.     

重组hTGF-β1腺病毒转染BMSCs对其向软骨分化的影响

目的 研究重组hTGF-β1腺病毒(adeno-hTGF-β1)转染BMSCs对其向软骨分化的作用.方法 重组adeno-hTGF-β1转染第一代猪BMSCs,对照组转染adeno-LacZ,腺病毒的量以200pfu/细胞计算,转染后1 d,消化收集重组腺病毒转染后的BMSCs,置于无菌15 ml聚丙烯试管中,体外细胞团聚集连续诱导培养21 d,然后分别从大体观察、组织学和Ⅱ型胶原蛋白免疫组化的检测对形成组织进行评价. 结果 实验组细胞团收缩成近似小球形的组织块,外观成乳白色,触之有一定的弹性.苏木素-伊红染色观察可见细胞团外周为由数层扁平状成纤维样细胞组成的纤维软骨膜,下层和中部区域有巢状软骨形成,软骨陷窝明显可见,软骨细胞较均匀分布,包埋在软骨陷窝内.Safranin'O染色显示,形成的软骨组织区域有大量被染成桔红色蛋白多糖类基质分泌,Ⅱ型胶原免疫组化染色检测显示细胞团中央出现较明显的阳性染色区域,可见棕黄色的颗粒分布于胞浆内.而对照组形成的组织块略小,苏木素-伊红染色观察见无软骨样组织形成,主要为较致密无结构特征的纤维样组织,Safranin'O染色也无被染成桔红色蛋白多糖类基质分泌,Ⅱ型胶原免疫组化染色检测显示也无明显的阳性染色区. 结论 应用重组hTGF-β1腺病毒转染的BMSCs进行细胞团聚集诱导培养,可诱导BMSCs向软骨细胞表型分化而形成软骨,为hTGF-β1基因转染的BMSCs在软骨组织工程应用中奠定了基础.     

Osteocyte Death and Bone Overgrowth in Mice Lacking Fibroblast Growth Factor Receptors 1 and 2 in Mature Osteoblasts and Osteocytes

Fibroblast growth factor (FGF) signaling pathways have well-established roles in skeletal development, with essential functions in both chondrogenesis and osteogenesis. In mice, previous conditional knockout studies suggested distinct roles for FGF receptor 1 (FGFR1) signaling at different stages of osteogenesis and a role for FGFR2 in osteoblast maturation. However, the potential for redundancy among FGFRs and the mechanisms and consequences of stage-specific osteoblast lineage regulation were not addressed. Here, we conditionally inactivate Fgfr1 and Fgfr2 in mature osteoblasts with an Osteocalcin (OC)-Cre or Dentin matrix protein 1 (Dmp1)-CreER driver. We find that young mice lacking both receptors or only FGFR1 are phenotypically normal. However, between 6 and 12 weeks of age, OC-Cre Fgfr1/Fgfr2 double- and Fgfr1 single-conditional knockout mice develop a high bone mass phenotype with increased periosteal apposition, increased and disorganized endocortical bone with increased porosity, and biomechanical properties that reflect increased bone mass but impaired material properties. Histopathological and gene expression analyses show that this phenotype is preceded by a striking loss of osteocytes and accompanied by activation of the Wnt/β-catenin signaling pathway. These data identify a role for FGFR1 signaling in mature osteoblasts/osteocytes that is directly or indirectly required for osteocyte survival and regulation of bone mass during postnatal bone growth. © 2019 American Society for Bone and Mineral Research.     

LMP-1基因慢病毒载体构建及其在大鼠骨髓间充质干细胞的表达

目的：构建人LMP-1重组慢病毒载体,体外转染大鼠骨髓间充质干细胞,检测LMP-1基因在大鼠骨髓间充质干细胞的表达。方法：利用PCR法从cDNA文库中钓取LMP-1基因,将其与经AgeI酶切线性化的慢病毒载体pGC-FU-EGFP相连接,转化感受态大肠杆菌,筛选出阳性克隆pGC-FU-LMP-1-EGFP,基因测序对其鉴定。经293T细胞包装后,收集富舍病毒颗粒LV-LMP-1-EGFP的细胞上清,浓缩并标定滴度,RT-PCR检测并鉴定。以最佳MOI值体外转染大鼠骨髓间充质干细胞,荧光显微镜观察转染是否成功,流式细胞仪检测转染效率,RT-PCR和Westernblot检测转染细胞LMP-1基因的表达。结果：①基因测序及RT-PCR检测证实携带人LMP-1基因的慢病毒载体构建成功,包装后获得滴度为2×10^8 TU／ml的LV-LMP-1-EGFP。②以MOI=100转染大鼠骨髓间充质干细胞,荧光显微镜下可见大量绿色荧光蛋白表达,转染效率可达93．5％,经RT-PCR与Westernblot检测,被转染细胞内有LMP-1基因表达。结论：成功构建携带人LMP-1基因的慢病毒载体,可高效转染大鼠骨髓间充质干细胞,被转染细胞可高效表达LMP-1基因。