骨髓间质干细胞体外定向诱导分化为软骨细胞的实验研究

目的:探讨分离骨髓间充质干细胞(MSCs)并诱导其向软骨细胞转化的体外培养方法,为软骨组织工程的种子细胞来源提供实验依据.方法:抽取兔髂骨骨髓液,经梯度离心法和贴壁法进行体外培养,贴壁细胞传代,取第3代细胞在培养基中添加软骨分化诱导剂[转化生长因子(TGF-β2)10ng/ml、地塞米松10-7mol/L、维生素C 50μmol/L],经7、14、21 d诱导培养后,倒置显微镜观察细胞形态,免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达.将诱导细胞与软骨支架材料--聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸(CPP/PLLA)复合,1周后终止培养,扫描电镜观察细胞黏附情况.结果:诱导后细胞体外扩增能力显著降低,细胞形态由成纤维样梭形向多角形、多边形或类圆形转变,诱导21 d后细胞形态变化最为显著,Ⅱ型胶原免疫组化染色深而均匀.诱导后的MSCs可在支架材料内良好黏附生长.结论:体外培养的MSCs可定向诱导分化为软骨细胞,分泌软骨细胞特异性基质,可用作软骨组织工程的种子细胞.     

TGF-β2体外诱导骨髓间充质干细胞表达软骨细胞表型的观察

目的：观察骨髓间充质干细胞（MSCs）在TGF-β2诱导下向软骨细胞表型转化的能力,探讨其作为软骨组织工程种子细胞的可能性。方法：抽取兔髂骨骨髓液3-4ml,进行原代和传代培养,传代后实验组以高糖DMEM无血清特定培养液诱导f含TGF-β2 10ng／ml、地塞米松10^-7M、维生素C50μmol／L）,对照组以高糖DMEM无血清培养液培养,相差显微镜下观察细胞形态变化,免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达。结果：诱导后细胞体外扩增能力显著降低,细胞形态由成纤维样梭形向多角形、多边形或类圆形转变,诱导21天后细胞形态变化最为显著,Ⅱ型胶原免疫组化染色深而均匀。结论：TGF-β2可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化,分泌软骨细胞特异性基质,有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

转化生长因子-β2体外诱导骨髓间充质干细胞表达软骨细胞表型的观察

目的观察骨髓间充质干细胞(MSCs)在转化生长因子(TGF-β2)诱导下向软骨细胞表型转化的能力,探讨其作为软骨组织工程种子细胞的可能性。方法抽取兔髂骨骨髓液3～4ml,进行原代和传代培养,传代后实验组以高糖DMEM无血清特定培养液诱导,培养液含TGF-β210ng/ml、地塞米松10-7mol/L、维生素C50μmol/L;对照组以高糖DMEM无血清培养液培养,相差显微镜下观察细胞形态变化,免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达。结果诱导后细胞体外扩增能力显著降低,细胞形态由成纤维样梭形向多角形、多边形或类圆形转变,诱导21d后细胞形态变化最为显著,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色深而均匀。结论TGF-β2可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化,分泌软骨细胞特异性基质,有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

成人骨髓基质干细胞体外定向诱导分化为软骨细胞的实验研究

目的 建立临床成人骨髓基质干细胞(MSCs)体外培养、定向诱导分化为软骨细胞的途径。方法抽取成人骨髓，Percol密度梯度离心法进行体外培养，贴壁细胞传代，取第3代细胞在培养基中添加软骨分化诱导剂地塞米松、维生素C和不同剂量转化生长因子-β(TGF-β)，培养16d后,在倒置显微镜观察细胞形态，甲苯胺蓝染色蛋白多糖，逆转录一聚合酶链反应(RT-PCR)、免疫细胞化学(SABC法)检测Ⅱ型胶原表达，诱导后MSCs与新型材料聚乳酸和羟基乙醇共聚物(PL-GA)复合。结果 Percoll密度梯度离心法培养可获得均一的。MSCs；5、10ng TGF-β诱导分化的MSCs生长迅速。呈典型的软骨细胞形态，甲苯胺蓝染色阳性，Ⅱ型胶原表达阳性，MSCs对材料PL-GA黏附力强。结论 可以从成人骨髓中培养出MSCs，并可定向诱导分化为软骨细胞，5～10ng TGF-β为最佳诱导剂量，成人MSCs可用作临床自体软骨组织工程种子细胞。     

聚磷酸钙纤维／左旋聚乳酸软骨支架复合自体骨髓间充质干细胞构建组织工程化人工关节软骨

目的：应用组织工程学技术,体外初步构建组织工程化人工关节软骨。方法：制备三维多孔软骨支架材料CPP／PLLA,体外诱导兔MSCs向软骨细胞表型分化,免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达,将诱导细胞与软骨支架材料CPP／PLLA复合,体外培养构建人工关节软骨,1周后终止培养,扫描电镜观察组织工程化人工软骨的微观结构;同时将构建人工软骨移植于兔大腿皮下,3周后处死动物,甲苯胺蓝染色观察。结果：扫描电镜观察可见该复合材料CPP／PLLA为高孔隙率的网状、连通、微孔结构,微孔分布均匀,孔径大小为300～400μm之间;兔MSCs经体外软骨表型定向诱导后,Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。诱导后的MSCs可在支架材料内良好贴附生长,细胞被分泌的胶原基质包裹;从体内获取的培养物组织切片观察可见大量的软骨细胞生成,甲苯胺蓝染色阳性。结论：经软骨起源诱导后的MSCs与CPP／PLLA复合培养可以构建自体软骨移植的替代物,为应用软骨组织工程方法修复关节软骨缺损和功能重建提供一种新材料,具有较大的潜在应用价值。     

聚磷酸钙纤维和左旋聚乳酸软骨支架复合自体骨髓间充质干细胞构建组织工程化人工关节软骨

目的应用组织工程学技术，体外初步构建组织工程化人工关节软骨。方法制备三维多孔软骨支架材料CPP／PLLA，体外诱导兔MSCs向软骨细胞表型分化，免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达，将诱导细胞与软骨支架材料CPP／PLLA复合，体外培养构建人工关节软骨，1周后终止培养，扫描电镜观察组织工程化人工软骨的微观结构；同时将构建人工软骨移植于兔大腿皮下，3周后处死动物，甲苯胺蓝染色观察。结果扫描电镜观察可见该复合材料CPP／PLLA为高孔隙率的网状、连通、微孔结构，微孔分布均匀，孔径大小为300～400Ⅳn之间；兔MSCs经体外软骨表型定向诱导后，Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。诱导后的MSCs可在支架材料内良好贴附生长，细胞被分泌的胶原基质包裹；从体内获取的培养物组织切片观察可见大量的软骨细胞生成，甲苯胺蓝染色阳性。结论经软骨起源诱导后的MSCs与CPP／PLLA复合培养可以构建自体软骨移植的替代物，为应用软骨组织工程方法修复关节软骨缺损和功能重建提供一种新材料，具有较大的潜在应用价值。     

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。     

骨髓间充质干细胞在β3转化生长因子联合胰岛素样生长因子-1定向诱导下的软骨组织工程

目的探讨β3转化生长因子（TGF-β3）在诱导骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）向软骨细胞分化中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的作用以及在软骨组织工程中的应用。方法在体外用TGF—β3或（和）IGF-1诱导藻酸钠微球中的MSCs向软骨细胞定向分化,免疫组织化学、逆转录-聚合酶链反应（RT—PCR）检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖（aggrecan）的表达,Western印迹法检测Sox9蛋白的表达,激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察该软骨细胞在壳聚糖支架上的生长。结果TGF-β3。能诱导藻酸钠微球中的MSCs表达软骨特异性的Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9,IGF-1能显著性地增强这种作用（P〈0．05）。Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9之间的相关系数分别为0．95和0．91。诱导的软骨细胞能在壳聚糖支架上黏附、迁徙、增殖。结论在TGF-β3诱导MSCs分化成软骨细胞地过程中,IGF-1可能通过促进Sox9的表达起到协同作用。诱导分化后的软骨细胞与壳聚糖复合支架表现出良好的组织相容性。     

骨髓间质干细胞向软骨细胞表型定向诱导分化的实验研究

目的 研究体外培养的猪骨髓间质干细胞（Bone Marrow Stem Cells,MSCs)在特定培养液作用下向软骨细胞表型转化，探讨其作为组织工程化软骨的种子细胞的可行性。方法 取成年崇明长枫杂交猪髂骨骨髓5ml，在低糖DMEM完全培养液培养2周，传代后以高糖DMEM无血清特定培养液诱导（含胰岛素2mg/L、转铁蛋白3mg/L、丙酮酸100mg/L、地塞米松10^-7mol/L、TGF－β1 10ng/ml)，在相关显微镜和电镜下进行观察，免疫组化检测Ⅱ型胶原分泌，原位杂交检测Ⅱ型胶原mRNA表达。结果 细胞形态由成纤维样梭形向多角形、多边形转变，透视电镜观察见大量扩张粗面内质网、高尔基体、线粒体。诱导培养后第7，14dⅡ型胶原免疫组化阳性，同时原位杂交检测Ⅱ型胶原mRNA表达呈阳性。结论 MSCs在特定培养液诱导下能向软骨细胞表型转化，并能分泌软膏特异性基质，有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源的应用前景。     

软骨形态发生蛋白1诱导犬真皮成纤维细胞向软骨细胞表型分化的实验研究

目的探讨软骨形态发生蛋白1（Cartilage-derived morphogenetic protein-1,CDMP1）诱导体外培养的犬真皮成纤维细胞（Dermal fibroblasts,DFs）向软骨细胞表型分化的可行性。方法应用CDMP1细胞诱导液对体外扩增至第4代的犬DFs进行诱导培养,观察细胞的形态变化,以免疫荧光染色和RT-PCR检测细胞中软骨特异蛋白的表达情况。结果诱导培养6 d后,实验组部分DFs呈星形或多角形,免疫组化染色显示有软骨特异的II型胶原分泌,RT-PCR检测也表明有Ⅱ型胶原、aggrecan和SOX9表达。但是诱导培养10 d后,均转为阴性。结论 CDMP1可以诱导犬DFs向软骨细胞表型分化,有可能成为组织工程化纤维软骨的种子细胞。     

兔骨髓间质干细胞用于构建组织工程软骨组织的初步报告

目的 采用组织工程方法,以培养后的兔骨髓间质干细胞（MSC）制成人工软骨培养物,经体内外培养后发育出成活的软骨组织。方法 抽取兔人经密度梯度离心得到单个核细胞,再经体外分离、培养获得兔骨髓MSC。向MSC培养液内加入地塞米松、转化生长因子－β1（TGF－β1）和维生素C进行软骨起源诱导培养3周,部分细胞开始转变为圆形并分泌基质。将诱导后的细胞与牛Ⅰ型胶原及人纤维蛋白按一定的比例混合,制成软骨样的培养物并分别做体内外培养。结果 体外培养2周后,培养物内大部分细胞已萎缩消失。但剩余的少量细胞成活,形成类似的软骨陷窝并分泌甲苯胺蓝异染的软骨基质。体内移植培养3周后,培养物已发育成颗粒状成熟的软骨组织。结论 骨髓间质干细胞可用于组织工程软骨组织的构建,是一种非常有前途的人工软骨组织构建中的功能细胞。     

鹿茸多肽对软骨表型化骨髓间充质干细胞凋亡的影响

目的 通过观察鹿茸多肽对白细胞介素1β（interleukin 1β，IL-1β）诱导软骨表型化骨髓间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cells，MSCs）凋亡的影响，以优化软骨组织工程的种子细胞。方法新西兰大白兔2只，抽取其骨髓；经密度梯度离心得到单核细胞，经体外分离、培养获得兔MSCs。用转化生长因子β1（transforming growth factorp β1，TGF-β1）和碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）将其诱导分化软骨表型。将软骨表型化MSCs随机分成A组（空白对照组）：5％胎牛血清的α-MEM培养液；B组（IL-1β组）：5％胎牛血清的α-MEM培养液加入100ngIL-1β；C组（鹿茸多肽组）：5％胎牛血清的α-MEM培养液加入10μg／ml鹿茸多肽作用3d后再加入100ng IL-1β；D组（TGF-β1组）：5％胎牛血清的α-MEM培养液加入10ng／ml TGF-β1作用3d后再加入100ng IL-1β。分别于培养24、48和72h后取样，采用透射电镜观察细胞形态，Annexin V法检测细胞凋亡率，RT-PCR技术分析Caspase-3 mRNA表达水平，ELISA法检测Caspase-3蛋白酶活性。结果透射电镜观察：B组24h后细胞核内染色质开始呈块状凝集，分布于核膜下，核膜不规则；48h后细胞核内染色质凝集加剧；72h后部分细胞内的核碎片凝集成凋亡小体。各时间点C、D组细胞结构改变相对滞后，且数量较少；A组细胞结构几乎无明显改变。各时间点B组MSCs凋亡率、Caspase-3 mRNA表达及蛋白酶活性逐渐增高，与A组比较差异有统计学意义（P〈0．01）；C、D组与B组比较则逐渐下降，且差异有统计学意义（P〈0．05）。结论 Caspase-3参与MSCs凋亡，鹿茸多肽通过减少Caspase-3 mRNA表达，并抑制其蛋白酶活性，阻止或逆转软骨表型化MSCs凋亡。     

骨髓间充质干细胞种植Ⅰ型胶原支架材料修复关节软骨缺损的初步研究

目的研究骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)种植在Ⅰ型胶原支架材料(type Ⅰ collagen-glycosaminoglycan,CG)上,软骨定向诱导后修复关节软骨缺损的可能性.方法将来源于10只成年实验犬骨髓的贴壁细胞培养传代至第3代,收集后以2×106密度种植于直径9 mm,厚3 mm(干样品尺寸)干热交联处理(dehydrothermal treatment,DHT)的CG材料中,软骨诱导培养基诱导培养21 d.观察每日细胞-材料复合体直径与初始直径的百分比,反应其收缩性.Ⅱ型胶原及平滑肌肌动蛋白(smooth muscle actin,SMA)免疫组织化学染色观测体外软骨形成情况.将体外诱导培养的细胞-材料复合体植入实验犬膝关节软骨缺损模型,12周后取材观察.结果诱导培养过程中细胞材料复合体直径随时间延长而下降.21 d后,细胞-材料复合体收缩至初始直径的64.4%±0.3%;组织学见:材料的孔隙收缩,新合成的基质使细胞-材料复合体的多数区域变为实体组织;Ⅱ型胶原及SMA染色阳性.植入实验犬膝关节软骨缺损12周后,犬膝关节功能恢复,关节软骨缺损处有软骨样组织填充.结论将MSCs种植于CG材料中,经软骨诱导培养后并植入软骨缺损后能形成含有Ⅱ型胶原的软骨样实体组织.     

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）内支撑组织工程软骨的构建实验研究

目的：探讨骨髓间充质干细胞和软骨细胞混合培养体外构建ePTFE软骨复合体的可能性。方法：实验组：分离、获取、扩增兔骨髓间充质干细胞和软骨细胞,二者按7：3比例混和,接种到以膨体聚四氟乙烯（ePTFE）为内支撑外裹聚羟基乙酸（PGA）支架上,体外培养8周后,行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组织化学和生物化学检测。对照组：利用实验组支架单纯接种骨髓间充质干细胞行体外培养。结果：实验组：体外培养8周后形成形态良好的软骨样组织复合体,组织学可见成熟软骨陷窝、异染基质、Ⅱ型胶原表达阳性。对照组：无软骨形成。结论：兔骨髓间充质干细胞和软骨细胞混合培养,可以在体外构建出特定形状、结构组织学良好的ePTFE软骨复合体。     

rAAV2-hTGF-β1转染犬MSCs诱导分化为软骨细胞的研究

目的 探讨rAAV2-hTGF-β1体外转染犬MSCs定向分化为软骨细胞的可行性.方法 应用密度梯度离心法及贴壁筛选法分离培养犬MSCs,倒置显微镜及Giemsa染色观察细胞形态,流式细胞技术鉴定其表面标记物.取第三代MSCs,分别以感染复数(MOI)为1×105病毒基因数/细胞v.g./cell)、5×105v.g./cell的rAAV2-hTGF-β1进行转染.培养后定期取各组细胞进行相关检测.Western blot检测hTGF-β1的表达,ELISA法测定hTGF-β1的含量,RT-PCR检测Ⅱ型胶原、Aggrecan mRNA的表达,免疫细胞化学法检测Ⅱ型胶原的表达.结果 原代及传代培养的MSCs呈梭形外观,具有较强的增殖能力.细胞表面抗原CD29、CD44、CD105表达阳性,CD34、CD45表达阴性.rAAV2-hTGF-β1转染MSCs后,Western blot法检测到目的 蛋白hTGF-β1稳定表达:ELISA法检测转染组MSCs培养上清液中的hTGF-β1表达,且随时间的延长,各组hTGF-β1浓度逐渐增加,MOI 5×105组表达量明显高于MOI 1×105组(P<0.01);RT-PCR检测到各转染组Ⅱ型胶原、Aggrecan mRNA表达,免疫细胞化学法检测转染组细胞Ⅱ型胶原呈阳性表达,且高MOI值组表达强度明显高于低MOI值组.结论 rAAV2-hTGF-β1转染犬MSCs后可定向分化为软骨细胞,作为软骨组织工程的种子细胞是可行的.     

大鼠脂肪干细胞复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架构建组织工程软骨

目的 探讨大鼠脂肪干细胞复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架的优越性.方法 选用6周龄健康Wistar大鼠,分离出脂肪干细胞后行体外培养.将Ⅰ型胶原溶液与壳聚糖溶液混合后冷冻干燥,交联硫酸软骨素后再冷冻干燥得到复合三维支架,检测支架的孔径值、含水量及孔隙率.将接种的脂肪干细胞消化后分别接种到平面、微球和支架,软骨方向诱导培养.MTT检测细胞增殖情况,3周后倒置显微镜及扫描电镜观察细胞形态及在支架上的生长及黏附情况,并分析成软骨分化的情况.结果 5 d后MTT检测显示三维支架组及微球组细胞增殖速度较平面组快;三维支架组14 d后仍有细胞增殖.组织学分析显示细胞在支架上密集重叠生长,内层仍有残留支架结构.Ⅱ型胶原免疫组化检测结果显示,三维支架组及微球组表达呈强阳性,而平面组表达呈弱阳性.RT-PCR结果显示各组均有软骨特异性mRNA的表达.但平面组一直表达X型胶原,微球组培养至21 d时也表达X型胶原,而三维支架组则一直未表达.结论 复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架能促进细胞的增殖、分化,并能更好地维持软骨细胞的表型,可以作为组织工程构建软骨的最佳选择.     

不同浓度重组人BMP-7促进骨髓间充质干细胞复合组织工程支架材料TCP-COL体外构建组织工程软骨的研究

目的观察比较不同浓度重组人BMP-7对骨髓间充质干细胞复合组织工程支架材料TCP-COL体外构建组织工程软骨的影响。方法用梯度离心法获取人骨髓间充质干细胞（hMSCs）,将扩增的第3代hMSCs以1×10~7/ml的细胞浓度接种在支架材料TCP-COL上,分为三组进行培养：对照组（成软骨诱导液培养）,BMP-7（50）组（成软骨诱导液基础上加入50ng/ml的BMP-7）,BMP-7（100）组（成软骨诱导液基础上加入100ng/ml的BMP-7）。培养2周后进行扫描电镜观察（SEM）,苏木素伊红染色（HE）,阿尔新蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色（IHC）,荧光定量PCR（RT-PCR）,糖胺多糖定量（GAG quantification assay）研究。结果扫描电镜与苏木素伊红染色结果显示细胞在TCP-COL生物支架中分布均匀且紧密粘附在材料表面。阿尔新蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,二型胶原（F=76.931,P〈0.05）,糖胺多糖（F=63.158,P〈0.05）荧光定量PCR,糖胺多糖定量（F=8.981,P〈0.05）结果显示BMP-7能有效促进人骨髓间充质干细胞复合支架材料TCP-COL体外成软骨,且100mg/ml的浓度应用效果大于50mg/ml。但在COL1基因的表达上,BMP-7（50）组和BMP-7（100）组都显著大于对照组（F=34.823,P〈0.05）。结论 BMP-7能有效促进人骨髓间充质干细胞复合支架材料TCP-COL体外成软骨,且100mg/ml的浓度应用效果大于50mg/ml,但应注意其促进骨质增生的作用。TCP-COL是一种有应用前景的生物支架材料。