间充质干细胞在构建组织工程软骨中的实验研究

目的探索利用几丁质支架和间充质干细胞(MSC)构建组织工程软骨。方法抽取兔股骨骨髓,密度梯度离心分离骨髓MSC,用转化生长因子β(1TGF-β1)诱导第3代的骨髓MSC向软骨方向分化,2周后用免疫组化检测Ⅱ型胶原表达情况。将分化后的软骨样细胞传代,接种在几丁质支架上,用含TGF-β1的培养基继续培养2周,再用免疫组化检测Ⅱ型胶原表达情况,并在电镜下观察软骨细胞的生长情况。结果骨髓MSC经TGF-β1诱导后,具有软骨细胞特点,接种在几丁质支架上继续培养2周,这些细胞在支架上生长良好,并仍能很好表达Ⅱ型胶原。结论MSC经TGF-β1诱导,分化成的软骨样细胞在几丁质支架上表型稳定,生长良好。     

体外诱导骨髓间充质干细胞构建纤维蛋白胶软骨模块

目的:探讨体外构建骨髓间充质干细胞、改良纤维蛋白胶及生长因子的组织工程软骨模块的可行性。方法:分离兔骨髓间充质干细胞,种植在改良纤维蛋白胶支架内。实验组培养液中加入TGF-β1和BMP-6,对照组未加入诱导因子。体外进行形态组织学观察。1、2、3和4周取材作Masson染色、Ⅱ型胶原染色和扫描电镜观察。结果:细胞在支架上贴附,增殖。实验组中Masson染色可见胞浆及细胞周围有胶原形成;Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。结论:TGF-β1和BMP-6可诱导骨髓间充质干细胞成软骨分化,在改良纤维蛋白胶支架内体外成功构建组织工程软骨模块。     

TGF-β3,HA,PTHrP对人脐带间充质干细胞成软骨分化的影响

目的探讨TGF-β3、透明质酸(hyaluronic acid, HA)、甲状旁腺激素相关蛋白(parathyroid hormone-related protein, PTHrP)对人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells, HUC-MSCs)成软骨分化的影响,优化培养条件的组合方式。方法体外分离培养人脐带间充质干细胞,形态学观察,流式检测表面抗体及成脂、成骨分化鉴定。取P3代细胞,加入不同组合的细胞因子进行成软骨诱导培养,分为1～21 d TGF-β3(G1)、1～28 d TGF-β3(G2)、1～21 d TGF-β3/1～21 d HA(G3)、1～28 d TGF-β3/1～28 d HA(G4)、1～21 d TGF-β3/1～21 d HA、14～21 d PTHrP(G5)、1～28 d TGF-β3、1～28 d HA、14～28 d PTHrP(G6)、1～28 d TGF-β3、1～28 d HA、21～28 d PTHrP(G7)7组。结果诱导培养28 d和21 d相比较,TGF-β3组和TGFβ3/HA组COL2α1、COL10α1、SOX9、ACAN的表达量上升;TGFβ3/HA/PTHrP组COL2α1、SOX9、ACAN的表达量上升,COL10α1下降。培养相同天数时,TGFβ3/HA组较TGF-β3组COL2α1、SOX9、ACAN的表达量上升;TGFβ3/HA/PTHrP组同TGF-β3/HA组比较,COL2α1、ACAN、SOX9的表达量增加,COL10α1表达量下降,且PTHrP加入2周较1周效果更明显。差异均有统计学意义。HE和阿利新蓝染色结果与实时荧光定量PCR的结果一致。结论 TGF-β3、HA、 PTHrP可以不同程度的促软骨分化,其中联合应用TGF-β3,HA 28 d,在第14天时加入PTHrP一起培养,这种组合方式促进HUC-MSCs成软骨分化效果最好,且能抑制细胞肥大。     

骨关节炎关节液促进滑膜间充质干细胞软骨分化

目的 观察骨关节炎(OA)关节液对滑膜间充质干细胞(SDSCs)软骨分化能力的影响.方法 用OA患者手术切除的滑膜组织标本分离培养SDSCs并诱导成软骨分化.将OA患者的关节液加入诱导后的SDSCs培养液中,模拟体内的OA关节环境继续培养(实验组),以不加OA关节液的SDSCs作为对照组.测量两组SDSCs形成的软骨小球的直径,采用实时荧光定量PCR和蛋白质印迹法检测成软骨相关标志物COLⅡ、Aggrecan、SOX9的mRNA及蛋白表达.结果 OA关节液处理16 d后,实验组软骨小球直径大干对照组(P＜0.05),COLⅡ、Aggrecan、SOX9 mRNA和蛋白的表达均高于对照组(P＜0.05).结论 OA关节液能够促进SDSCs软骨分化.     

β-磷酸三钙-脱细胞软骨支架复合兔BMSCs修复膝关节软骨缺损的实验研究

目的观察纳米磷酸三钙人工骨(β-TCP)、转化生长因子-β(TGF-β)、胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、脱细胞耳软骨(DC)复合软骨细胞修复关节软骨缺损的效果。方法获取新西兰大白兔骨髓间充质干细胞(BMSCs),培养并体外诱导成软骨细胞,取异体兔耳软骨进行脱细胞处理,与β-TCP形成复合支架作为载体接种软骨细胞,加入TGF-β和IGF-I修复膝关节软骨缺损。实验动物(n=18)分为3组,实验组(n=8)复合支架加入TGF-β和IGF-I,对照组(n=6)仅以复合支架修复缺损,空白组(n=4)不加入任何修复材料。结果 BMSCs在体外生长稳定,增殖能力强,可被诱导为软骨细胞。软骨支架脱细胞完整,软骨陷窝排列有序,复合物植入缺损后第20周,实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织,色泽与正常软骨相似,与周围正常软骨连接良好。结论β-TCP-DC复合支架有较多的孔隙结构,降解速度快,组织相容性及细胞黏附性好,是组织工程修复关节软骨理想的种子细胞载体。     

TGF-β_3诱导大鼠前软骨干细胞向软骨细胞特性方向分化及其在KLD-12自组装肽纳米凝胶中的培养

目的 探讨软骨组织工程方法 中修复软骨缺损理想的种子细胞和支架材料. 方法 免疫磁珠分离纯化新生大鼠前软骨干细胞(PSCs),分别采用KLD-12自组装肽纳米凝胶三维培养(实验组)和普通培养瓶平面培养(对照组),用转化生长因子β3(TGF-β_3)诱导两组PSCs向软骨细胞特性方向分化.利用RT-PCR、免疫组化等方法 测定其向软骨细胞特性方向分化过程中特异性细胞外基质Ⅱ型胶原(collagen Ⅱ)和聚集蛋白聚糖(aggrecan)表达的情况. 结果 RT-PCR和免疫组化检测结果表明KLD-12自组装肽纳米凝胶组细胞在诱导7、14 d后均有collagen Ⅱ和aggrecan表达,且RT-PCR检测结果表明KLD-12自组装肽凝胶组细胞的collagen Ⅱ和aggrecan mRNA表达水平较对照组高,其差异有统计学意义(均P＜0.05). 结论 TGF-β_3诱导后的PSCs可向成软骨方向分化,诱导后的PSCs与KLD-12自组装肽凝胶复合有望构建组织工程化软骨,KLD-12自组装肽纳米凝胶是较好的软骨组织工程细胞支架.     

TGF-β1、IGF-Ⅰ和地塞米松诱导BMSCs体外构建组织工程化软骨

目的探讨体外联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松诱导骨髓基质干细胞(BMSCs)体外构建组织工程化软骨的可行性.方法抽取8周龄猪股骨骨髓,应用贴壁法分选单个核细胞,体外培养扩增后获得BMSCs,收集第2代细胞,以5 × 107/cm3的密度接种到聚羟基乙酸(PGA)制成的圆柱形三维支架材料上,7 d后联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松进行诱导和体外培养,未诱导组作为平行对照.4周和8周分别取材进行大体观察、组织学、组织化学及免疫组织化学检测.结果体外诱导培养4周后,形成的细胞材料复合物表面光滑,质地柔韧,保持原大小形状;组织学显示有较为明显软骨陷窝,并分布有Ⅱ型胶原及聚合蛋白多糖(GAG);8周时外观灰白色,较坚硬,软骨陷窝更为明显,并连接成片,Ⅱ型胶原染色呈强阳性,有更多甲苯胺蓝异染的软骨特异性基质成分.对照组细胞材料复合物逐渐收缩,8周时直径仅约2 mm大小,组织学检测无软骨陷窝结构,Ⅱ型胶原免疫组化结果阴性.结论 TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松可以体外诱导BMSCs在三维支架上形成组织工程化软骨.     

TGF-β_1、IGF-I和地塞米松诱导BMSCs体外构建组织工程化软骨

目的 探讨体外联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松诱导骨髓基质干细胞(BMSCs)体外构建组织工程化软骨的可行性。方法 抽取8周龄猪股骨骨髓,应用贴壁法分选单个核细胞,体外培养扩增后获得BMSCs,收集第2代细胞,以5×107/cm3的密度接种到聚羟基乙酸(PGA)制成的圆柱形三维支架材料上,7 d后联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松进行诱导和体外培养,未诱导组作为平行对照。4周和8周分别取材进行大体观察、组织学、组织化学及免疫组织化学检测。结果 体外诱导培养4周后,形成的细胞材料复合物表面光滑,质地柔韧,保持原大小形状;组织学显示有较为明显软骨陷窝,并分布有Ⅱ型胶原及聚合蛋白多糖(GAG);8周时外观灰白色,较坚硬,软骨陷窝更为明显,并连接成片,Ⅱ型胶原染色呈强阳性,有更多甲苯胺蓝异染的软骨特异性基质成分。对照组细胞材料复合物逐渐收缩,8周时直径仅约2 mm大小,组织学检测无软骨陷窝结构,Ⅱ型胶原免疫组化结果阴性。结论TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松可以体外诱导BMSCs在三维支架上形成组织工程化软骨。     

人胰岛素样生长因子-1基因强化组织工程法诱导裸鼠异位软骨形成

目的 探讨人胰岛素样生长因子-1(hIGF-1)基因转染诱导后的人骨髓基质干细胞(hMSCs)与再生丝素膜复合后在裸鼠体内形成组织工程软骨的能力.方法 分离培养hMSCs,体外诱导成软骨样细胞,流式细胞仪测定细胞表型,免疫组化检测软骨细胞表型;脂质体介导hIGF-1转染诱导后的hMSCs, RT-PCR、酶免疫测定法和免疫组化检测hIGF-1及Ⅱ型胶原的表达;转染后的hMSCs与再生丝素膜复合培养,扫描电镜观察细胞形态,复合物植入裸鼠皮下,HE及免疫组化染色观察新生软骨的结构和表型.结果 分离培养出纯化的hMSCs符合间充质干细胞表型,具有快速增殖及经诱导后向软骨分化的能力,诱导后的细胞表达Ⅱ型胶原;转染诱导后的hMSCs能稳定分泌具活性的hIGF-1蛋白,并表达软骨细胞表型;转染后的hMSCs与再生丝素膜复合培养显示良好的生物相容性,新生组织具典型的软骨组织陷窝,并表达Ⅱ型胶原.结论 经hIGF-1基因诱导后的hMSCs与再生丝素膜在体内能构建出软骨样组织.     

大鼠骨髓间充质干细胞向软骨、脂肪和神经元样细胞分化的研究

目的：探讨体外大鼠骨髓间充质干细胞（rMSCs）多向分化潜能。 方法：从大鼠骨髓中获得间充质干细胞,体外培养传代。通过地塞米松、TGF-β1和维生素C诱导rMSCs向软骨细胞分化,甲苯胺蓝染色和免疫细胞化学检测Ⅱ型胶原进行鉴定。通过地塞米松和胰岛素诱导rMSCs向脂肪细胞分化,采用苏丹Ⅳ染色鉴定。在含IBMX、GDNF和IL-1β的培养基中诱导rMSCs向神经元样细胞分化,免疫细胞化学方法检测神经细胞特异标志NSE和MAP-2a,b。 结果：rMSCs被诱导7 d后,分化成软骨细胞,甲苯胺蓝异染阳性、Ⅱ型胶原阳性。被诱导10 d后,分化成脂肪细胞,苏丹Ⅳ染色阳性。被诱导7 d和15 d后,分化成神经元样细胞,表达NSE和MAP-2a,b,15 d后NSE阳性率是(20.060±0.790)%,MAP-2a,b阳性率是(17.364±5.738)%。 结论：体外rMSCs被诱导分化成软骨细胞、脂肪细胞和神经元样细胞,证明其具有多向分化潜能, 是组织工程研究中最有前途的种子细胞之一。     

人骨髓间充质干细胞体外成软骨诱导研究

目的:研究人骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)在体外培养过程中的增殖和成软骨分化现象和规律。方法:以密度梯度离心法分离健康成人髂骨MSCs,观察体外培养过程中细胞形态、生长和增殖现象。取第三代细胞给予地塞米松,维生素C和不同剂量转化生长因子β1(transforming growth factorβ1,TGF-β1)行成软骨细胞诱导。3周后行阿利新蓝及甲苯胺蓝染色蛋白多糖,免疫荧光检测II型胶原,阿利新蓝比色法检测葡萄糖氨基聚糖。结果:体外培养条件下MSCs生长旺盛。在TGF-β1作用下MSCs向软骨骨细胞分化,TGF-β110μg/L组软骨细胞标志物表达最强。结论:MSCs有旺盛的增殖能力。MSCs在一定诱导条件下可以向软骨细胞分化,转化生长因子β1(TGF-β1)是诱导MSCs向软骨分化的关键性因素,10μg/L是其最佳诱导剂量。     

TGF-β1、IGF-Ⅰ和地塞米松诱导BMSCs体外构建组织工程化软骨

目的探讨体外联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松诱导骨髓基质干细胞(BMSCs)体外构建组织工程化软骨的可行性.方法抽取8周龄猪股骨骨髓,应用贴壁法分选单个核细胞,体外培养扩增后获得BMSCs,收集第2代细胞,以5 × 107/cm3的密度接种到聚羟基乙酸(PGA)制成的圆柱形三维支架材料上,7 d后联合应用TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松进行诱导和体外培养,未诱导组作为平行对照.4周和8周分别取材进行大体观察、组织学、组织化学及免疫组织化学检测.结果体外诱导培养4周后,形成的细胞材料复合物表面光滑,质地柔韧,保持原大小形状;组织学显示有较为明显软骨陷窝,并分布有Ⅱ型胶原及聚合蛋白多糖(GAG);8周时外观灰白色,较坚硬,软骨陷窝更为明显,并连接成片,Ⅱ型胶原染色呈强阳性,有更多甲苯胺蓝异染的软骨特异性基质成分.对照组细胞材料复合物逐渐收缩,8周时直径仅约2 mm大小,组织学检测无软骨陷窝结构,Ⅱ型胶原免疫组化结果阴性.结论 TGF-β1、IGF-Ⅰ及地塞米松可以体外诱导BMSCs在三维支架上形成组织工程化软骨.     

小鼠胚胎干细胞定向诱导分化为软骨样细胞的初步研究

目的 全反式维生素A酸(RA)联合转化生长因子-β1(TGF-β1)及骨形态发生蛋白-2(BMP2)等多种因子定向诱导小鼠胚胎干细胞(ESC)分化,探索这几种细胞因子对ESC的成软骨定向诱导分化作用。方法 小鼠ESC在小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)饲养层上培养扩增,在1×109mol/L全反式RA条件下制备拟胚体(EB),贴壁后联合应用TGF-β1及BMP2诱导分化,经形态学、免疫细胞化学和RT-PCR检测细胞性质。结果 ESC在悬浮培养下,经RA初步诱导后给予TGF-β1及BMP2等因子继续诱导,贴壁后EB周边可爬出多角形分化细胞,诱导分化细胞和EB表达Ⅱ型胶原和软骨发生早期特异性转录因子Scleraxis。结论 在RA预诱导EB分化后,TGF-β1和BMP2等因子可定向诱导小鼠ESC表达软骨特异性相关基因和蛋白,为胚胎干细胞成为软骨组织工程种子细胞提供了可能。     

人骨髓间充质干细胞的分离、培养和体外定向诱导成类软骨细胞的实验研究

目的建立一种体外分离培养、纯化扩增人骨髓间充质干细胞(MSCs)的方法,一定条件下诱导人MSCs定向分化成软骨细胞,为组织工程提供软骨种子细胞。方法用单纯的贴壁培养法与密度梯度离心法结合贴壁培养法分离纯化成年人MSCs;体外加自行配制软骨诱导剂,诱导2、4、6代MSCs细胞14d做免疫细胞化学比较;取2代MSCs不同浓度TGF-β1(5ng/ml、10ng/ml、20ng/ml),诱导14d做免疫细胞化学比较。结果软骨诱导后2、4、6代MSCs均表达Ⅱ型胶原,无显著性差异;不同浓度TGF-β1诱导2代MSCs,均表达Ⅱ型胶原,其中10ng/ml组和20ng/ml组Ⅱ型胶原呈强阳性。结论不同代的MSCs诱导率无明显差异;TGF-β1浓度为5ng/ml组Ⅱ型胶原弱阳性,不适合作为组织工程种子细胞;诱导软骨TGF-β1最适浓度为10ng/ml、20ng/ml。     

外源性NO对脂肪干细胞成软骨分化的影响

目的 通过观察不同浓度外源性一氧化氮（nitric oxide ,NO）供体硝普钠（SNP）对脂肪干细胞（adipose-derived stem cells,ADSCs）增殖状况及相关基因表达的影响,探讨外源性NO在ADSCs成软骨分化中的作用。方法 获取并培养ADSCs,分别进行成骨和成脂诱导,采用茜素红染色和油红O染色进行多向分化鉴定。NO检测试剂盒检测ADSCs成软骨分化过程中NO的变化;采用细胞计数试剂盒-8(CCK8)法检测不同浓度SNP（0.25 mmol/L、1.00 mmol/L、4.00 mmol/L）下ADSCs的增殖情况。以Real time-PCR（RT-PCR）方法检测ADSCs在不同浓度SNP下,表达转化生长因子-β1（TGF-β1）以及成软骨分化特异基因——信号传导蛋白Smad3、 Ⅱ胶原蛋白（Col-Ⅱα1）基因的变化。结果 培养的细胞经成骨和成脂诱导后茜素红染色和油红O染色呈阳性;ADSCs成软骨分化过程中,培养上清液中NO浓度始终比对照组高（P<0.05）;与对照组相比,低浓度SNP（0.25 mmol/L、1.00 mmol/L）对ADSCs的增殖无明显影响（P>0.05）,高浓度SNP（4.00 mmol/L）抑制ADSCs增殖,差异有统计学意义(P<0.05)。RT-PCR检测发现SNP能抑制ADSCs自身TGF-β1 mRNA的表达,同时抑制Smad3 mRNA和Col-Ⅱα1 mRNA的表达。结论 在ADSCs成软骨分化过程中,外源性NO可以通过抑制ADSCs自身产生TGF-β1,并且抑制TGF-β下游信号通路,从而抑制成软骨分化。     

软骨来源形成蛋白1研究进展

软骨来源形成蛋白1(CDMP1)属于TGF-β超家族的一员,基因定位于20q11.2,以二硫键形成同源二聚体发挥作用。该分子主要分布于胚胎发育期间充质干细胞聚集形成四肢骨的软骨核、正在发育的长骨中心及成人关节软骨中。CDMP1基因突变可导致人和鼠短肢症、关节数量减少、部分关节错位等表型。研究表明,CDMP1可促进胚胎期四肢软骨发生处间充质干细胞黏附聚集,诱导软骨细胞分化,并对关节形成的部位起重要决定作用。     

小鼠胚胎干细胞定向诱导分化为软骨样细胞的初步研究

目的全反式维生素A酸(RA)联合转化生长因子-β1(TGF-β1)及骨形态发生蛋白-2(BMP2)等多种因子定向诱导小鼠胚胎干细胞(ESC)分化,探索这几种细胞因子对ESC的成软骨定向诱导分化作用.方法小鼠ESC在小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)饲养层上培养扩增,在1 ×10.mol/L全反式RA条件下制备拟胚体(EB),贴壁后联合应用TGF-β1及BMP2诱导分化,经形态学、免疫细胞化学和RT-PCR检测细胞性质.结果 ESC在悬浮培养下,经RA初步诱导后给予TGF-β1及BMP2等因子继续诱导,贴壁后EB周边可爬出多角形分化细胞,诱导分化细胞和EB表达Ⅱ型胶原和软骨发生早期特异性转录因子Scleraxis.结论在RA预诱导EB分化后,TGF-β1和BMP2等因子可定向诱导小鼠ESC表达软骨特异性相关基因和蛋白,为胚胎干细胞成为软骨组织工程种子细胞提供了可能.     

犬骨髓基质干细胞分离培养与向软骨样细胞诱导分化的研究

【目的】探讨犬骨髓基质干细胞的提取、分离和体外扩增的最佳条件,研究其在体外培养中定向诱导分化为软骨样细胞的可能。【方法】从幼年犬骨髓中分离基质干细胞进行培养扩增,观察其生长特性,体外应用碱性成纤维细胞生长因子（b-FGF）和转化生长因子β1（TGF-β1）对第3代传代细胞诱导分化,并通过细胞的染色和Ⅱ型胶原免疫组化鉴定诱导分化细胞的类型。【结果】原代培养时形成由基质干细胞组成的细胞集落融合周期约6～9d左右。第3代传代细胞经碱性成纤维细胞生长因子（b-FGF）和转化生长因子（TGF-β1）诱导后,传代细胞在形态上呈软骨样改变;甲苯氨蓝异染性、阿新蓝染色阳性;Ⅱ型胶原免疫组化染色呈阳性。【结论】犬骨髓基质干细胞在体外培养条件下生长良好和持续扩增,在碱性成纤维细胞生长因子（b-FGF）和转化生长因子（TGF-β1）作用下可被诱导分化为软骨样细胞。     

体外共培养诱导脂肪干细胞向软骨表型细胞分化及鉴定的实验研究

目的:探讨脂肪干细胞经共培养诱导为软骨表型细胞的可行性,为软骨组织工程种子来源提供的新途径。方法:分离培养日本大耳白兔的脂肪干细胞及肋软骨细胞,将脂肪干细胞与软骨细胞分层共培养及脂肪干细胞单独培养于6孔板中2周。通过safranin-O染色、甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原免疫化学染色对诱导后细胞表型进行鉴定,RT-PCR检测诱导后Ⅱ型胶原基因表达情况。结果:共培养诱导2周后的脂肪干细safranin-O染色和甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原免疫化学染色呈阳性,Ⅱ型胶原基因表达接近于正常软骨细胞。结论:脂肪干细胞经与软骨细胞共培养后,可以诱导为软骨表型细胞。     

自体骨髓基质干细胞修复股骨头关节软骨缺损的实验研究

目的 探讨自体骨髓基质干细胞修复兔股骨头软骨缺损的可行性.方法 1、建立兔髋关节软骨缺损动物模型16只,对照组8只,实验组8只;2、取兔髂骨骨髓,体外分离、培养、扩增、骨髓基质干细胞,诱导分化为软骨样细胞并进行细父胞标记;3、与生物材料混合后植入体内修复兔股骨头关节软骨缺损,8周后观察修复效果;结果 8周后大体标本显示关节软骨缺损为白色软骨样组织填充,组织切片显示缺损处有新生软骨形成,阿新兰染色和Ⅱ型胶原免疫组化检测有GAG和Ⅱ型胶原强阳性表达;结论经诱导分化后的自体骨髓基质干细胞复合生物材料移植可用于修复兔股骨头关节软骨缺损.