力学刺激与软骨细胞培养

为保持体外培养的软骨细胞的正常形态，从而保证其正常代谢和表型，许多作者进行了压力刺激与软骨细胞代谢方面的研究。初步表明机械压力对培养软骨的作用在有效范围内与压力值无关，而与压缩程度（静压力）和频率（循环压力）有关，持续的静压抑制软骨的合成功能，一定频率的循环压力促进软骨细胞的合成功能。     

改良分步消化法培养原代软骨细胞

背景：胰蛋白酶和细菌胶原酶结合使用消化关节软骨基质获得大量纯度高的软骨细胞的方法步骤繁琐、过程复杂,容易污染,但更好的简单易行、安全可靠的方法至今少有报道。 目的：采用改良分步消化法进行软骨细胞培养,以获取大量纯净的软骨细胞。 方法：将新西兰白兔6只随机分2组,酶消化法组运用酶消化法分两步获取原代软骨细胞,对照组用传统法进行原代软骨细胞培养。培养1周后观察两组培养的软骨细胞的生长状态,并进行细胞鉴定、计数,评估改良后的方法对细胞的影响。 结果与结论：酶消化法组采用0.2%Ⅱ型胶原酶消化软骨细胞,与对照组相比,可将6 h以上的消化时间缩短至3 h。两组原代软骨细胞培养24 h均多呈圆形,悬浮状态,48 h后贴壁,培养1周后,两组软骨细胞可铺满培养瓶底。结果证实,采用改良分步消化法进行软骨细胞培养,在缩短了消化时间的同时其细胞生长及形态变化均无改变,可以顺利获取大量纯净的软骨细胞。     

软骨细胞体外培养及鉴定

软骨组织﹙cartilage)由软骨细胞﹙chondrocyte)和细胞外基质﹙extracellularmatrix,ECM﹚构成,软骨细胞是软骨组织中唯一的细胞成分,是软骨破坏过程中的靶细胞,因此软骨细胞的体外培养是研究关节软骨生理及病理的常用体外实验模型[1]。软骨组织内无血管,软骨细胞所需营养由软     

力学刺激在椎体软骨终板退变中的作用及机制

终板的重要功能是传递应力和供给营养。终板退变可能会诱发或促进椎间盘退变,引起一系列严重影响人们健康和生活质量的脊柱疾患。终板软骨细胞可以感受力学刺激。力学刺激是影响终板退变的重要因素,不适宜的力学刺激会加速终板退变。本文回顾力学刺激对终板软骨细胞凋亡、合成抑制、钙化及细胞外基质降解诸方面的影响,并总结力学刺激导致椎体终板退变的相关机制。力学刺激诱发的终板退变是由各种信号转导因子构成的复杂信号通路网络精细调节,包括NF-κB、Wnt、Hedgehog、MAPK、RhoA/Rock-1、AKT/mTOR、TGF-β、miRNA相关信号通路。同时,本文对这些通路相互联系进行梳理总结。多个信号通路可以共同作用调节终板软骨细胞代谢,并导致终板退变。本文希望通过相关机制系统回顾,给终板退变早期诊断及针对性治疗带来有益的启示。     

胎儿关节和兔关节软骨细胞的体外培养

本文报告了人胎儿关节软骨细胞和兔关节软骨细胞的体外培养,结果表明：胎儿关节软骨细胞和兔关节软骨细胞在胰蛋白酶和胶原酶作用下,在无ＣＯ２培养条件下,获得了大量的软骨细胞,且能生长分裂,复制。为将此法用于生物材料的人工软骨研究奠定了基础。     

兔关节软骨细胞的琼脂糖凝胶培养及其力学性质的研究

目的 对兔膝关节软骨细胞进行体外琼脂糖凝胶三维培养,并对其力学性能进行检测.方法 将琼脂糖凝胶、细胞、血清和培养基在正确的比例下混合,形成软骨细胞凝胶块.取培养7 d、14 d和21 d时的软骨细胞凝胶块分别对细胞外基质进行组织学观察和免疫组化染色,同时采用Instron 5544材料试验机检测其极限应力、极限应变、抗压模量和切线模量的力学性能变化.结果 在琼脂糖凝胶中培养的关节软骨细胞具有典型的软骨细胞特性,能够正常合成细胞外基质,形成有一定弹性和抗压缩能力的软骨样凝胶块.而且随着培养时间增长,基质合成增加,培养21 d时的极限应力(0.0226±0.006)N/mm、抗压模量(0.608±0.061)N/mm和切线模量(0.096±0.004)N/mm,比7 d时的(0.0204±0.004)MPa,(0.558±0.036)N/mm,(0.029±0.002)N/mm和14 d时的(0.0213±0.008)N/mm,(0.586±0.095)N/mm,(0.049±0.005)N/mm有明显增加,但极限应变却没有明显差异(P＞0.05).结论 软骨细胞-琼脂糖凝胶块的力学性能与细胞外基质的合成直接相关.     

软骨细胞力学信号转导在骨性关节炎中的作用

异常力学负荷是骨关节炎发生的主要危险因素,可导致胶原降解、糖胺聚糖丢失和软骨细胞凋亡,引起软骨和软骨下骨破坏.然而,由于对软骨细胞力学传导认识不足,以及各种软骨修复再生手段的效果并不理想,故迫切需要了解软骨细胞力学传导过程以及软骨机械性损伤发生机制,以期望为研究软骨损伤修复和再生提供参考.详细介绍力学信号如何从细胞外经由细胞膜传至细胞内力学感受器,并着重讨论相关力学传导的信号通路在骨性关节炎中的作用.     

软骨组织工程中力学因素的影响及应用

力学因素是软骨组织工程中的重要影响因素之一。近年来的研究表明，力学作用可以刺激细胞因子及激素的分泌，改变三维支架上培养的软骨细胞的新陈代谢，从而促进软骨组织的生长与重建。目前已经有诸多关于体外构建软骨组织的报道，但对于其中的力学因素的影响（包括力学因素对软骨细胞增殖的促进及力学刺激的传导机制等）还没有完全认识。就以上几方面做一综述，并简单介绍生物反应器在软骨组织工程中的应用。     

力学刺激提高生物3D打印软骨构建物基质的形成

文题释义：力学刺激：属于生物物理刺激的一种,表现形式可以是压力(压缩)、表面的摩擦力、剪切力和拉力,以及压力中特殊的力——细胞内外的静水压力,对细胞的生长发育极为重要。在此次实验中力学刺激主要指压力。生物3D打印软骨构建物：利用3D生物打印技术,将软骨细胞与生物材料相混合,打印出的组织工程构建物,此处称为生物3D打印软骨构建物。背景：基质分泌不均匀、力学强度不足是影响组织工程构建物在体内形成效果的重要因素,力学刺激是促进细胞外基质分泌的有效手段。目的：探索3D生物打印复合支架在力学加压环境下的生物学表现。方法：采用3D生物打印技术制备软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架,活死染色观察细胞存活情况。将复合支架置于力学加压生物反应器中进行加压培养,以6孔板中不加压培养的复合支架为对照,活死染色观察细胞存活情况,组织学染色观察复合支架体外软骨形成情况,qRT-PCR检测成软骨相关基因mRNA的相对表达量。将加压与不加压复合支架分别植入裸鼠皮下,5周后取材,组织学观察软骨形成情况。结果与结论：①复合支架外观呈现清晰的网格状结构,体外培养1,4,7 d时,支架形态稳定、结构清晰,细胞存活率均在90%以上;②培养2周后,加压组复合支架中的细胞存活率低于不加压组(P < 0.05);苏木精-伊红染色显示两组复合支架均有明显的软骨陷窝结构,细胞在材料中分布较均匀,加压组复合支架的材料间空隙内有更多新生软骨组织形成;番红O染色显示两组均可见红色软骨基质形成,加压组细胞周基质染色更深;Ⅰ型胶原免疫组织化学染色显示,加压组着色更为明显;加压组弹性蛋白、Ⅱ型胶原的mRNA表达高于不加压组(P < 0.05);③植入裸鼠皮下5周后,苏木精-伊红染色显示加压组软骨组织形成更为均一,软骨细胞大小均匀,陷窝结构明显;④结果表明,虽然体外加压刺激会引发3D生物打印软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架中的细胞死亡,但同时会促进存活细胞向支架空隙间长入,提高其软骨基质相关基因的表达,促进成软骨能力。https://orcid.org/0000-0002-0301-7815(孙可欣)中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料;口腔生物材料;纳米材料;缓释材料;材料相容性;组织工程     

紫檀芪干预人软骨细胞的氧化应激性凋亡

文题释义：紫檀芪(pterostilbene,PTE)：是紫檀、蓝莓、葡萄和花榈木等中药植物的有效成分之一,是白藜芦醇衍生的非黄酮类多酚化合物,两者具有相似的药理特性。紫檀芪是一种强大的天然抗氧化剂,已有证明能降低细胞氧化应激和活性氧的发生,并抑制不同细胞系过氧化氢酶的表达增加。 氧化应激：是指体内氧化与抗氧化作用失衡,倾向于氧化,导致中性粒细胞炎性浸润,蛋白酶分泌增加,产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用,并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。 背景：已有研究表明多种抗氧化剂可抑制炎性因子生成而表现出抗关节炎作用,紫檀芪是一种强大的天然抗氧化剂,但其在软骨细胞抗氧化应激作用中的研究目前尚无相关报道。 目的：探讨紫檀芪对人软骨细胞氧化应激性凋亡的影响。 方法：体外培养正常人关节软骨细胞,使用含不同质量浓度紫檀芪(7.8-32 000 μg/L)的培养基继续培养  24 h,确定紫檀芪的最佳浓度。实验分为对照组,紫檀芪组(含有125 μg/L紫檀芪的培养基),H₂O₂组(0.2 mmol/L 的H₂O₂),H₂O₂+紫檀芪组(含有125 μg/L 紫檀芪的培养基预处理2 h后,更换含H₂O₂与125 μg/L 紫檀芪的培养基继续培养),分别处理24 h。通过MTT实验观察细胞增殖率,应用苏木精-伊红染色观察细胞形态及数量、FDA/PI染色检测细胞活性、番红O染色观察蛋白聚糖水平的变化,以及通过RT-PCR检测软骨细胞分化标志基因聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原酶1表达变化。研究方案取得广西医科大学第一附属医院伦理委员会批准,批号201805008。结果与结论：①MTT实验显示,紫檀芪在15.6-250 μg/L可显著促软骨细胞生长,尤其是在为125 μg/L时促进作用最明显;②苏木精-伊红染色和FDA/PI染色结果显示,在H2O2组中软骨细胞的数量减少,在H2O2+紫檀芪组中细胞数量较单独H2O2刺激组显著增加,细胞活性提高;③番红O染色显示紫檀芪促进软骨细胞分泌蛋白聚糖,抑制H2O2对软骨细胞的不利作用;④RT-PCR结果表明紫檀芪可促进氧化应激损伤的软骨细胞高表达聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原酶1基因,改善软骨细胞分化功能;⑤结果说明,紫檀芪能够促进软骨细胞增殖,抑制氧化应激引起的人关节软骨细胞凋亡。 ORCID: 0000-0002-2761-6222(林义才) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

关节软骨与关节炎

关节炎是人类常见病、多发病，迄今为止其发病机理仍未完全清楚，缺乏有效的治疗方法，是一项亟待解决的问题，本文综合报导了近年来有关关节炎病理学、病理生理学改变的研究现状，较全面分析了关节软骨细胞、关节软骨基质在关节炎发病前后行为特征的改变，同时阐述了有关关节炎的治疗方法。     

软骨细胞力学环境的跨尺度计算

目的通过跨尺度计算,比较表层和深层软骨细胞的周边力学环境。方法建立软骨细胞两相力学模型,将软骨两相力学模型里的结果映射到细胞模型对应边界上作为边界条件。计算细胞模型得到软骨细胞的周边力学环境并进行分析。结果深层软骨细胞及周边应力比表层细胞的小一半,但都远小于细胞外的应力。软骨细胞周围基质(pericellular matrix,PCM)承担了细胞外的高应力,显著降低了细胞内的应力。两处细胞周围的间隙流动方向完全相反。结论软骨承载能力使深层软骨细胞附近应力显著降低,保护了深层软骨细胞及软骨下骨。PCM承担了细胞外围高应力,保证了软骨细胞生存工作所需的低应力环境。两处细胞周围相反的间隙流动支持了由表层关节液渗透及软骨下骨营养泵入构成的软骨双向营养供给学说。     

滑膜间充质干细胞与软骨细胞三维条件下混合培养向软骨细胞的分化

背景：软骨细胞通过自分泌及旁分泌的作用可以为滑膜间充质干细胞向软骨细胞分化提供所需的生长因子及微环境,三维条件下更有利于细胞的黏附增殖与分化。目的：观察滑膜间充质干细胞与软骨细胞混合培养于壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料中向成软骨细胞分化的能力。方法：取SD大鼠滑膜组织及软骨组织,用酶消化法获得滑膜间充质干细胞及软骨细胞分别进行培养。取第3代滑膜间充质干细胞及第2代软骨细胞,将二者以1∶2的比例混合培养负载于壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料21 d,进行激光共聚焦扫描及免疫组织化学检测。结果与结论：培养72 h后,扫描电镜观察细胞黏附于支架材料表面,并可见细胞分泌大量基质成分。培养     21 d后,激光共聚焦扫描可见细胞在支架表面分布均匀,逐层扫描后细胞逐渐减少。免疫组织化学检测可见基质能被Ⅱ型胶原染色,细胞染色呈现棕黄色。结果表明壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料提供三维生长空间,利用软骨细胞分泌生长因子及细胞间的相互作用可以诱导滑膜间充质干细胞向软骨细胞分化。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

力学刺激与中药联合应用防治骨质疏松的研究进展

随着世界人口老龄化的增加,骨质疏松症(OP)作为严重影响老年人生活质量的重要疾病之一,越来越受到各国学者的关注和重视.寻求有效防治OP的方法已成为研究的热点.化学药物的治疗伴随众多副作用,中药的治疗逐渐成为研究的热点.除药物治疗外,力学刺激(如运动)也可有效地缓解OP的发生.将药物与力学刺激联合应用于OP的治疗,具有更加显著的调节作用.对中药与力学刺激联合应用于治疗OP的研究进展进行综述,为OP的防治提供理论参考.     

兔小肠黏膜下层与软骨细胞体外培养

目的观察软骨细胞在兔小肠黏膜下层(SIS)上的生长特性,为使SIS作为软骨组织工程化的载体打下基础。方法用物理和化学方法处理兔小肠黏膜下层,将不同浓度的兔软骨细胞与SIS进行体外共培养,分别进行组织学、相差显微镜和扫描电镜观察。结果经物理和化学处理的SIS纯度高、孔隙多,胶原纤维未受损;软骨细胞在SIS材料上生长、黏附、增殖,并能长入材料的孔隙内,分泌大量的细胞外基质成分。结论SIS细胞相容性良好,不影响软骨细胞的形态,对细胞生长和功能表达无抑制作用,是一种较理想的软骨细胞载体。     

生物反应器中的力学刺激促进组织工程软骨再生

BACKGROUND: Cartilage tissue engineering has been widely used to achieve cartilage regeneration in vitro and repair cartilage defects. Tissue-engineered cartilage mainly consists of chondrocytes, cartilage scaffold and in vitro environment. OBJECTIVE: To mimic the environment of articular cartilage development in vivo, in order to increase the bionic features of tissue-engineered cartilage scaffold and effectiveness of cartilage repair. METHODS: Knee joint chondrocytes were isolated from New Zealand white rabbits, 2 months old, and expanded in vitro. The chondrocytes at passage 2 were seeded onto a scaffold of articular cartilage extracellular matrix in the concentration of 1×106/L to prepare cell-scaffold composites. Cell-scaffold composites were cultivated in an Instron bioreactor with mechanical compression (1 Hz, 3 hours per day, 10% compression) as experimental group for 7, 14, 24, 28 days or cultured statically for 1 day as control group. RESULTS AND CONCLUSION: Morphological observations demonstrated that the thickness, elastic modulus and maximum load of the composite in the experimental group were significantly higher than those in the control group, which were positively related to time (P < 0.05). Histological staining showed the proliferation of chondrocytes, formation of cartilage lacuna and synthesis of proteoglycan in the experimental group through hematoxylin-eosin staining and safranin-O staining, which were increased gradually with mechanical stimulation time. These results were consistent with the findings of proteoglycan kit. Real-time quantitative PCR revealed that mRNA expressions of collagen type I and collagen type II were significantly higher in the experimental group than the control group (P < 0.05). The experimental group showed the highest mRNA expression of collagen type I and collagen type II at 21 and 28 days of mechanical stimulation, respectively (P < 0.05). With the mechanical stimulation of bioreactor, the cell-scaffold composite can produce more extracellular matrix, such as collagen and proteoglycan, strengthen the mechanical properties to be more coincident with the in vivo environment of cartilage development, and increase the bionic features. With the progress of tissue engineering, the clinical bioregeneration of damaged cartilage will be achieved.   中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

力学刺激对成骨细胞作用机制的研究进展

力学环境在维持骨组织正常形态和功能活动中发挥着重要的影响,目前研究采用的细胞生物力学装置模拟了压应力、张应力及流体剪切力等不同应力模式对培养中细胞的作用.并发现成骨细胞对不同类型的力学刺激有不同的感受和应答机制,甲状旁腺素、应力的频率、大小等也影响着力学刺激对成骨细胞的作用效应.     

Ⅱ型胶原酶消化法培养兔关节软骨细胞

背景：目前关节软骨细胞的分离培养技术已经比较成熟,但是研究中发现通过目前技术培养的软骨细胞生长周期慢,容易出现退变现象,不利于后续试验的进行。 目的：改进并探讨4周龄新西兰大白兔膝关节软骨细胞的分离与培养的方法。 方法：无菌条件下取4周龄新西兰大白兔双侧膝关节软骨,采用Ⅱ型胶原酶消化并机械吹打的方法,分离关节软骨细胞并进行原代、传代培养;采用形态学观察,甲苯胺蓝染色以及Ⅱ型胶原免疫组织化学方法对关节软骨细胞进行鉴定;MTT法检测关节软骨细胞增殖情况。 结果与结论：倒置显微镜下见膝关节软骨分离的原代软骨细胞6 h后开始贴壁,72 h可形成单层,96 h即可传代;前3代软骨细胞表型稳定,增殖力良好;第4,5代软骨细胞增殖能力减弱,绝大部分细胞变为长梭形和不规则形状。甲苯胺蓝染色显示培养的软骨细胞细胞质染成浅蓝色,细胞核染成深蓝色;免疫组织化学显示软骨细胞Ⅱ型胶原呈黄褐色阳性表达;MTT法检测表明前3代软骨细胞增殖差异无显著性意义(P > 0.05),且第1-3代与4代软骨细胞在培养第4-7天时,吸光度值差异有显著性意义(P < 0.05),与第5代软骨细胞在培养1-7天时,吸光度值差异有显著性意义(P < 0.05)。提示采用Ⅱ型胶原酶消化并机械吹打的方法能够获得大量生长速度快且不宜退变的新西兰大白兔膝关节软骨细胞,且培养的前3代新西兰兔膝关节软骨细胞最为适宜。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

软骨组织工程中力学因素的影响及应用

力学因素是软骨组织工程中的重要影响因素之一。近年来的研究表明,力学作用可以刺激细胞因子及激素的分泌,改变三维支架上培养的软骨细胞的新陈代谢,从而促进软骨组织的生长与重建。目前已经有诸多关于体外构建软骨组织的报道,但对于其中的力学因素的影响(包括力学因素对软骨细胞增殖的促进及力学刺激的传导机制等)还没有完全认识。就以上几方面做一综述,并简单介绍生物反应器在软骨组织工程中的应用。