肝细胞生长因子诱导前软骨干细胞向软骨细胞的分化

目的:探讨肝细胞生长因子诱导前软骨干细胞向软骨细胞分化的机制。方法:实验于2005-12/2006-03在河南省正骨研究院完成。①实验材料:普通级新生兔10只,平均体质量3kg。②实验干预:采用免疫磁珠分离技术分离新生兔长骨干骺端前软骨干细胞。利用肝细胞生长因子(浓度分别为0.5,1,2,4μg/L)作用前软骨干细胞;另以2μg/L肝细胞生长因子作用前软骨干细胞,对照用相同剂量的培养基,检测前软骨干细胞Ⅱ型胶原及Ⅱ型胶原mRNA的表达。③实验评估:采用光学显微镜观察前软骨干细胞形态及生长情况;四甲基偶氮唑盐比色法检测前软骨干细胞的增殖;免疫荧光检测Ⅱ型胶原表达;反转录-聚合酶链反应检测Ⅱ型胶原mRNA的表达。结果:①前软骨干细胞形态及生长情况:分离纯化的前软骨干细胞贴壁稳定,在光学显微镜下呈多角和梭形,生长旺盛,曲光度好。②前软骨干细胞增殖情况:细胞增殖率上升,在24,48,72h内呈时间浓度依赖。③Ⅱ型胶原表达:肝细胞生长因子作用第5天前软骨干细胞出现Ⅱ型胶原蛋白的表达。④Ⅱ型胶原mRNA的表达:在肝细胞生长因子刺激3d开始出现表达,并且5d,7d逐渐增加。结论:肝细胞生长因子作用前软骨干细胞后,出现软骨特征标志抗原Ⅱ型胶原的表达,细胞增殖活性上升,表明肝细胞生长因子能诱导前软骨干细胞向软骨细胞方向分化。其机制可能是前软骨干细胞也存在肝细胞生长因子受体。     

生长分化因子5真核表达质粒转染小鼠骨髓基质干细胞体外诱导向软骨细胞分化

背景:生长分化因子5是软骨与骨组织形成、发育的重要调解因子,在诱导软骨形成,促进骨、软骨、肌健韧带损伤修复方面发挥重要作用.目的:小鼠骨髓基质干细胞体外转染真核表达质粒pcDNA 3.1(+),生长分化因子5,检测与软骨形成分化相关的细胞外基质及蛋白多糖的表达.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2008-03/12在武汉协和医院中心实验室完成.材料:雄性昆明种小鼠20只,由华中科技大学同济医学院实验动物中心提供.生长分化因子5真核表达质粒pCDNA 3.1(+)/生长分化因子5为自备.方法:全骨髓贴壁法体外分离培养小鼠骨髓基质干细胞,取传至第3代细胞接种到6孔板,在细胞生长到90%融合时开始转染.设立3组:转染组采用Lipofectamine<'TM>2000进行脂质体介导pcDNA3.1(+)/生长分化因子5重组质粒瞬时转染;空质粒组转染窄质粒pcDNA 3.1(+);空白对照组只加入等量脂质体,其余步骤相同.主要观察指标:转染后72 h通过RT-PCR及免疫细胞化学检测生长分化因子5基因与蛋白的表达鉴定转染是否成功,同法检测软骨基质Ⅱ型胶原的表达,转染后14 d阿尔辛蓝染色检测蛋白聚糖的表达.结果:转染组有一大小为219 bp的特异性扩增条带,骨髓基质干细胞胞浆内呈棕色阳性染色;而空质粒组、空白对照组均未发生生长分化因子5基因转录,无特异性扩增条带,且细胞胞浆未见明显染色.转染组町检测到Ⅱ型胶原基因的表达,基因大小225 bp,Ⅱ型胶原细胞胞浆中可见棕黄色染色;空质粒组、空白对照组均未检测到Ⅱ型胶原基因的表达,SP染色均无明显染色.阿尔辛蓝染色后转染组细胞呈蓝染,空质粒组、空白对照组均未见明显异染性着色.结论:pcDNA3.1(+)/生长分化因子5转染骨髓基质干细胞能显著增加Ⅱ型胶原及蛋白聚糖的表达,促进骨髓基质干细胞向软骨细胞方向分化.     

大鼠来源滑膜间充质干细胞的成软骨分化

背景：相比其他组织来源的间充质干细胞,滑膜间充质干细胞有着较强的成软骨特性和克隆能力,因此将是软骨组织工程中最有前景的种子细胞之一。 目的：培养及体外扩增 SD 大鼠滑膜间充质干细胞,鉴定其多向分化潜能及在添加生长因子后三维立体培养条件下的成软骨能力。 方法：无菌条件下获取SD大鼠滑膜组织,Ⅰ型胶原酶消化法分离大鼠滑膜间充质干细胞。体外扩增、培养,取第3代滑膜间充质干细胞进行吉姆萨、生长曲线测定、成脂诱导、成骨诱导和三维条件下成软骨诱导,成软骨诱导21 d后通过甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色及RT-PCR对成软骨诱导后产物进行检测。 结果与结论：获取的大鼠滑膜细胞具有间充质干细胞的特性,滑膜间充质干细胞在体外培养呈成纤维样形态,并维持着多向分化的能力。使用生长因子诱导软骨细胞21 d后,可见软骨样组织,蛋白聚糖和Ⅱ型胶原可以在甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原免疫组化染色后被检测到。RT-PCR 检测结果显示软骨诱导分化后细胞中Ⅱ型胶原和蛋白聚糖mRNA呈阳性表达。提示大鼠来源的滑膜间充质干细胞具有成软骨能力。     

原代培养小鼠关节软骨细胞的分化与诱导

背景:传统培养方法体外培养的软骨细胞经长时间传代培养后往往去分化为成纤维细胞,导致细胞数量及活性下降.如何避免培养过程中的去分化问题,是模拟体内软骨内成骨软骨发育过程的关键.目的:课题创新性提出以Ⅱ型胶原酶和胰蛋白酶结合消化法体外培养扩增C57BL/6小鼠关节软骨细胞并诱导其向更成熟肥大软骨细胞或终末分化软骨细胞分化.设计、时间及地点:细胞学体外观察实验,于2008-09/12在解放军第三军医大学大坪医院野战外科研究所全军战创伤中心,创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室完成.材料:C57BL/6品系新生小鼠9只.方法:采用胰蛋白酶和Ⅱ型胶原酶结合消化法分离培养C57BL/6新生小鼠关节软骨细胞,细胞计数法绘制细胞生长曲线,RT-PCR检测Ⅱ型胶原进行鉴定.当细胞90%融合时以含5.5mg/L人转铁蛋白,3×10<'-8> mol/L亚硒酸钠,10mg/L牛胰岛素的ITS诱导培养基进行分化诱导.主要观察指标:诱导0,7 d,阿利新蓝染色检测软骨细胞分泌基质中的葡萄糖胺聚糖,von Kossa染色检测软骨细胞钙化结节形成情况,实时定量PCR检测Ⅱ型胶原、X型胶原及基质金属蛋白酶13的表达进行鉴定.结果:原代培养细胞24 h贴壁,呈三角或多角形,培养4～6 d进入快速增殖期,RT-PCR检测到Ⅱ型胶原的表达,证实获得大量高纯度、高活性的软骨细胞.诱导0 d,细胞单层铺满培养皿底面,无聚集现象;诱导7 d明显可见由软骨细胞聚集形成的软骨小结.与诱导0 d时相比,诱导7 d阿利新蓝染色示软骨细胞分泌基质中的葡萄糖胺聚糖染色呈阳性,可见明显的软骨小结,Ⅱ型胶原及基质金属蛋白酶13表达明显增高,且钙化结节明显增多.结论:采用胰蛋白酶和胶原酶结合消化法获得大量高纯度、高活性的软骨细胞.ITS诱导体系有效地促进了软骨细胞成熟及终末分化,较成功模拟了软骨内成骨的软骨发育过程.     

骨髓间质干细胞体外分化软骨细胞的实验研究

目的：应用转化型生长因子TGF-β1，体外诱导骨髓间质干细胞（MSCs）向成软骨细胞表型分化，探讨其作为组织工程化软骨种子细胞的可行性。方法：由大鼠骨髓中分离出MSCs，体外传代培养，取第3代细胞通过TGF-β1、地塞米松和维生素C诱导向软骨细胞分化。诱导后14d观察细胞形态变化，进行阿辛蓝染色检测软骨基质的分泌、免疫组化检测细胞Ⅱ型胶原的表达。采用Western-blot和RT-PCR检测诱导前后成软骨相关的SOX9、蛋白聚糖与Ⅱ型胶原的表达。结果：诱导后阿辛蓝染色示糖胺聚糖均匀分布于基质中，免疫组化染色示基质中Ⅱ型胶原表达阳性。RT-PCR检测示成软骨相关的SOX9、蛋白聚糖、Ⅱ型腔原mRNA表达阳性。Western-blot印迹检测示细胞诱导后Ⅱ型胶原蛋白表达阳性。结论：MSCs在特定培养液的诱导下可向软骨细胞表型分化．并能分泌软骨细胞特异性基质．可成为软骨组织工程理想的种子细胞来源。     

兔骨髓间充质干细胞体外培养定向诱导分化为软骨细胞

背景:骨髓间充质干细胞具有分化为骨、软骨、肌腱、脂肪等组织的多分化潜能.目的:体外培养兔骨髓间充质干细胞并定向诱导分化为软骨细胞,探讨体外诱导分化为软骨的方法和条件.方法:取兔股骨骨髓,全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞,碱性成纤维生长因子体外培养后,取第3 代细胞在培养基中添加不同质量浓度转化生长因子β1 的软骨分化诱导剂,2 周后倒置显微镜观察细胞形态,甲苯胺蓝染色,RT-PCR技术检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达.结果与结论:可以从兔骨髓中培养出骨髓间充质干细胞,碱性成纤维生长因子能明显的促进骨髓间充质干细胞增殖.经软骨诱导分化后骨髓间充质干细胞呈软骨细胞形态,甲苯胺蓝染色阳性,Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的表达阳性.10 μg/L 的转化生长因子β1 诱导成软骨分化能力最强.     

脂肪干细胞在体外特定培养液中向软骨细胞表型的分化

目的:应用转化生长因子β1,体外诱导脂肪干细胞向成软骨细胞表型分化,探讨其作为组织工程化软骨种子细胞的可行性。方法:实验于2005-04/2006-06在华中科技大学同济医学院公卫实验室完成。①取大鼠腹股沟处脂肪,酶消化法分离、培养脂肪干细胞,体外传代培养。②取第3代细胞通过转化生长因子β1、地塞米松和维生素C诱导脂肪干细胞向软骨细胞分化。③诱导后14d观察细胞形态变化,进行阿辛蓝染色检测软骨基质的分泌、免疫组织化学检测细胞Ⅱ型胶原的表达,采用Western-blot和反转录-聚合酶链反应检测诱导前后成软骨相关的Sox9,蛋白聚糖与Ⅱ型胶原的表达。结果:①细胞接种的最初几日,细胞呈圆形,1周后贴壁细胞呈长梭形,体积增大;14d后贴壁生长细胞基本长满单层,中心细胞排列紧密,形态与骨髓间充质干细胞相似。诱导培养后,细胞形态逐渐由梭型向多角形、多边形转变。诱导14d后多数细胞呈平坦的多边角形状细胞;其夹杂多角突起状或多角纺锤状细胞。②诱导后阿辛蓝染色示糖胺聚糖均匀分布于基质中。③免疫组织化学染色示基质中Ⅱ型胶原表达阳性。④反转录-聚合酶链反应检测成软骨相关的Sox9、蛋白聚糖、Ⅱ型胶原mRNA表达阳性。⑤Western-blot印迹检测细胞诱导后Ⅱ型胶原蛋白表达阳性。结论:脂肪干细胞在特定培养液的诱导下可向成软骨细胞表型分化,并能分泌软骨细胞特异性基质,有望成为软骨组织工程新的细胞来源。     

兔脂肪干细胞在含有转化因子和转铁蛋白培养基中向软骨细胞的分化

背景:成软骨的种子细胞的选择是软骨组织工程研究中的关键因素.目的:观察脂肪干细胞在含有转化因子和转铁蛋白诱导条件下向软骨细胞分化的能力.方法:取新西兰大白兔颈背部脂肪组织,机械分离及酶消化法获得脂肪干细胞,显微镜下观察细胞黏附及生长情况;加入含有转化因子β1和转铁蛋白的诱导培养基培养2周后以免疫组化方法检测Ⅱ型胶原的表达.结果与结论:从兔脂肪组织中分离出的干细胞原代培养时24 h贴壁,96 h后达80%融合;于软骨诱导培养基内向软骨诱导7 d后形成软骨结节,14 d后Ⅱ型胶原免疫组化阳性.结果初步表明兔脂肪干细胞经诱导后可以向软骨细胞分化.     

脂肪基质干细胞小肠黏膜下层双面复合的体外成软骨诱导

背景：使用体外构建的组织工程软骨治疗软骨损伤是目前的研究热点,材料与支架材料的选择仍有较多问题尚待解决。目的：观察脂肪基质干细胞-小肠黏膜下层复合物在体外经成软骨诱导培养基诱导分化的效果。方法：将第3代脂肪基质干细胞接种于复水后的小肠黏膜下层双面,加入成软骨诱导培养基,于体外诱导培养7d和14d后,使用实时荧光定量RT-PCR检测Ⅱ型胶原mRNA,免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原蛋白,甲苯胺蓝染色观察细胞外基质,扫描电镜观察体外成软骨诱导14d后细胞在支架材料上的生长状况。结果与结论：Ⅱ型胶原mRNA实时荧光定量RT-PCR检测提示,体外成软骨诱导后7,14d的脂肪基质干细胞-小肠黏膜下层复合物Ⅱ型胶原mRNA的标化值与未诱导的脂肪基质干细胞-小肠黏膜下层复合物差异有显著性意义（P〈0.05）,诱导14d与诱导7d相比,差异亦有显著性意义（P〈0.05）。脂肪基质干细胞-小肠黏膜下层复合物成软骨诱导后14d,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色为阳性,甲苯胺蓝染色可见基质异染,未诱导的复合物Ⅱ型胶原免疫组织化学染色为阴性。扫描电镜检测显示诱导14d时,细胞长满支架材料的双面。提示脂肪基质干细胞复合至小肠黏膜下层后,在体外经成软骨诱导培养基成软骨诱导后,能够向成软骨细胞分化。     

乳兔脂肪间充质干细胞体外高密微团培养及向软骨细胞的分化

目的:脂肪间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的干细胞,在特定培养条件下可分化为骨、软骨、脂肪、神经、心肌、内皮细胞等.实验拟采用高密度、多种生长因子体外诱导兔脂肪间充质干细胞向软骨细胞分化.方法:实验于2007-01/12在解放军兰州军区总医院实验中心完成.①实验材料:7 d龄乳兔6只,雌雄不限,体质量150～200 g,由兰州生物制品研究所动物中心提供,实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准.②实验方法:分离乳兔脂肪间充质干细胞,体外扩增至第3代,高密度诱导组按Zuk等高密度微团培养法调整细胞密度为1×1010 L-1高密度培养,加入 10 μg/L转化生长因子β1、50 μg/L胰岛素样生长因子、100 μmol/L地塞米松、50 mg/L维生素C诱导成软骨;低密度诱导组按5×108 L-1低密度培养,并加入与高密度诱导组相同的诱导剂诱导培养;高密度常规培养组按1×1010 L-1高密度加入常规培养基培养;对照组按5×108 L-1的密度接加入常规培养基培养.③实验评估:诱导7、14、21 d后观察细胞形态学变化,应用MTT法检测细胞生长曲线,RT-PCR、免疫细胞化学法检测Ⅱ型胶原表达,阿尔新蓝染色检测糖氨多糖的合成.结果:①兔脂肪间充质干细胞经诱导后生长速度减慢,由长梭形细胞变为短梭多角细胞,呈铺路石状.常规培养的脂肪间充质干细胞潜伏期为一二天,3 d为对数增殖期,第5天以后进入生长平台期.诱导的脂肪间充质干细胞潜伏期为1～3 d,4 d为对数增殖期,第6天进入平台期.②RT-PCR、免疫细胞化学法检测显示,高密度诱导组诱导14、21 dⅡ型胶原阳性表达, 阿尔新蓝染色见胞浆和细胞基质有棕黄色颗粒.低密度诱导组组诱导14、21 dⅡ型胶原弱阳性表达,阿尔新蓝染色仅少量细胞基质着色.高密度常规培养组和对照组Ⅱ型胶原与阿尔新蓝染色均为阴性.结论:高密度培养的脂肪间充质干细胞经多种生长因子诱导可以向软骨细胞分化.