软骨细胞上清液诱导骨髓间充质干细胞分化的软骨细胞的形态学及功能检测

摘 要］目的：应用家兔肋软骨细胞上清液诱导骨髓间充质干细胞（MSCs）向软骨细胞定向分化,并对分化的细胞进行形态学和功能检测,探讨MSCs在体外成软骨分化的条件。方法：分离家兔的MSCs和肋软骨细胞进行体外培养,收集前3代肋软骨细胞上清液作为诱导液,对第3代MSCs进行14 d的诱导培养。设置实验组、阳性对照组和阴性对照组,观察各组细胞的形态,甲苯胺蓝染色观察特异性蛋白表达、各组ALP活性,RT-PCR法检测各组细胞中的Ⅱ型胶原(ColⅡ) mRNA的表达。结果：经过14 d的诱导培养,实验组MSCs由长梭形逐渐变成多角形,甲苯胺蓝染色呈阳性;ALP活性显著升高,与其他2组比较差异有统计学意义(P＜0.01）;ColⅡ mRNA表达呈阳性。阴性对照组甲苯胺蓝染色呈阴性,ColⅡ mRNA表达呈阴性。阳性对照组甲苯胺蓝染色呈阳性,ColⅡ mRNA表达呈阳性。结论：家兔肋软骨细胞上清液能够促进MSCs向软骨细胞方向分化。     

透明质酸凝胶中肌源性干细胞与透明软骨联合培养的实验研究

 摘　要：目的 探讨肌源性干细胞与软骨细胞混和培养体外成软骨的可行性。方法 分离培养、扩增传代兔MDSCs及关节软骨细胞,二者按一定比例混和,6×1010/L密度接种于5%浓度的透明质酸凝胶为共培养组,以相同密度的单纯MDSCs和单纯软骨细胞作为阴性与阳性对照。倒置相差显微镜下观察,10d后行甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原免疫细胞化学检测,RT-PCR检测Ⅱ型胶原和aggrecan的mRNA表达。结果 5d后镜下见共培养组MDSCs形态由梭形向多边多角形转化,10d后细胞甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原免疫组织化学检测与阳性对照组相同,RT-PCR检测Ⅱ型胶原和aggrecan mRNA呈阳性表达。阴性对照组在体外培养过程中未分化为软骨细胞. 结论:软骨微环境在MDSCs成软骨分化过程中具有重要作用,软骨细胞能有效地诱导MDSCs向软骨样细胞分化,透明质酸凝胶可以作为软骨组织工程的良好载体。     

Morphology and function detection of chondrocytes differentiated from bone marrow mesenchymal stem cells induced by supernatant of chondrocytes

目的:应用家兔肋软骨细胞上清液诱导骨髓间充质干细胞(MSCs)向软骨细胞定向分化,并对分化的细胞进行形态学和功能检测,探讨MSCs在体外成软骨分化的条件.方法:分离家兔的MSCs和肋软骨细胞进行体外培养,收集前3代肋软骨细胞上清液作为诱导液,对第3代MSCs进行14d的诱导培养.设置实验组、阳性对照组和阴性对照组,观察各组细胞的形态,甲苯胺蓝染色观察特异性蛋白表达、各组ALP活性,RT-PCR法检测各组细胞中的Ⅱ型胶原(ColⅡ)mRNA的表达.结果:经过14 d的诱导培养,实验组MSCs由长梭形逐渐变成多角形,甲苯胺蓝染色呈阳性;ALP活性显著升高,与其他2组比较差异有统计学意义(P＜0.01); ColⅡmRNA表达呈阳性.阴性对照组甲苯胺蓝染色呈阴性,ColⅡmRNA表达呈阴性.阳性对照组甲苯胺蓝染色呈阳性,ColⅡmRNA表达呈阳性.结论:家兔肋软骨细胞上清液能够促进MSCs向软骨细胞方向分化.     

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。     

经Ⅱ型胶原修饰后的PLGA对诱导后的骨髓基质干细胞粘附及分化的影响

目的：了解单纯聚乙醇酸和聚乳酸共聚物(PLGA)以及经Ⅱ型胶原表面修饰后的PLGA，对诱导后的骨髓间充质干细胞(MSC)粘附、增殖及分化的影响。方法：抽取成年兔骨髓，流式细胞仪分离骨髓MSC，以含胰岛素样生长因子(IGF-Ⅰ)及转化生长因子β3(TGF-β3)的无血清F-12培养基诱导培养。取2周后MSC，接种于24孔培养板，其中Ⅱ型胶原修饰PLGA材料的12孔为实验组，对照组为单纯PLGA材料的另12孔。采用RT-PCR、细胞计数、免疫组化、MTT等方法检测细胞生长、粘附及分化情况。结果：诱导后的MSC，表达Ⅱ型前胶原mRNA，且能在经Ⅱ型胶原修饰的PLGA上粘附、增殖，并持续表达Ⅱ型胶原；而单纯PLGA使其脱分化。结论：Ⅱ型胶原能促进经诱导的MSC在PLGA上粘附、增殖并维持软骨细胞表型。     

兔骨髓间充质干细胞定向诱导移植修复关节软骨的实验研究

目的：通过诱导兔骨髓间充质干细胞（MSCs）,观察干细胞向软骨细胞的分化效果。方法：纯化兔骨髓间充质干细胞;用含转化生长因子β1的诱导液培养骨髓间充质干细胞;以MTT测定诱导细胞的增殖活性;免疫组化检测Ⅱ型胶原蛋白的表达;诱导后的细胞移植于白兔膝关节内,X线摄片观察软骨修复形成情况。结果：诱导液可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化,且骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化所需的特异性细胞外基质——Ⅱ型胶原明显升高,移植后效果明显。结论：兔骨髓间充质干细胞定向诱导后移植修复关节软骨是有效的。因此骨髓间充质干细胞有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

犬成肌细胞体外向纤维软骨细胞表型分化的实验研究

目的 观察体外培养的犬成肌细胞在诱导培养液作用下向纤维软骨细胞表型分化的可行性.方法 取成年比格犬大腿后群肌肉,以机械分解法与二步酶消化法相结合,分离获取成肌细胞,取第4代成肌细胞,实验组以2.0×104/cm2细胞密度接种于24孔板,在含有人源性软骨源性形态发生蛋白-2(human cartilage-derived morphogenic protein-2,hCDMP-2)的高糖DMEM完全培养液中诱导分化,对照组以相同细胞密度接种于24孔板,加入不含诱导因子的高糖DMEM完全培养液.诱导21 d后,倒置显微镜下观察诱导细胞形态学的改变,H-E染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原蛋白免疫组织化学方法检测诱导细胞的分泌功能,RT-PCR检测Ⅰ型、Ⅱ型胶原蛋白和Sox9的mRNA表达情况.结果 诱导后成肌细胞的形态由长梭形向多角形类、圆形转变.甲苯胺蓝染色呈明显异染,Ⅱ型胶原蛋白免疫细胞化学检测阳性,对照组阴性.RT-PCR检测显示经诱导后细胞Ⅰ型、Ⅱ型胶原蛋白和Sox9的mRNA在对应区域均有目的条带出现,而对照组未见明显的目的条带亮带.结论 在hCDMP-2诱导下,犬成肌细胞可定向分化为软骨细胞.     

兔骨髓基质干细胞与软骨细胞共培养体内成软骨的实验观察

目的:探讨骨髓基质干细胞(MSCs)与软骨细胞混和培养体内成软骨的可行性. 方法:分离、培养、扩传兔MSCs及软骨细胞,二者按一定比例混和(3∶ 1),以6.0×1010/L的细胞密度接种于PGA(聚羟基乙酸)支架作为共培养组,以相同密度的单纯MSCs和单纯软骨细胞分别接种以作为阴性与阳性对照. 将细胞-PGA材料复合物种植在成兔皮下,各标本于体内培养8 wk时取材,通过大体观察、组织学等方法对新生软骨进行初步评价. 结果:各组细胞与PGA支架的黏附良好. 混和培养组及阳性对照组(软骨细胞组)体内培养8 wk后均形成了成熟的软骨组织,并基本保持了复合物初始的大小和形状,两组新生软骨外观及组织学特征基本相同. 阴性对照组(单纯MSCs组)在体内培养过程中未形成软骨组织,而是形成了纤维结缔组织. 结论:软骨微环境在MSCs成软骨分化及体内软骨形成中具有重要作用,软骨细胞能有效地诱导MSCs向软骨细胞分化并促进MSCs体内软骨形成.     

人骨髓间充质干细胞与髓核细胞共培养后的类髓核分化效应及其对髓核细胞表型的调节作用

目的探讨人骨髓间充质干细胞分别与正常及退变髓核细胞共培养后的类髓核分化效应及其对髓核细胞表型的调节作用并进行比较。方法取来源于腰椎退变患者以及脊柱侧弯患者的间盘组织,通过改良Pfirrmann法对其退变程度进行分级,进行髓核细胞（NPCs）的分离培养及鉴定,通过术中椎弓根钉道取血,进行骨髓间充质干细胞（BMSCs）的分离培养及鉴定。取传至第3代细胞进行共培养。建立5个培养组：BMSCs单独培养组,退变NPCs单独培养组,正常NPCs单独培养组,BMSCs与退变NPCs共培养组,BMSCs与正常NPCs共培养组。共培养7d后,RT—PCR法检测各组细胞SOX-9、聚集蛋白聚糖Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达。结果相较于BMSCs单独培养组,共培养组BMSCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均有明显增加（P〈0．05）。同时与BMSCs与正常NPCs共培养组相比,BMSCs与退变NPCs共培养组BMSCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均有明显增加（P〈0．05）。与退变NPCs单独培养组相比。共培养组退变NPCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均明显增加（P〈0．01）。与正常NPCs单独培养组相比,共培养组正常NPCs的SOX-9、Aggrecan与Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达均明显增加（P〈0．01）。结论BMSCs与NPCs共培养时的相互作用能促使BMSCs向类髓核表型分化,较之正常NPCs,退变NPCs与BMSCs共培养时能更明显地促进BMSCs向类髓核表型分化。同时BMSCs对NPCs的调节作用能促进其特征性相关基因表达,与退变NPCs共培养时,这一效应依然明显。     

白附片含药血清对大鼠软骨细胞增殖影响的实验研究

目的：观察中药白附片含药血清对大鼠软骨细胞增殖的影响。方法：取1月龄的SD大鼠膝关节关节软骨Ⅱ型胶原酶消化,建立软骨细胞体外培养体系,甲苯胺蓝染色鉴定后,取体外培养第3代软骨细胞随机分为6组,分别加入不同浓度空白血清（5％、10％、15％）,不同浓度白附片含药血清（5％、10％、15％）,继续培养24、48、72h后,采用MTT比色法检测软骨细胞增殖的变化。结果：白附片含药血清组吸光度值（OD值）显著高于空白血清组,两组比较,差异有非常显著性意义（P＜0．01）。结论：白附片含药血清能有效促进大鼠膝关节软骨细胞的增殖。     

绞股蓝总皂苷对光老化人皮肤细胞p38MAPK和MMP-1的影响

目的：研究绞股蓝总皂苷对光老化人皮肤p38促分裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）和基质金属蛋白酶-1（MMP-1）的影响。方法：制备空白大鼠血清和绞股蓝含药血清,将人角质形成细胞（HaCaT）分为4组：空白对照组（A）、UVB模型组（B）、空白血清组（C）和含药血清组（D）;将成纤维细胞（HSF）分为6组：空白对照组（Ⅰ）、UVA模型组（Ⅱ）、HaCaT培养上清液A组（Ⅲ）、HaCaT培养上清液B组（Ⅳ）、HaCaT培养上清液C组（Ⅴ）、HaCaT培养上清液D组（Ⅵ）。对HaCaT细胞B、C、D组和HSF细胞Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组分别用UVB和UVA照射,制备光老化细胞模型。将4组HaCaT细胞培养上清液分别加入HSF细胞的Ⅲ~Ⅵ组。采用RT-PCR和Western blotting方法检测Ⅰ~Ⅵ组细胞p38MAPK和MMP-1mRNA和蛋白的表达水平。结果：与Ⅰ组比较,Ⅱ组细胞p38MAPK和MMP-1 mRNA和蛋白的表达水平显著上调（P〈0.01）;与Ⅱ组比较,Ⅳ组p38MAPK和MMP-1mRNA和蛋白表达均上调（P〈0.01）,而Ⅲ组变化不显著;与Ⅳ组比较,Ⅵ组p38MAPK和MMP-1 mRNA和蛋白表达均显著下调（P〈0.01）,而Ⅴ组变化不显著。结论：光老化HaCaT细胞分泌细胞因子促进光老化HSF细胞p38MAPK和MMP-1 mRNA和蛋白的表达。绞股蓝总皂苷对光老化HaCaT细胞培养上清液作用的光老化HSF细胞中MAPK信号转导通路中相关基因和蛋白的表达具有抑制作用。     

In vitro chondrogenesis of the goat bone marrow mesenchymal stem cells directed by chondrocytes in monolayer and 3-dimetional indirect co-culture system

Background  Cartilage injury has a very poor capacity for intrinsic regeneration. The cell-based treatment strategy for the cartilage repair using differentiated bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) is, however, a promising approach to the chondral repair. This study was aimed to explore the chondrogenic potential of the goat BMSCs in the Transwell co-culture system and the poly-laetide-co-glycolide (PLGA) scaffolds.

Methods  The BMSCs were isolated from the goat iliac crest while the chondrocytes were obtained from the goat’s last costal cartilage. In the Transwell co-culture system, the BMSCs co-cultured with chondrocytes were designed as group A, whereas the goat’s BMSCs induced with the chondrogenic medium were group B. Both groups A and B were the experimental groups, while group C that only contained BMSCs was the control group. In the PLGA scaffolds co-culture system, BMSCs were seeded into the PLGA scaffolds, which were suspended in the 24-well plate, and the control group was established by presence or absence of chondrocytes at the bottom of the 24-well plate. Toluidine blue staining, Alcian blue staining, collagen II immunofluoresence, collagen II immunochemical staining, collagen I, collagen II, COL2a Q-PCR and osteopontin Q-PCR were used to examine the chondrogenic conditions as well as the expressions of chondrogenic and osteogenic genes.

Results  Cells isolated from the aspirates of the goat bone marrow proliferated rapidly and gained characteristics of stem cells in Passage 4. However, the differentiations of chondrocytes were not apparent in Passage 3. The results from Toluidine blue staining, collagen II immunofluoresence and PCR showed the transformation of BMSCs to chondrocytes in the Transwell co-culture system and PLGA scaffolds. Although the cartilage gene expressions were upgraded in both chondrogenesis group and co-culture system, the osteopontin gene expression, which represents osteogenic level, was also up-regulated.

Conclusions  The Transwell co-culture system and the PLGA scaffolds co-culture system can promote the chondrogenic differentiation of the goat’s BMSCs, while up-regulated osteopontin gene expression in the Transwell co-culture system implies the osteogenic potential of BMSCs.

     

兔骨髓间充质干细胞体外软骨向诱导的实验研究

目的:体外分离培养兔骨髓间充质干细胞(MSCs),并定向诱导其向软骨细胞表型分化。方法:抽取兔股骨骨髓,经密度梯度离心与贴壁培养分离得到MSCs。用含有TGF-β、b-FGF、胰岛素、维生素C、转铁蛋白等的DMEM/Ham′s-F12培养基进行软骨向诱导。通过形态学观察,阿辛蓝-PAS特染及Ⅱ型胶原免疫组化染色,鉴定经过诱导后细胞的软骨细胞的表型。结果:兔MSCs原代细胞呈梭形,克隆样生长,经过诱导培养7d后,细胞形态由梭形、多角形变为椭圆形,胞浆丰富,细胞核和核仁清晰可见。阿辛蓝-PAS和Ⅱ型胶原染色阳性。结论:密度梯度离心与贴壁培养两种方法相结合可获得相对高纯度的MSCs,该细胞经诱导后可向软骨细胞分化。     

骨髓间充质干细胞全细胞抗原干预肺癌细胞系 A549移植瘤生长的实验研究

目的：观察骨髓间充质干细胞（MSCs）的全细胞抗原（WCAs）对人肺腺癌细胞株A549荷瘤的影响,并探讨肿瘤相关增殖抗原的改变揭示其可能的抑制机制。方法全骨髓贴壁法原代培养小鼠MSCs,取3-5代MSCs以15 Gy X线灭活获取WCAs,将BALB/c小鼠随机分成实验组和对照组,每组各24只。实验组皮下接种WCAs（1次/3d,共2周）,获得免疫接种小鼠模型,对照组皮下注射同体积的磷酸缓冲液。观察两组小鼠肿瘤生长情况,测量肿瘤直径、计算肿瘤体积,并于接种后第7（Day7）、30天（Day30）行Western blot及实时荧光定量逆转录聚合酶链反应检测增殖细胞核抗原（PCNA）及Ki-67因子的蛋白及mRNA水平。结果肺腺癌A549细胞皮下移植成功使小鼠荷瘤,实验组小鼠的肿瘤体积显著小于对照组（P〈0.05）;实验组PCNA蛋白水平显著低于对照组[Day7：（6.42±0.54）比（18.67±0.96）,P〈0.01;Day30：（2.12±0.14）比（4.32±0.25）,P〈0.05];PCNA mRNA水平低于对照组[Day7：（11.64±0.28）比（25.18±1.37）,P〈0.01;Day30：（2.11±0.18）比5.69±0.41）,P〈0.01];实验组Ki-67蛋白水平显著低于对照组[Day7：（1.57±0.51）比（4.84±0.23）,P〈0.05;Day30：（2.75±0.28）比（5.66±0.19）,P〈0.01];Ki-67 mRNA水平也明显下调[Day7：（2.12±0.43）比（5.94±1.03）,P〈0.01;Day30：（3.71±0.72）比（8.62±0.35）,P〈0.01]。结论采用MSCs获得全细胞抗原进行免疫应激可产生抑制肿瘤生长作用,其机制可能与及肿瘤增殖相关因子PCNA、Ki-67的下调有关,其内在的免疫分子机制有待深层次的探索。     

强力霉素对OA模型软骨中Ⅱ型胶原和MMP-13表达的影响

目的：通过观察强力霉素对兔膝关节制动骨关节炎模型软骨Ⅱ型胶原含量和基质金属蛋白酶-13表达的影响,探讨其对骨关节炎的治疗作用及其作用机制。方法：健康成年新西兰大白兔18只,随机分为正常组、对照组和给药组,每组各6只。对照组和治疗组兔左下肢以石膏固定于伸直位4周,然后治疗组每日给予口服强力霉素治疗。4周后同时处死,观察股骨内髁关节面的病理改变,并检测软骨Ⅱ型胶原含量和基质金属蛋白酶-13水平。结果：治疗组关节软骨增生性反应较对照组明显减轻。Mankin评分和Ⅱ型胶原含量增高（P〈0．01）,基质金属蛋白酶-13表达减少（P〈0．01）。治疗组与对照组和正常组三组之间相互比较均有显著统计学差异。结论：强力霉素可增高Ⅱ型胶原含量,改善软骨结构,其作用与强力霉素抑制软骨基质金属蛋白酶-13的表达有关。