人肋软骨细胞体外培养中生长代谢及功能的变化

目的　通过检测体外培养的人肋软骨细胞老化过程中Ⅰ、Ⅱ型胶原和蛋白聚糖(aggrecan)的表达变化 ,为组织工程软骨构建的种子细胞选择适宜的回植时机。方法　取体外培养的P1 ～P5人肋软骨细胞 ,通过观察细胞形态 ,细胞增殖率 ,Alcianblue法定量检测每代Aggrecan中GAG含量 ,免疫组化蛋白水平观察Ⅰ、Ⅱ型胶原表达及RT PCR从mRNA水平分析Ⅰ、Ⅱ型胶原及Aggrecan基因表达量。结果　人肋软骨细胞从第 3代起逐渐向成纤维样细胞形态转换 ;每代软骨细胞Aggrecan中GAG含量随传代次数逐渐降低 ,第 3代后处于较低水平 ;Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达在蛋白水平及mRNA水平基本一致 ,第 2代以前Ⅱ型胶原表达较强 ,Ⅰ型胶原表达较弱 ,之后随传代Ⅱ型胶原表达减弱 ,Ⅰ型胶原表达逐渐增强 ;而Aggrecan在第 3代以前表达较高 ,从第 4代后明显下降。结论　人软骨细胞体外培养老化过程中综合细胞扩增及细胞功能因素 ,第 2代的软骨细胞 (体外扩增约 18 32 6倍 )可作为构建人组织工程软骨的种子细胞。     

血小板裂解液对人脐带间充质干细胞体外成软骨分化的影响

目的探讨血小板裂解液(platelet lysate,PL)在体外定向诱导人脐带间充质干细胞(human umbilical cord derived mesenchymal stem cells,hUCMSCs)分化成软骨细胞中的作用。方法取健康产妇自愿捐赠脐带,采用胶原酶消化法分离hUCMSCs,体外培养扩增,流式细胞仪进行细胞表型鉴定。根据加入诱导培养基成分不同将实验分为以下3组:A组为H-DMEM培养基、10%FBS及10%PL,B组为H-DMEM培养基、10%FBS、10 ng/mL TGF-β1、1×10-7 mol/L地塞米松、50μg/mL维生素C及1%胰岛素铁硒传递蛋白(insulin-transferrin-selenium,ITS),C组为H-DMEM培养基、10%FBS、10 ng/mL TGF-β1、1×10-7 mol/L地塞米松、50μg/mL维生素C、1%ITS及10%PL。诱导培养2周,甲苯胺蓝染色检测各组软骨细胞基质的分泌,免疫荧光检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达,半定量RT-PCR检测蛋白聚糖(Aggrecan)和Ⅱ型胶原表达。结果分离得到的hUCMSCs不表达造血细胞的表面标记CD45、CD34和HLA-DR,而表达黏附分子和MSCs表面标记CD44、CD105和CD146。甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原免疫荧光染色示C组呈阳性,B组呈弱阳性,而A组均呈阴性。半定量RT-PCR检测示Aggrecan和Ⅱ型胶原在B、C组中均有表达,A组中未见表达;C组Aggrecan mRNA和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于B组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论单纯10%PL不能诱导hUCMSCs成软骨分化,但它可当作成软骨诱导培养基的辅助添加剂,对hUCMSCs成软骨分化有明显促进作用,为构建组织工程软骨提供了新的可利用条件。     

瑞香素联合IGF-1对大鼠脂肪间充质干细胞成软骨分化的影响

目的初步研究瑞香素(dephnetin,DAP)联合IGF-1基因转染对大鼠脂肪间充质干细胞(adiposederived mesenchymal stem cells,ADSCs)成软骨分化的影响。方法采用酶消化法分离培养大鼠ADSCs。取第3代ADSCs以IGF-1基因转染作为实验组,未转染的ADSCs作为对照组。两组细胞分别用不同浓度DAP(0、30、60、90μg/mL)处理,培养72 h后采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)法检测细胞增殖活性;培养14 d分别采用实时荧光定量PCR和Western blot检测Ⅱ型胶原和蛋白聚糖(Aggrecan)mRNA和蛋白表达,并行甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色观察。结果 CCK-8法检测示,随DAP作用浓度增加,对照组和实验组细胞吸光度(A)值均逐渐增加(P0.05);相同DAP浓度下,实验组细胞A值显著高于对照组(P0.05)。实时荧光定量PCR和Western blot检测示,随DAP作用浓度增加,对照组细胞Ⅱ型胶原和Aggrecan的mRNA和蛋白相对表达量无明显变化,各浓度组间差异无统计学意义(P0.05);实验组细胞Ⅱ型胶原和Aggrecan的mRNA和蛋白相对表达量逐渐增加,其中60、90μg/mL DAP浓度组显著高于0μg/mL DAP浓度组(P0.05)。相同DAP浓度下,实验组细胞Ⅱ型胶原和Aggrecan的mRNA和蛋白相对表达量显著高于对照组(P0.05)。甲苯胺蓝染色示,随DAP作用浓度增加,对照组内和实验组内细胞着色无明显差异;相同DAP浓度下,实验组比对照组细胞着色略深。Ⅱ型胶原免疫组织化学染色示,随DAP作用浓度增加,对照组细胞的细胞质内着色无明显差异;实验组细胞的细胞质内着色逐渐加深,其中60、90μg/mL DAP浓度组明显深于0μg/mL DAP浓度组。相同DAP浓度下,实验组比对照组细胞着色明显加深。结论 DAP对大鼠ADSCs增殖有一定促进作用;单独使用DAP诱导大鼠ADSCs向软骨细胞分化作用极微弱,但DAP联合IGF-1基因转染有明显协同作用,促进ADSCs成软骨分化。     

釉基质蛋白对人皮肤成纤维细胞黏附、增殖及Ⅰ型胶原前mRNA合成影响的体外研究

目的 观察釉基质蛋白(enamel matrix proteins,EMPs)对体外培养的人正常皮肤成纤维细胞黏附、增殖及Ⅰ型胶原前mRNA合成的影响.方法 取自愿捐赠包皮环切术后包皮组织,采用组织块法培养人皮肤成纤维细胞,取第3～6代细胞进行实验.以终浓度为50、100、150、200 μg/mL的EMPs工作液预铺培养板.①细胞黏附实验:取细胞以1 × 106个/mL置于预铺EMPs的96孔培养板,每孔0.2 mL,作为实验组(A、B、C、D组).培养1.5、3.0和4.5 h后MTT比色法测定黏附细胞量.②细胞增殖实验:取细胞以5 × 104个/mL置于预铺EMPs的培养板,每孔0.2 mL,作为实验组(A1、B1、C1、D1组).于第2、4、6、8天以MTT比色法测定增殖细胞量.③细胞Ⅰ型胶原前mRNA合成实验:取细胞以1×106个/mL置于预铺EMPs培养板,每孔2 mL,作为实验组(A2、B2、C2、D2组).于培养第5天RT-PCR法测定Ⅰ型胶原前mRNA合成的量.以上实验均以相同浓度细胞悬液加入未预铺EMPs的板孔作为对照组,每组均3个复孔.结果 ①细胞黏附实验中,各时间点B、C、D组与A组及对照组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);A组与对照组间及B、C、D组间比较差异均无统计学意义(P＞005).②细胞增殖实验中,第2天各组间差异均无统计学意义(P＞0.05):第4、6天,B1、C1、D1组吸光度(A)值分别为0.598±0.020、0.582±0017、0.574±0.021及0.639±0.016、0.641±0.020、0.635±0.021,均高于对照组的0.548±0.021及0.605±0.019(P＜0.05);A1组A值分别为0.545±0.023及0.603±0.016,与对照组差异无统计学意义(P＞0.05).第8天,B1、C1组A值分别为0.629±0.012、0.631±0.014,高于对照组的0.606±0.031(P＜0.05),A1、D1组与对照组比较,差异无统计学意义(P＞005).③细胞Ⅰ型胶原前mRNA合成实验中,B2、C2、D2组Ⅰ型胶原前mRNA合成量高于对照组.结论 EMPs促进人正常皮肤成纤维细胞黏附、增殖及Ⅰ型胶原前mRNA合成,且EMPs在100μg/mL浓度时可发挥最大促进作用.     

胶原凝胶复合骨胶原基质(BCM)负载关节软骨细胞的实验研究

目的 探讨胶原凝胶包埋软骨细胞接种BCM支架的三维培养对软骨细胞生长及功能的影响.方法 将胶原凝胶包埋的关节软骨细胞接种BCM支架并在体外培养,应用倒置相差显微镜和扫描电镜观察软骨细胞的粘附、生长和增殖情况,培养14d,行苏木精-伊红、甲苯胺蓝染色观察软骨组织形成情况.结果 软骨细胞在支架上粘附、生长和增殖良好,体外培养14d能形成较成熟的软骨组织.结论 胶原凝胶复合BCM支架具有良好的细胞相容性,可作为负载生长因子的载体.     

细胞共培养法诱导兔脂肪来源干细胞向软骨细胞分化的实验研究

目的利用软骨细胞与脂肪来源干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)共培养,观察ADSCs是否能向软骨细胞定向分化。方法 4月龄健康新西兰大白兔8只,雌雄不限,体重2.2～2.7 kg,分离、培养兔软骨细胞和ADSCs,取第2代细胞用于实验。将实验分为两组,实验组各取将1 mL细胞密度为2×104个/mL的软骨细胞和ADSCs分别接种至Transwell小室6孔板上、下层共同培养,对照组单独培养ADSCs。倒置相差显微镜观察两组ADSCs形态变化;培养14 d后行甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,实时荧光定量PCR检测两组ADSCsⅡ型胶原、蛋白聚糖、SOX9 mRNA表达。结果倒置相差显微镜观察示,随培养时间延长,实验组ADSCs逐渐变为软骨样细胞形态,呈圆形;对照组ADSCs仍以梭形为主,呈束状或漩涡状生长。培养14 d,实验组甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色均为阳性;对照组均为阴性;实时荧光定量PCR检测示,实验组Ⅱ型胶原、蛋白聚糖、SOX9 mRNA相对表达量分别为1.43±0.07、2.13±0.08、1.08±0.08,显著高于对照组(0.04±0.03、0.13±0.04、0.10±0.02),差异均有统计学意义(P<0.05)。结论通过与软骨细胞共同培养,ADSCs可定向分化为软骨细胞。     

残耳软骨细胞诱导脂肪来源干细胞体外软骨形成实验研究

目的探讨残耳软骨细胞能否在体外模拟软骨诱导微环境,促进脂肪来源干细胞(adipose derived stemcells,ADSCs)向软骨分化并形成软骨样组织。方法取外耳再造术中废弃的先天性小耳畸形患者残耳软骨组织与皮下脂肪组织分离培养,分别收集第2代残耳软骨细胞与第3代ADSCs,以3∶7比例混合培养作为实验组(A组),单纯残耳软骨细胞和单纯ADSCs作为对照(分别为B组和C组)。取各组细胞1.0×106个离心培养获得细胞球后,体外培养28 d,大体观察各组细胞球取材时的外观变化,测量湿重;阿利辛蓝比色法检测糖胺多糖(glycosaminoglycan,GAG)含量;RT-PCR检测各组标本的Ⅱ型胶原、蛋白聚糖(Aggrecan)mRNA表达;并行HE、甲苯胺蓝、番红O组织学观察及Ⅱ型胶原免疫组织化学检测。结果体外培养28 d后,A、B组标本形成白色半透明圆盘状组织块,表面光滑,弹性可;C组标本组织块有明显收缩,呈黄色球状,无弹性。A、B组标本湿重及GAG含量显著高于C组(P<0.05);A、B组间差异无统计学意义(t=1.820 3,P=0.068 7;t=1.861 4,P=0.062 7)。RT-PCR检测示A、B组标本均可见Ⅱ型胶原与Aggrecan mRNA条带清晰表达,C组未见明显表达;A、B组Ⅱ型胶原与Aggrecan mRNA表达均显著高于C组(P<0.05),A、B组间差异无统计学意义(t=1.457 6,P=0.144 9;t=1.519 5,P=0.128 6)。组织学观察示:A组与B组细胞球标本形成了大量软骨陷窝样结构,细胞外基质均有不同程度染色;C组细胞球标本组织内主要为纤维性成分,未见软骨陷窝,细胞外基质染色阴性。A、B组可见在软骨陷窝周围有不同程度棕黄色沉淀即Ⅱ型胶原表达,C组未见明显表达;A、B组灰度值显著低于C组(P<0.01),A、B组间差异无统计学意义(t=1.661 5,P=0.097 0)。结论残耳软骨细胞可在体外独立模拟软骨诱导微环境,促进ADSCs软骨定向分化并形成软骨组织。     

阿仑膦酸钠对IL-1β体外诱导培养的大鼠膝关节软骨细胞影响的实验研究

目的二膦酸盐类药物可抑制骨重塑,通过观察阿仑膦酸钠(alendronate,ALN)对IL-1β体外诱导培养的大鼠膝关节软骨细胞的影响,探讨ALN治疗骨性关节炎(osteoarthritis,OA)的可行性。方法取15只1月龄SPF级SD大鼠(雌雄不限,体重100～150g)膝关节软骨,体外培养软骨细胞并传至第3代。倒置相差显微镜下观察细胞形态并进行鉴定。将第3代软骨细胞分为3组:空白对照组(A组)软骨细胞用常规DMEM完全培养液培养5d;IL-1β诱导组(B组)软骨细胞以10ng/mL重组人IL-1β培养2d后更换为常规DMEM完全培养液培养3d;IL-1β诱导后加ALN培养组(C组)软骨细胞以10ng/mL重组人IL-1β培养2d后更换为浓度为1×10-6mol/L的ALN培养3d。培养后取各组细胞进行免疫细胞化学染色及实时PCR检测,观察细胞中Ⅱ型胶原(collagen typeⅡ,ColⅡ)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase13,MMP-13)和β-连环蛋白(β-catenin)的表达水平。结果甲苯胺蓝染色示培养的细胞呈异染性,证实为软骨细胞。免疫细胞化学染色显示:A、B、C组ColⅡ表达积分吸光度(IA)值分别为15.3770±0.5718、5.4632±0.4504、10.2907±0.4992,C组高于B组,但低于A组,差异有统计学意义(P<0.05);MMP-13表达IA值分别为2.7775±0.1996、6.9981±0.3297、3.0686±0.2056,C组明显低于B组(P<0.05),但与A组比较差异无统计学意义(P>0.05);β-catenin表达IA值分别为4.3903±0.5519、11.7999±0.3487、6.6117±0.3818,C组低于B组,但高于A组,差异均有统计学意义(P<0.05)。实时PCR检测示,C组ColⅡmRNA表达高于B组,MMP-13及β-catenin的mRNA表达低于B组,比较差异均有统计学意义(P<0.05);ColⅡ和β-catenin mRNA表达高于A组,MMP-13mRNA表达低于A组,比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 ALN可能通过抑制IL-1β诱导的大鼠膝关节软骨细胞中ColⅡ的降解并下调MMP-13及β-catenin因子的表达,对软骨细胞具有一定的保护作用。     

低氧环境和生长分化因子-5联合诱导促进人骨髓基质干细胞分化成软骨细胞的研究

目的 探讨低氧环境下生长分化因子-5 (GDF-5)诱导人骨髓基质干细胞(hBMSCs)“自组装”形成工程化软骨的可行性和有效性。方法 分离培养hBMSCs,流式细胞学方法鉴定。将hBMSCs用含100 ng/mL GDF-5软骨诱导液(CM)分别在低氧（A组）和正常氧（B组）环境下诱导培养3周,RT-PCR检测Ⅱ型胶原和Aggrecan表达情况。将A、B两组hBMSCs消化后,按一定密度接种于2％琼脂糖包被的24孔板,在不同氧浓度下CM继续诱导3周,免疫组化法检测组织Ⅰ、Ⅱ型胶原表达,甲苯胺蓝染色检测葡萄糖胺聚糖(GAG)表达。结果 hBMSCs呈梭形漩涡状生长,高表达CD44、CD29,不表达CD45分子。诱导5d后A组细胞较B组明显增殖,诱导10dA组细胞体积较B组小。含GDF-5的CM诱导hBMSCs 3周后,Ⅱ型胶原和Aggrecan mRNA表达阳性,A组Ⅱ型胶原和Aggrecan表达量较B组均明显增加,差异有统计学意义(P＜0.05)。GDF-5诱导hBMSCs可“自组装”形成一定形状大小类软骨样组织,A组Ⅱ型胶原表达较B组增加,A组Ⅰ型胶原表达量下降,B组表达阳性;A组甲苯胺蓝染色异染加深。结论 低氧促进GDF-5诱导hBMSCs向软骨分化,低氧环境下GDF-5诱导软骨分化的hBMSCs“自组装”形成的工程化软骨更具有软骨表型。