关节软骨细胞复合胶原海绵异位构建组织工程化软骨组织的可能性

目的：观察兔关节软骨细胞与胶原海绵在体外复合培养以及体内植入后异位成软骨情况。方法：采用酶消化法分离、培养幼兔关节软骨细胞，取第三代细胞以3&;#215;10^7/ml密度均匀接种于胶原海绵中，分别通过倒置显向镜和扫描电镜观察软骨细胞在载体材料上生长增殖情况；将体外培养10d的软骨细胞／胶原海绵复合物植入裸鼠背部皮下，术后12周取材，进行大体观察和HE染色。结果：软骨细胞均匀分布于胶原海绵的孔壁和网眼内，并可分泌基质样物；复合培养物体内植入12周后可以形成新生透明软骨组织。结论：胶原海绵可以作为软骨细胞生长的支架载体，异位构建出组织工程化软骨组织。     

胶原海绵复合新生大鼠原代心肌细胞构建工程化心肌组织

目的:探索以胶原海绵为支架、新生大鼠原代心肌细胞为种子细胞,于体外构建工程化心肌组织的方法。方法:实验于2005-12/2006-11在解放军第四军医大学西京医院心内科实验室完成。Ⅰ型胶原海绵剪切成方形片状(2.0cm×1.4cm×0.2cm),经60Co照射消毒,于DMEM培养液中水化1h左右。另取1d龄SD大鼠心脏,剪成小碎块,然后用2.5g/L胰蛋白酶于37℃中消化,吸取上清至含胎牛血清的DMEM中,重复消化四五次,用差速贴壁法除去大部分成纤维细胞,将细胞沉淀用DMEM培养液以2×109L-1的密度悬浮备用。将上述的心肌细胞悬液1mL缓慢滴注于玻璃模型中的胶原海绵上,然后置于细胞培养中培养。肉眼及显微镜主要观察工程化心肌组织在培养期间的自发收缩情况,包括收缩的部位、强度、频率、一致性以及收缩随时间变化的情况。苏木精-伊红染色观察工程化心肌组织内胶原纤维的变化,细胞形态,胞核的形状及细胞之间的连接。免疫组织化学染色和透射电镜观察工程化心肌组织片的形态和功能。结果:①细胞接种于胶原海绵上1d后,细胞/胶原复合物的凝胶化过程基本完毕,体积保持恒定,维持至培养结束,第3天细胞/胶原复合物局部出现点片状自发收缩,第5天整个细胞/胶原复合物出现同步化自发收缩,收缩频率61～199次/min。2周后37.5%的工程化心肌组织的自发收缩活动减弱,但75%的工程化心肌组织的自发收缩活动持续至培养结束。②苏木精-伊红染色、免疫组织化学染色和透射电子显微镜显示,工程化心肌组织内细胞间连接广泛存在,细胞多呈纵向分布,胞核呈长圆形,胞浆内α-肌节肌动蛋白阳性,胞内肌原纤维排列整齐,可见到心肌特异性的肌小节结构和Z线,多数细胞具有分化的心肌细胞表型。结论:用新生大鼠原代心肌细胞为种子细胞、以Ⅰ型胶原海绵为支架材料,构建出的工程化心肌组织,于体外可长时间持续自发收缩,该细胞/胶原复合物的形态结构与生理功能均类似于成熟大鼠心肌组织。     

胶原／羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞构建组织工程软骨

背景：新型复合软骨组织工程支架克服了传统支架的诸多不足，如组织相容性差、生物力学性能不足、降解过快、材料单一、难与关节软骨的分层结构相匹配等，为软骨组织工程的发展提供新的途径。目的：观察具有柱状分层结构的胶原／羟基磷灰石复合支架对软骨细胞的吸附作用，以及对软骨细胞生物学性状的影响，评价其作为软骨组织工程支架的可行性与价值。设计：开放性实验。单位：中山大学附属第三医院骨科，华南理工大学材料学院。材料：实验于2004-06／11在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。选取2周龄普通级健康新西兰白兔1只，雄性，饲养环境温度20℃，湿度40％。方法：①在羟基磷灰石中加入少量的去离子水，分散后加入Ⅰ型胶原溶液搅拌复合，并按一定比例加入碳二亚氨，调配形成不同比例的胶原／羟基磷灰石复合物，并逐层加入模具，最上层采用纯胶原，底层为纯羟基磷灰石。将制备好的柱状分层的胶原／羟基磷灰石复合材料冷冻干燥后，经环氧乙烷气体消毒后备用。②体外培养幼兔关节软骨细胞并扩增，吸附于多孔胶原／羟基磷灰石复合支架上三维立体培养，通过相差倒置显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。主要观察指标：①胶原／羟基磷灰石多孔支架的形貌观察。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察。③胶原／羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察。结果：①胶原／羟基磷灰石多孔支架的形貌观察：胶原／羟基磷灰石为具有一定力学强度的柱状分层的三维多孔支架，最上层为纯胶原，底层为纯羟基磷灰石，中间为胶原与羟基磷灰石复合。扫描电镜可见支架内具有不规则的通孔结构，孔径较均匀，相互连通，平均孔径约为147μm。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察：刚分离的软骨细胞为球形，活细胞率达95％。24h后细胞开始贴壁，逐渐伸展为三角或多角形，内含分泌颗粒。细胞保持单层生长，传代后增殖速度加快，4d铺满培养瓶。随着传代次数的增加，增殖速度开始减慢，当传到第6代时，细胞分裂能力明显下降，细胞变形明显，体积变大，梭形为主，边沿模糊，折光性弱。表现出细胞老化和向成纤维细胞反分化的趋势。③胶原／羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察：多孔胶原／羟基磷灰石复合支架亲水性好，软骨细胞吸附于支架表面，增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部，在孔壁贴附良好，表型维持稳定，分泌胞外基质。结论：柱状分层结构的胶原／羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性，较单纯胶原力学性能更强，是比较理想的软骨组织工程支架材料。     

富血小板血浆复合软骨细胞构建可注射性组织工程化软骨

背景：富血小板血浆中含有大量的生长因子,因此其在骨再生、创伤愈合等方面得到了较多的应用,然而其在组织工程软骨的研究报道较少。 目的：观察富血小板血浆对软骨细胞增殖和分化的影响,以及富血小板血浆复合软骨细胞构建组织工程化软骨的可行性。 方法：检测兔全血、富血小板血浆及激活富血小板血浆中转化生长因子β、胰岛素样生长因子1、血小板源性生长因子BB及表皮生长因子的浓度。将兔软骨细胞在分别含10％,15％,20％,30％富血小板血浆的DMEM培养液中培养7d,CCK-8法检测细胞增殖,QT-PCR检测细胞内II型胶原、蛋白聚糖、Sox-9的表达。在兔皮下注射自体富血小板血浆与软骨细胞复合物,6周后取材进行组织学检测。结果与结论：富血小板血浆中各生长因子浓度高于全血（P〈0．05）,激活富血小板血浆中各生长因子浓度高于富血小板血浆（P〈0．05）。不同浓度富血小板血浆均能促进软骨细胞的增殖,且20％浓度内呈浓度依赖性。20％浓度组促II型胶原表达的能力强于其他浓度组（P〈0．05）,15％浓度组促Sox-9和蛋白聚糖表达的能力强于其他浓度组（P〈0．05）。富血小板血浆一软骨细胞复合物移植后,新生组织呈软骨样并有明显的软骨陷窝,细胞外富含软骨样基质,表明其作为可注射性支架用于软骨组织工程。     

胶原/羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞构建组织工程软骨

背景:新型复合软骨组织工程支架克服了传统支架的诸多不足,如组织相容性差、生物力学性能不足、降解过快、材料单一、难与关节软骨的分层结构相匹配等,为软骨组织工程的发展提供新的途径。目的:观察具有柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架对软骨细胞的吸附作用,以及对软骨细胞生物学性状的影响,评价其作为软骨组织工程支架的可行性与价值。设计:开放性实验。单位:中山大学附属第三医院骨科,华南理工大学材料学院。材料:实验于2004-06/11在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。选取2周龄普通级健康新西兰白兔1只,雄性,饲养环境温度20℃,湿度40%。方法:①在羟基磷灰石中加入少量的去离子水,分散后加入I型胶原溶液搅拌复合,并按一定比例加入碳二亚氨,调配形成不同比例的胶原/羟基磷灰石复合物,并逐层加入模具,最上层采用纯胶原,底层为纯羟基磷灰石。将制备好的柱状分层的胶原/羟基磷灰石复合材料冷冻干燥后,经环氧乙烷气体消毒后备用。②体外培养幼兔关节软骨细胞并扩增,吸附于多孔胶原/羟基磷灰石复合支架上三维立体培养,通过相差倒置显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。主要观察指标:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察。结果:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察:胶原/羟基磷灰石为具有一定力学强度的柱状分层的三维多孔支架,最上层为纯胶原,底层为纯羟基磷灰石,中间为胶原与羟基磷灰石复合。扫描电镜可见支架内具有不规则的通孔结构,孔径较均匀,相互连通,平均孔径约为147μm。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察:刚分离的软骨细胞为球形,活细胞率达95%。24h后细胞开始贴壁,逐渐伸展为三角或多角形,内含分泌颗粒。细胞保持单层生长,传代后增殖速度加快,4d铺满培养瓶。随着传代次数的增加,增殖速度开始减慢,当传到第6代时,细胞分裂能力明显下降,细胞变形明显,体积变大,梭形为主,边沿模糊,折光性弱,表现出细胞老化和向成纤维细胞反分化的趋势。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察:多孔胶原/羟基磷灰石复合支架亲水性好,软骨细胞吸附于支架表面,增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部,在孔壁贴附良好,表型维持稳定,分泌胞外基质。结论:柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性,较单纯胶原力学性能更强,是比较理想的软骨组织工程支架材料。     

Ⅱ型胶原海绵修复关节软骨缺损的动物实验

目的探讨Ⅱ型胶原海绵修复关节软骨缺损的效果。方法采用成年纯种新西兰兔24只,48侧膝关节,在股骨滑车面钻孔为直径5mm、深3mm的全层关节软骨缺损,左侧为A组,在缺损区内完全填充Ⅱ型胶原海绵,右侧为B组,缺损区空白对照。术后12周内,每双数周对缺损修复情况行大体形态和组织学观察。结果Ⅱ型胶原对关节软骨缺损的修复有明显的促进作用,修复结果接近正常软骨。结论自行研制的高纯度Ⅱ型胶原海绵组织相容性好,无明显毒副作用,对关节软骨缺损具有良好的修复作用。     

外源性软骨细胞在组织工程化软骨组织形成中的作用

目的：观察腺病毒介导的绿色荧光蛋白(green fluorescent protem，GFP)标记软骨组织工程种子细胞的可行性，探讨外源性软骨细胞在组织工程化软骨组织形成中的作用。方法：实验于2002-01／08在解放军第一军医大学实验室完成。腺病毒GFP表达载体以巨细胞病毒(CMV)为启动子转染体外培养软骨细胞作为种子细胞与poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)(PHBHH)复合后植入兔体内，术后一定时间取材，确定组织工程化组织的表型，观察GFP的表达。结果：以CMV为启动子的腺病毒GFP载体能有效转染体外培养软骨细胞，转染效率达53．66％。携带GFP的软骨细胞作为软骨组织工程种子细胞，6周和12周形成的组织工程化组织中检测到GFP表达，经苏木精一伊红染色、免疫组织化学检查和特殊染色确定获取的组织为软骨组织，且与未转染软骨细胞形成的组织工程化软骨组织形态学一致。结论：腺病毒介导的GFP能有效转染体外培养软骨细胞，外源性软骨细胞是体内组织工程化软骨组织形成的源细胞。     

外源性软骨细胞在组织工程化软骨组织形成中的作用

目的:观察腺病毒介导的绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)标记软骨组织工程种子细胞的可行性,探讨外源性软骨细胞在组织工程化软骨组织形成中的作用。方法:实验于2002-01/08在解放军第一军医大学实验室完成。腺病毒GFP表达载体以巨细胞病毒(CMV)为启动子转染体外培养软骨细胞作为种子细胞与poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)(PHBHH)复合后植入兔体内,术后一定时间取材,确定组织工程化组织的表型,观察GFP的表达。结果:以CMV为启动子的腺病毒GFP载体能有效转染体外培养软骨细胞,转染效率达53.66%。携带GFP的软骨细胞作为软骨组织工程种子细胞,6周和12周形成的组织工程化组织中检测到GFP表达,经苏木精-伊红染色、免疫组织化学检查和特殊染色确定获取的组织为软骨组织,且与未转染软骨细胞形成的组织工程化软骨组织形态学一致。结论:腺病毒介导的GFP能有效转染体外培养软骨细胞,外源性软骨细胞是体内组织工程化软骨组织形成的源细胞。     

深低温冻存软骨细胞构建组织工程化软骨

目的 :研究深低温冻存的软骨细胞作为种子细胞构建组织工程化软骨的能力。方法 :取 2周龄新西兰兔关节软骨细胞 ,经深低温冻存、复苏及体外培养 ,取第 3代对数生长期培养细胞 ,制成细胞悬液 ,调整其为 5× 10 7个 / ml左右 ,接种于 PGA三维支架材料上 ,复合物体外培养 1周 ,移植于裸鼠皮下 ,术后 12周取材 ,行大体及组织学观察。结果 :经深低温冻存的软骨细胞与新鲜的软骨细胞一样形成了预定形态的软骨结构 ,组织学观察有软骨生成及基质分泌 ,单纯PGA支架及单纯的细胞悬液无软骨组织生成。结论 :经深低温冻存的软骨细胞保持了分裂增殖及合成基质的能力 ,可用于组织工程构建组织工程化软骨     

组织工程化关节软骨的研究进展

关节软骨属于透明软骨,组织代谢活性较低,创伤及退变等所致的软骨损伤难以自我修复或以纤维软骨、纤维组织所填充替代。这种损伤可涉及全层关节软骨和软骨下骨,表现为关节的疼痛和功能障碍。两个半世纪以来,人们一直致力于探索修复软骨缺损的最佳途径和方法,其中包括软骨刨削、钻孔、微骨折术、软骨组织移植术等,这些治疗方法均存在不同程度的限制如:供体来源不足、免疫排斥、生成软骨不佳、远期效果不好等,远不能满足临床应用的需要。     

I、II型胶原蛋白对人软骨细胞生物学特性的影响

背景：实验证明胶原蛋白底物具有刺激成软骨的作用,但关于不同类型胶原蛋白刺激成软骨作用的能力仍存在争议。 目的：观察I、Ⅱ型胶原蛋白对体外培养人软骨细胞生物学特性的影响。 方法：将P3代人软骨细胞分别加入普通培养板、I型胶原蛋白包被培养板、Ⅱ型胶原蛋白包被培养板继续培养。培养10d内,MTT法绘制细胞生长曲线;培养28d后,采用ELISA法、聚合酶链反应、二甲基亚甲基蓝比色等方法检测3种培养板中软骨细胞分泌I胶原蛋白、Ⅱ型胶原蛋白及糖胺多糖的量。 结果与结论：Ⅱ型胶原蛋白包被培养板中软骨细胞数量最多,增殖速度为I型胶原蛋白包被培养板的2倍、普通培养板的5倍。Ⅱ型胶原蛋白包被培养板中软骨细胞分泌I型胶原蛋白最少,与普通培养板板检测结果差异有显著性意义（P〈0．01）,与I型胶原蛋白包被培养板检测结果差异无显著性意义;Ⅱ型胶原蛋白包被培养板中软骨细胞分泌Ⅱ型胶原蛋白、糖胺多糖最多,与其他两种培养板检测结果差异有显著性意义（P〈0．01）。表明胶原蛋白包被培养板培养软骨细胞优于普通培养板,其中Ⅱ型胶原蛋白包被培养板在培养软骨细胞时更能维持细胞形态,延长去分化现象出现的时间,更利于细胞再分化。     

低强度脉冲超声波对软骨细胞中金属蛋白酶-13与Ⅱ型胶原的影响

目的:研究低强度脉冲超声波(LIPUS)对体外培养软骨细胞中金属蛋白酶-13(MMP-13)与Ⅱ型胶原的影响。方法:选用6只1月龄的新西兰大白兔膝关节软骨进行体外培养,传至第二代,分为对照组与4个LIPUS辐射组,LI-PUS强度分别是20mW/cm2、30mW/cm2、40mW/cm2、50mW/cm2。每天辐射20min,连续10d,每天细胞计数;分别在第5天及第10天收集细胞,采用Western-blot技术、qRT-PCR技术检测软骨细胞中MMP-13、Ⅱ型胶原的含量,并分析两者之间的相关性。结果:①与对照组相比,各LIPUS辐射组软骨细胞数均明显增高(P<0.05),其中40mW/cm2组软骨细胞数最高,与其他各辐射组比较有显著性差异(P<0.05);②细胞培养5d和10d后,MMP-13含量均较第0天明显升高(P<0.05)。但各辐射组MMP-13含量均较其对照组显著降低(P<0.05);其中40mW/cm2组MMP-13含量最低(P<0.05);③细胞培养5d和10d后,Ⅱ型胶原表达量均较第0天明显降低(P<0.05)。但各辐射组Ⅱ型胶原表达量均较其对照组显著升高(P<0.05)。其中40mW/cm2组Ⅱ型胶原表达量最高(P<0.05);④MMP-13与Ⅱ型胶原含量呈负相关(r=-0.757,P<0.05)。结论:不同强度的LIPUS体外辐射可促进软骨细胞增殖,抑制MMP-13的表达,延缓II型胶原的降解。     

胶原蛋白海绵在乳腺癌改良根治术中的应用效果观察

目的探讨胶原蛋白海绵在乳腺癌改良根治术中应用的价值。方法将156例乳腺癌患者随机分成两组,对照组术后常规采取加压包扎持续负压引流,实验组则联合使用胶原蛋白海绵,分别观察两组置管时间、皮下积液和皮瓣坏死的发生率。结果实验组的置管时间(4.8±1.3)d明显短于对照组(6.3±2.7)d,有显著性差异(P<0.01),实验组皮下积液和皮瓣坏死的发生率分别为1.3%和2.6%,明显少于对照组的10.3%和11.5%,有显著性差异(P<0.05)。结论在乳腺癌改良根治术后引流管持续负压引流联合应用胶原蛋白海绵可缩短置管时间,减少皮下积液和皮瓣坏死的发生率。     

Wound healing action of nitric oxide‐releasing self‐expandable collagen sponge

Mounting evidence showing that local nitric oxide (NO) delivery may significantly improve the wound healing process has stimulated the development of wound dressings capable of releasing NO topically. Herein, we describe the preparation of a self‐expandable NO‐releasing hydrolyzed collagen sponge (CS), charged with the endogenously found NO donor, S‐nitrosoglutathione (GSNO). We show that cold pressed and GSNO‐charged CS (CS/GSNO) undergo self‐expansion to its original 3D shape upon water absorption to a swelling degree of 2,300 wt%, triggering the release of free NO. Topical application of compressed CS/GSNO on wounds in an animal model showed that exudate absorption by CS/GSNO leads to the release of higher NO doses during the inflammatory phase and progressively lower NO doses at later stages of the healing process. Moreover, treated animals showed significant increase in the mRNA expression levels of monocyte chemoattractant protein‐1 (MCP‐1), murine macrophage marker (F4/80), transforming growth factor beta (TGF‐β), stromal cell‐derived factor 1 (SDF‐1), insulin‐like growth factor‐1 (IGF‐1), nitric oxide synthase(iNOS), and matrix metalloproteinase(MMP‐9). Cluster differentiation 31 (CD31), vascular endothelial growth factor (VEGF), and F4/80 were measured on Days 7 and 12 by immunohistochemistry in the cicatricial tissue. These results indicate that the topical delivery of NO enhances the migration and infiltration of leucocytes, macrophages, and keratinocytes to the wounded tissue, as well as the neovascularization and collagen deposition, which are correlated with an accelerated wound closure. Thus, self‐expandable CS/GSNO may represent a novel biocompatible and active wound dress for the topical delivery of NO on wounds.     

Human chondroprogenitors in alginate–collagen hybrid scaffolds produce stable cartilage in vivo

The goal of this study was to evaluate human epiphyseal chondroprogenitor cells (ECPs) as a potential new cell source for cartilage regeneration. ECPs were compared to human bone marrow stromal cells (MSCs) and human adult articular chondrocytes (ACs) for their chondrogenic potential and phenotypic stability in vitro and in vivo. The cells were seeded in Optimaix‐3D scaffolds at 5 × 10⁴ cells/mm³ and gene expression, matrix production and mechanical properties were analysed up to 6 weeks. In vitro, ECPs synthesized consistently high collagen 2 and low collagen 10. AC‐seeded constructs exhibited high donor variability in GAG/DNA values as well as in collagen 2 staining, but showed low collagen 10 production. MSCs, on the other hand, expressed high levels of collagen 2 but also of collagens 1 and 10, and were therefore not considered further. In vivo, there was considerable loss of matrix proteins in ECPs compared to in vitro cultured samples. To overcome this, a second implantation study investigated the effect of mixing cells with alginate prior to seeding in the scaffold. ECPs in alginate maintained their cartilage matrix and resisted mineralization and vessel infiltration better 6 weeks after subcutaneous implantation, whereas ACs lost their chondrogenic matrix completely. This study shows the great potential of ECPs as an off‐the‐shelf, highly chondrogenic cell type that produces stable cartilage in vivo. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

京尼平苷干预体外培养大鼠软骨细胞Ⅱ型胶原蛋白的合成

背景：近年来的研究表明,中药栀子可能具有活化软骨细胞的功能,而京尼平苷是栀子中重要成分之一。目的：观察京尼平苷对体外培养大鼠膝关节软骨细胞Ⅱ型胶原蛋白合成的影响。方法：体外分离培养大鼠膝关节软骨细胞,分别应用25,50及100 mmol/L京尼平苷干预,并设置正常对照组。RT-PCR和Western blot法观察京尼平苷对各组细胞Ⅱ型胶原mRNA和蛋白表达的影响。结果与结论：RT-PCR和Western blot法检测结果显示,与正常对照组相比,25,50及100 mmol/L京尼平苷干预可以明显促进Ⅱ型胶原mRNA及蛋白的表达（P 〈0.01）。结果证实,京尼平苷可以促进大鼠膝关节软骨细胞Ⅱ型胶原蛋白的合成。     

胶原海绵促进人脐静脉血管内皮细胞生长的体外实验研究

目的探讨胶原海绵促进人脐静脉血管内皮细胞生长的疗效与机制。方法实验组在细胞培养孔中加入含8 U胶原酶的0.2 ml PBS 2 mm×2 mm×2 mm正方体胶原海绵;对照组仅加入含8 U胶原酶的0.2 ml无菌的PBS液体。培养24 h后测血管内皮细胞增殖(MTT实验)、迁移(划痕实验)、及免疫蛋白印迹检测血管生成素1(Ang1)、血管内皮生长因子(VEGF)与整合素(Integraαv)。结果细胞培养后24 h,实验组可以显著促进HUVEC的增殖,增殖率达86%;实验组血管内皮细胞细胞迁移加快,12 h细胞迁移完成,显著高于对照组(P0.01);实验组VEGF、Ang1及Integraαv蛋白表达明显高于控制组,其中以整合素аv蛋白表达增加尤为显著,增加了80%。结论胶原海绵促进血管内皮细胞增殖与迁移,其中促进迁移的作用较强,机制之一为提高了血管内皮细胞中VEGF、ANG1、Integraαv蛋白表达。     

Chondrogenic differentiation of human chondrocytes cultured in the absence of ascorbic acid

Bioreactor systems will likely play a key role in establishing regulatory compliant and cost‐effective production systems for manufacturing engineered tissue grafts for clinical applications. However, the automation of bioreactor systems could become considerably more complex and costly due to the requirements for additional storage and liquid handling technologies if unstable supplements are added to the culture medium. Ascorbic acid (AA) is a bioactive supplement that is commonly presumed to be essential for the generation of engineered cartilage tissues. However, AA can be rapidly oxidized and degraded. In this work, we addressed whether human nasal chondrocytes can redifferentiate, undergo chondrogenesis, and generate a cartilaginous extracellular matrix when cultured in the absence of AA. We found that when chondrocytes were cultured in 3D micromass pellets either with or without AA, there were no significant differences in their chondrogenic capacity in terms of gene expression or the amount of glycosaminoglycans. Moreover, 3D pellets cultured without AA contained abundant collagen Types II and I extracellular matrix. Although the amounts of Collagens II and I were significantly lower (34% and 50% lower) than in pellets cultured with AA, collagen fibers had similar thicknesses and distributions for both groups, as shown by scanning electron microscopy imaging. Despite the reduced amounts of collagen, if engineered cartilage grafts can be generated with sufficient properties that meet defined quality criteria without the use of unstable supplements such as AA, bioreactor automation requirements can be greatly simplified, thereby facilitating the development of more compact, user‐friendly, and cost‐effective bioreactor‐based manufacturing systems.     

Effect of chondroitin sulphate C on the in vitro and in vivo chondrogenesis of mesenchymal stem cells in crosslinked type II collagen scaffolds

This study evaluates the crosslinkage effect of chondroitin sulphate C (CSC) and type II collagen (COL II) on chondrogenesis of mesenchymal stem cells (MSCs) in vitro and in vivo. In the in vitro studies, our results show that the weight ratio CSC:COL II that reaches 1.2:100 (CSC_1.2/100–COL II scaffold) can provide an optimal microenvironment for MSC chondrogenesis. When MSCs are cultured in this CSC_1.2/100–COL II scaffold, the chondrogenic gene expression of cultured cells is upregulated, while the osteogenic gene expression of these is downregulated. In addition, MSCs cultivated in the CSC_1.2/100–COL II scaffold are found to express the highest glycosaminoglycans:DNA ratio as compared to those in scaffolds of other CSC:COL II ratios. Histological and immunohistological evidence also supports the result. In the in vivo study, our results show that MSCs cultivated in the CSC_1.2/100–COL II scaffold demonstrate a better repair ability on cartilage lesions than does the COL II scaffold. After 1 month in vivo, the injected MSCs in the CSC_1.2/100–COL II scaffold show lacuna structures and stimulate the formation of type II collagen at the defective sites. Six months after transplantation, the generated cells in the CSC_1.2/100–COL II group show higher gene expressions of type II collagen and aggrecan but lower gene expression of type I collagen at the defective sites than those in the COL II group. The results strongly suggest that CSC_1.2/100–COL II scaffold can serve as a potential candidate for cartilage repair and improve the chondrogenesis of MSCs in general. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

低强度脉冲超声介导威灵仙干预兔膝关节软骨细胞增殖及Ⅱ型胶原和转化生长因子β1的表达

背景：研究显示威灵仙可促进软骨细胞增殖,维持和促进软骨细胞合成蛋白多糖和Ⅱ型胶原;低强度脉冲超声能有效促进软骨细胞增殖、提高细胞膜的通透性,促进药物或基因的传递,从而提高药物的生物学效应。目的：观察低强度脉冲超声介导威灵仙对体外培养的兔膝关节软骨细胞增殖、Ⅱ型胶原及转化生长因子β1表达的影响,探讨低强度脉冲超声介导威灵仙在软骨损伤修复中的作用及机制。方法：体外分离培养兔膝关节软骨细胞,取处于对数生长期的2代细胞,随机分为4组：对照组,低强度脉冲超声组,威灵仙组,威灵仙＋低强度脉冲超声组,干预3 d后分别采用CCK-8比色法检测软骨细胞增殖情况,细胞化学染色法分析Ⅱ型胶原分泌情况及Western blot检测转化生长因子β1的表达情况。结果与结论：干预培养3 d后,与对照组比较,其他3组细胞数量均显著增加（P〈0.05）,威灵仙＋低强度脉冲超声组细胞数量最多;威灵仙＋低强度脉冲超声组软骨细胞Ⅱ型胶原表达面积、吸光度值均显著大于对照组（P〈0.05）,且其差值大于低强度脉冲超声组、威灵仙组与对照组差值之和;威灵仙＋低强度脉冲超声组转化生长因子β1表达水平显著,其相对灰度值显著高于其他各组（P〈0.05）。结果提示低强度脉冲超声、威灵仙均可促进体外培养兔膝关节软骨细胞增殖及Ⅱ型胶原、转化生长因子β1的分泌,二者联用具有一定的协同作用。