5'-氮杂胞苷对激素性股骨头坏死骨髓间充质干细胞分化作用的实验研究

[目的]探讨5'-氮杂胞苷(5'-Azacytidine,5'-Aza-dc)对激素性股骨头坏死患者骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,h MSCs)增殖能力的影响及其对成骨、成脂分化能力的作用。[方法]2012年8月~2013年4月,经患者知情同意和武汉协和医院伦理委员会审批后,选取22例激素性股骨头坏死患者和20例的股骨颈骨折患者,在严格无菌条件下抽取患者股骨骨髓,经密度梯度离心法体外分离、培养h MSCs,贴壁细胞传代,取第3代细胞实验,使用流式细胞仪进行细胞表面抗原标记物检测,确定最适5'-氮杂胞苷干预浓度后干预培养72 h,随后对三组h MSCs进行成骨、成脂分化诱导培养2周,接着对细胞进行碱性磷酸酶含量测定(alkaline phosphatase,ALP)、茜素红和油红O染色,分析实验结果。[结果]激素性股骨头坏死组h MSCs集落形成能力比正常对照组有显著下降(P<0.001)。使用15μmol/L 5'-Aza-dc干预培养后能在一定程度上促进激素性股骨头坏死组h MSCs增殖能力,且干预培养72 h的h MSCs在成脂分化诱导培养2周后,通过油红O染色发现其成脂分化能力接近正常对照组,而5'-Aza-dc干预培养72 h的h MSCs在成骨分化诱导培养2周后,根据碱性磷酸酶检测、茜素红染色发现其成骨分化潜能较干预前明显提高,并接近正常对照组水平。[结论]15μmol/L 5'-氮杂胞苷干预培养激素性骨坏死患者h MSCs,通过改变细胞成骨和成脂分化的平衡,能促进细胞的增殖能力,使成骨能力加强、成脂能力减弱。     

人骨髓间充质干细胞的生物学特性及成骨诱导分化的研究

[目的]探讨成人骨髓间充质干细胞分离、纯化、培养及鉴定的方法,观察其成骨分化过程中Runx2基因的动态表达以及生物学特性。[方法]取自人股骨近端骨髓标本,利用联合密度梯度离心和差异贴壁法分离骨髓间充质干细胞,体外扩增和传代培养,流式细胞仪检测细胞表面标记,诱导向成骨细胞分化,并采用RT-PCR和Western blot方法检测Runx2的动态表达。[结果]原代和传代细胞呈纺锤状外观,生长增殖能力良好,骨髓间充质干细胞的生长曲呈成"S"形,细胞表面标记物CD90阳性表达,CD34和CD45阴性表达。经定向诱导分化后,细胞分别呈现成骨细胞的表型特征,随着诱导时间的增加,Runx2的表达也明显增加,与对照组相比有统计学差异(P<0.05)。[结论]该方法能从人骨髓中高效分离和扩增MSCs,生物学性状稳定,具有成骨分化潜能,为骨组织工程提供理想的种子细胞,同时证实Runx2在成骨分化中起到重要的调控作用。     

ABCB1基因过甲基化修饰在激素性股骨头坏死中的作用

[目的]探讨ABCB1基因过甲基化修饰对激素性股骨头坏死(ONFH)骨髓间充质干细胞(MSCs)功能失调的影响。[方法]选取18例激素性股骨头坏死患者和18例的股骨颈骨折患者,无菌条件下抽取患者股骨骨髓,密度梯度离心法体外分离培养MSCs,取第三代细胞实验。实验分三组:ONFH组(骨坏死患者的MSCs)、5′-氮杂胞苷组(ONFH组的细胞经5′-氮杂胞苷干预72 h)、正常对照组(股骨颈骨折患者的MSCs)。分别检测3组细胞内活性氧(ROS)、线粒体膜电位(MMP)。提取全基因组DNA,亚硫酸氢盐测序(BSP)检测ABCB1基因启动子区的甲基化情况。[结果]与正常对照组相比,ONFH组MSCs增殖能力下降、ROS上升、MMP降低,差异有统计学意义(P0.05)。15μmol/L 5′-氮杂胞苷干预培养后能明显促进ONFH的MSCs增殖能力,降低ROS,提高细胞内的MMP,并且接近正常对照组水平,5′-氮杂胞苷组与ONFH组差异有统计学意义(P0.05)。亚硫酸氢盐测序结果显示:激素性股骨头坏死患者MSCs的ABCB1基因启动子甲基化程度明显高于对照组(P0.05),15μmol/L 5′-氮杂胞苷处理后甲基化程度接近正常对照组水平(P0.05)。[结论]激素性股骨头坏死骨髓间充质干细胞中存在ABCB1基因过甲基化修饰,并导致其功能失调。     

骨髓间充质干细胞分化为心肌细胞的实验研究

目的 探讨骨髓间充质干细胞(MsCs)定向分化为心肌细胞的可行性，建立一种以干细胞移植为主治疗心肌梗死的治疗策略。方法利用Percoll分离骨髓细胞培养获得MsCs；用5-氮杂胞苷(0．1、1、5、10、50和100μmol/L)定向诱导24h，分别在诱导培养的第14d和21d，检测细胞中的α-横纹肌肌动蛋白表达。将培养的MSCs，移植于急性梗死心肌组织内，4周后进行组织学和免疫组织化学染色，并用超声检测室壁运动和心功能改变。结果骨髓间充质干细胞经5-氮杂胞苷诱导，培养21d后，5和10μmol/L 5-氮杂胞苷诱导后的MSCs有一部分细胞表达α-横纹肌肌动蛋白，并一些细胞自发性跳动；细胞移植4周后，在缺血心肌有一部分MSCs与宿主心肌细胞形成连接并分化为具有典型的肌小节和表达α-横纹肌肌动蛋白阳性的心肌细胞。结论MsCs可以分化成心肌细胞。     

激素对人骨髓间充质干细胞神经肽受体mRNA表达的影响

目的 观察激素对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)内神经肽受体降钙素基因相关肽受体(CGRPR)、P物质受体(SPR)及过氧化物酶体增殖子活化受体γ(PPARγ)、成骨转录因子Runx2等基因表达的影响.方法 密度梯度离心联合贴壁分选法体外分离培养hBMSCs,流式细胞仪鉴定后传至第3代,随机分为两组,实验组细胞给予1 ×107 mol/L地塞米松干预9d,对照组正常培养.观察细胞形态、生长趋势,油红O染色脂肪细胞,实时定量-聚合酶链反应(RT-qPCR)分析mRNA表达的变化.结果 分离培养的贴壁细胞呈纤维状、漩涡样生长,CD29、CD44表达率为(91.4 ±0.7)％、(93.8±0.5)％,CD34表达率为(2.7±0.8)％.实验组细胞生长缓慢、出现大量肪细胞,对照组细胞增殖旺盛、未见脂肪细胞.RT-qPCR发现实验组CGRPR mRNA、SPR mRNA、Runx2 mRNA的表达显著降低,2△△Ct分别为0.10±0.03、0.16±0.04、0.23±0.05(P均＜0.01).实验组PPARγmRNA表达量2△△Ct是对照组的(5.08±3.37)倍,差异有统计学意义(P＜0.01).结论 激素能够诱导hBMSCs成脂分化,下调细胞中CGRPR mRNA、SPR mRNA、Runx2 mRNA表达,抑制细胞成骨分化与生长增殖,使骨修复能力不足,这可能与激素性骨坏死的发生机制有关.     

Wnt3 a信号分子对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化 过程中端粒酶活性的影响

目的探索Wnt3a信号分子对体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中端粒酶活性的影响。方法采用密度梯度离心联合贴壁筛选法分离培养SD大鼠股骨骨髓间充质干细胞。传代后通过形态学和流式细胞学检测细胞表面标志物CD29、CD44、CD45,筛选并鉴定细胞。采用成骨诱导培养基联合不同浓度的wnt3a(5 ng/mL、25 ng/mL、100 ng/mL)诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化,以碱性磷酸酶活性检测评价其成骨分化能力。通过TRAP-ELISA端粒酶活性检测法检测在不同浓度的wnt3a干预下诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中端粒酶活性的表达。结果骨髓间充质干细胞传至第3代后可获得均一性较高的细胞,流式细胞学检测细胞表面标志物CD29、CD44高表达,CD45低表达。成骨诱导培养基联合不同浓度的wnt3a诱导大鼠BMSCs 7 d后,碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP)活性检测结果:与普通成骨诱导培养基相比,含有5 ng/mL及25 ng/mL wnt3a的成骨诱导培养基可显著增加其碱性磷酸酶(ALP)活性(P0.05),而含有100 ng/mL wnt3a的成骨诱导培养基则明显抑制其碱性磷酸酶(ALP)活性(P0.05)。与普通成骨诱导培养基相比,联合诱导培养基诱导骨髓间充质干细胞成骨分化过程中,端粒酶活性的改变无明显的统计学差异。结论小剂量(5 ng/mL、25 ng/mL)的wnt3a分子能够促进体外培养的骨髓间充质干细胞成骨分化,而大剂量(100 ng/mL)的wnt3a分子则抑制其成骨分化。骨髓间充质干细胞具有较弱的端粒酶活性,成骨分化过程中其活性逐渐减弱,直至消失;wnt3a信号分子刺激并不能有效激活其端粒酶活性。     

DKK1在大鼠骨髓间充质干细胞成骨、成脂分化早期的差异性表达

目的：分析DKK1在大鼠骨髓间充质干细胞成脂、成骨分化早期的表达,探讨其调节机制。方法 Real－time PCR检测骨髓间充质干细胞在成脂、成骨诱导培养早期DKK1基因表达的水平;检测激素处理骨髓间充质干细胞DKK1基因的表达水平。结果成脂组与正常对照组,在成脂诱导6、12、24、48时DKK1基因表达水平较对照组增高,差异有统计学意义, P＜0．01。成骨组与正常对照组,0．5、6两个时间点DKK1基因表达量较对照组明显降低,差异有统计学意义,P＜0．05。骨髓间充质干细胞激素处理3、6、12、24时检测,结果显示激素作用下,骨髓间充质干细胞DKK1表达明显增加,差异有统计学意义,P＜0．05。结论 DKK1在骨髓间充质干细胞成脂、成骨分化早期可能起重要的调节作用,激素可能通过调节DKK1的表达而发挥调节成脂、成骨分化的作用。     

地塞米松干预人骨髓间充质干细胞分化的表观遗传学修饰

目的观察高浓度地塞米松(dexamethasone, Dex)作用于人骨髓间充质干细胞(human bone marrow mesenchymal stem cells, hBMSCs)的表观遗传修饰及对其分化作用的影响。方法①人骨髓间充质干细胞培养于ɑ-MEM完全培养基中,体外扩增,传至第4代,拍摄显微电镜图片评估细胞生长状态;②通过Real-time PCR检测经不同地塞米松浓度(1、10μmol/L)作用细胞3 d后Runx2、ALP、OPG、RANKL、Dnmt1(DNA methyltransferase 1)的mRNA表达;③Western-blot检测经1μmol/L浓度地塞米松作用的细胞7 d后Dnmt1、H3K4me3 (trimethylation of lysine 4 on histone H3)、H3K27me3(trimethylation of lysine27 on histone H3)蛋白表达;免疫荧光检测细胞核内H3K4me3、H3K27me3抗原-抗体复合物的表达;加予DNA甲基化抑制剂5-氮杂-2’-脱氧胞苷(5-Aza-2'-deoxycytidine, 5-aza-dC)干预,观察Runx2、OPG、RANKL、Col1a1、Dnmt1的mRNA表达,分析表观遗传相关基因在其中的作用。结果①Real-time PCR示高浓度(1、10μmol/L)地塞米松对骨髓间充质干细胞干预早期有促进其成骨分化的作用,Runx2、ALP、OPG、DNMT1基因表达增加;②Real-time PCR和Western-blot示中晚期1μmol/L地塞米松抑制间充质干细胞向成骨细胞分化;同时Dnmt1、H3K27me3蛋白表达增加,H3K4me3表达下降;免疫荧光检测示细胞核内H3K4me3、H3K27me3抗原-抗体复合物表达情况与Western-blot结果类似;③DNA甲基化抑制剂5-aza-dC可影响地塞米松对骨髓间充质干细胞的分化效应。结论地塞米松对骨髓间充质干细胞分化的效应具有双向性,与干预时间有关,表观遗传相关因子修饰也参与其作用的发生发展,这有助于从表观遗传学角度寻找治疗激素性骨质疏松的新方法。     

大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中降钙素基因相关肽受体的表达

[目的]探讨大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨细胞分化过程中降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)受体的表达变化。[方法]采用全骨髓法体外分离、培养大鼠骨髓间充质干细胞,分为诱导成骨组与未诱导组,在传代培养的不同时期(1、2、3周),采用免疫细胞化学、Western Blot对骨髓间充质干细胞的成骨诱导分化进行鉴定,采用RT-PCR、Western Blot检测各组细胞CGRP受体mRNA、蛋白的表达情况。[结果]RT-PCR结果显示同一时间点诱导组CGRP受体mRNA表达量高于未诱导组,诱导组CGRP受体mRNA表达以时间依赖性的方式不断增高;Western Blot结果显示同一时间点诱导组CGRP受体的蛋白水平高于未诱导组,诱导组CGRP受体蛋白水平以时间依赖性的方式增高。[结论]本实验从mRNA、蛋白水平证实大鼠骨髓间充质干细胞表达CGRP受体,随着成骨诱导的不断进行,CGRP的表达量随之上升。     

THSD4基因在小鼠间充质干细胞及MC3T3-E1细胞成骨分化中的作用

目的 探讨THSD4基因对小鼠间充质干细胞和MC3T3-E1细胞成骨分化的影响。方法 提取绝经后骨质疏松症患者的骨髓间充质干细胞进行基因测序分析,与骨关节炎患者的骨髓间充质干细胞进行比较,分析基因表达差异。通过提取不同分化阶段的小鼠骨髓间充质干细胞（M-BMSC）及MC3T3-E1细胞的mRNA来检测THSD4 基因以及成骨分化的标志性基因（ALP、Runx2、Osx）的表达水平。通过构建慢病毒表达载体来实现对M-BMSC及MC3T3-E1细胞中THSD4的敲减及过表达,并观察其对M-BMSC及MC3T3-E1细胞成骨分化能力的影响。结果 THSD4基因在绝经后骨质疏松症患者骨髓间充质干细胞中明显下调,且通过KEGG以及GO富集分析发现THSD4基因可能与PI3K-AKT信号通路及Wnt信号通路相关。随着成骨诱导分化时间的延长,THSD4 mRNA和成骨分化标志性基因（ALP、Runx2、Osx）mRNA在MC3T3-E1以及M-BMSC中表达量均逐渐增加。过表达THSD4可以增强MC3T3-E1细胞和M-BMSC的成骨分化能力,而敲减THSD4则减弱了MC3T3-E1细胞和M-BMSC的成骨分化能力。结论 THSD4基因在绝经后骨质疏松症患者骨髓间充质干细胞中明显下调,且THSD4基因可以增强MC3T3-E1细胞以及M-BMSC的成骨分化能力。     

胫骨干骨折的手术治疗对策

目的：明确不同固定器械在胫骨干不同骨折类型固定中的特点，以指导临床应用。方法：68例胫骨干骨折，行加压钢板螺钉、交锁髓内钉、单侧外固定架固定后，作临床疗效分析。结果：加压钢板固定组42例，感染5例，骨不连1例，平均愈合时间3．8个月；交锁髓内钉固定组13例，无感染及骨不连，平均愈合时间5．4个月；单侧外固定架组13例，骨不连1例，踝关节背伸受限3例，平均愈合时间4．5个月。结论：胫骨骨折交锁髓内钉固定并发症少，功能恢复好，适用范围广，但要注意及时进行动力加压。加压钢板及外固定架固定应选择各自的最佳适应证，以达到理想的疗效。     

膝关节后交叉韧带断裂治疗临床分析

目的 对35例膝关节后交叉韧带断裂治疗进行临床分析,重点探讨了有关交叉韧带断裂的治疗问题。方法 经明确诊断后,分析采用胫骨附着处撕脱骨折复位固定手术治疗26例、早期髌韧带中1／3移植重建3例、单纯长腿石膏固定6例。结果 本组病例全部进行随访,随访时间13个月－5年,胫骨附着处撕脱骨折复位固定及髋韧带中1／3移植重建29例为优良、单纯长腿石膏固定6例为差。结论 后交叉韧带断裂后应该及时给予手术修复;膝后外侧手术入路,操作简单,暴露充分;少于3个月的陈旧性病例仍适应手术治疗。