体外三维支架诱导脂肪干细胞向髓核样细胞的分化*

背景：髓核组织工程被认为是椎间盘退变修复的理想方法，种子细胞是髓核组织工程的关键因素，但髓核细胞来源有限。目的：探讨兔脂肪干细胞在体外三维支架诱导培养条件下能否向髓核样细胞分化。设计、时间及地点：细胞-支架学体外观察，于2008-07/12在解放军北京军区总医院全军骨科研究所完成。材料：清洁级3月龄日本大耳兔3只，由北京实验动物技术有限公司提供。医用级壳聚糖为浙江金壳生物化学公司产品。方法：无菌条件下切取兔皮下脂肪组织，胶原酶消化法分离培养兔脂肪干细胞。取传至第2代细胞制成细胞悬液50 μL(5×106个细胞)，与150 μL壳聚糖-藻酸盐复合物混合，置入12孔板，室温下20 min左右形成凝胶状。设立3组，对照组仅添加含体积分数为10%胎牛血清的DMEM高糖培养液2 mL；低氧诱导组、正常氧气诱导组均加入含牛血清白蛋白、转化生长因子β1、地塞米松、维生素C、BMP-7、1% ITS-plus、体积分数为10%胎牛血清的DMEM液，然后分别通气体积分数为2%的O2和20%的O2。各组置入37 ℃、体积分数为5%的CO2饱和湿度培养箱中培养21 d。主要观察指标：组织形态学观察，蛋白多糖水平，Ⅱ型胶原水平。结果：扫描电镜显示细胞在支架内正常黏附，细胞绒毛清晰可见，生长状态良好，番红O染色与阿利辛蓝染色均呈阳性，产生较多的蛋白多糖。随时间延长，对照组脂肪干细胞产生的蛋白多糖、Ⅱ型胶原水平均无明显变化；低氧诱导组、正常氧气诱导组脂肪干细胞产生的蛋白多糖、Ⅱ型胶原水平均显著增加，与对照组比较差异有显著性意义(P < 0.001，P < 0.05)；且低氧诱导组产生蛋白多糖、Ⅱ型胶原水平均多于正常氧气诱导组(P < 0.05，P < 0.01)。结论：在适当的诱导条件下，兔脂肪干细胞在壳聚糖-藻酸盐凝胶支架中可以向髓核样细胞分化，产生与髓核组织相同的细胞外基质，且低氧状态下诱导效果较好。关键词：脂肪干细胞；组织工程；壳聚糖-藻酸盐凝胶；髓核

Differentiation of adipose-derived stem cells towards nucleus pulposus-like cells induced by three-dimensional scaffold in vitro