軟骨細胞誘導骨髓基質(zhì)干細胞軟骨形成及機制.pdf

1、近年來，軟骨組織工程的興起為軟骨組織缺損修復開辟了新的途徑。 然而，種子細胞來源不足嚴重限制了軟骨組織工程的發(fā)展及臨床應(yīng)用。 骨髓基質(zhì)干細胞(Bone marrow stromal cells, BMSCs)因其顯著優(yōu)點逐漸成為軟骨組織構(gòu)建的最佳種子細胞來源之一。但是，現(xiàn)有的誘導BMSCs軟骨分化的方法都還不能達到理想的誘導效果，極大限制了BMSCs 作為種子細胞構(gòu)建組織工程化軟骨應(yīng)用于臨床。 大量研究發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)微

2、環(huán)境能夠促進BMSCs 軟骨分化并形成軟骨組織。然而，關(guān)節(jié)微環(huán)境的軟骨誘導機制目前還不明確。軟骨細胞是關(guān)節(jié)微環(huán)境內(nèi)的主要細胞成分，揭示軟骨細胞的誘導作用和機制可以幫助我們闡明關(guān)節(jié)微環(huán)境的誘導機制。 本研究在前期實驗的基礎(chǔ)上，應(yīng)用組織工程技術(shù)建立了一系列體內(nèi)外共移植及共培養(yǎng)模型，充分證實了軟骨細胞在體內(nèi)外非軟骨環(huán)境中誘導BMSCs 軟骨分化的作用，并深入探討了軟骨細胞提供微環(huán)境誘導BMSCs 軟骨分化的作用機制。 主要內(nèi)容

3、包括以下幾方面： 1．軟骨細胞在體內(nèi)非軟骨環(huán)境中誘導BMSCs 軟骨分化 方法:將軟骨細胞與BMSCs 通過可注射性材料Pluronic 混合共移植或接種于聚羥基乙酸/ 聚乳酸（ Polyglycolic acid /Polylactic acid,PGA/PLA）材料植入裸鼠皮下，觀察混合細胞在皮下形成軟骨組織的情況。通過綠色熒光蛋白（Green fluorescent protein, GFP）標記BMSCs，示蹤B

4、MSCs 在混合細胞中的分布及分化情況。 結(jié)果:兩種情況下，植入的混合細胞都能夠在皮下形成較成熟的軟骨組織。GFP 標記直接顯示BMSCs 分化為軟骨表型的細胞，參與新生軟骨組織的形成。 小結(jié):軟骨細胞在體內(nèi)非軟骨環(huán)境中能夠誘導BMSCs 軟骨分化，是關(guān)節(jié)微環(huán)境誘導BMSCs 分化的重要組成因素。 2．軟骨細胞在體外環(huán)境中的軟骨誘導作用 方法:將軟骨細胞與BMSCs（GFP 標記）或人皮膚成纖維細胞(Hu

5、man dermal fibroblasts, hDFs)混合后接種于PGA/PLA 支架材料，觀察軟骨細胞在體外對其軟骨分化及軟骨形成的影響。 結(jié)果:GFP 標記直接顯示BMSCs 分化為軟骨表型的細胞并形成了軟骨樣組織；人核抗原免疫組化及軟骨特異性基質(zhì)染色顯示hDFs 中有少量細胞分化為軟骨表型細胞。 小結(jié):軟骨細胞能夠在體外模擬關(guān)節(jié)微環(huán)境，將BMSCs 及少量具有軟骨分化潛能的hDFs 誘導為軟骨表型的細胞并形成軟

6、骨樣組織，具有高效的軟骨誘導作用。 3．軟骨細胞誘導機制的初步分析 方法:通過軟骨細胞-材料復合物與BMSC-材料復合物的隔離共培養(yǎng)實驗和軟骨細胞-材料復合物條件培養(yǎng)液誘導實驗，觀察在軟骨細胞分泌的可溶性因子的單獨誘導作用下BMSCs 的軟骨形成情況。并對可溶性因子進行ELISA 檢測和蛋白質(zhì)組學分析。通過BMSCs 與經(jīng)多聚甲醛固定的軟骨細胞混合共培養(yǎng)，觀察細胞間直接物理接觸在誘導BMSCs 軟骨分化中的作用。

7、 結(jié)果:軟骨細胞分泌的可溶性因子能夠單獨誘導BMSCs 軟骨分化并形成軟骨組織。而軟骨細胞與BMSCs 的直接物理接觸不能單獨誘導BMSCs 軟骨分化。 小結(jié):軟骨細胞分泌的可溶性因子是軟骨細胞發(fā)揮誘導作用的重要機制之一。 綜上所述，本研究首次直接證實軟骨細胞是關(guān)節(jié)微環(huán)境發(fā)揮軟骨誘導作用的重要細胞學基礎(chǔ)，其分泌的可溶性因子是其發(fā)揮軟骨誘導作用的重要機制。軟骨細胞誘導機制的闡明幫助我們更清楚地了解關(guān)節(jié)微環(huán)境的誘導機制，從而