軟骨細(xì)胞誘導(dǎo)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞軟骨形成及機(jī)制.pdf

1、近年來，軟骨組織工程的興起為軟骨組織缺損修復(fù)開辟了新的途徑。 然而，種子細(xì)胞來源不足嚴(yán)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(xì)胞(Bone marrow stromal cells, BMSCs)因其顯著優(yōu)點(diǎn)逐漸成為軟骨組織構(gòu)建的最佳種子細(xì)胞來源之一。但是，現(xiàn)有的誘導(dǎo)BMSCs軟骨分化的方法都還不能達(dá)到理想的誘導(dǎo)效果，極大限制了BMSCs 作為種子細(xì)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(jìn)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(dǎo)機(jī)制目前還不明確。軟骨細(xì)胞是關(guān)節(jié)微環(huán)境內(nèi)的主要細(xì)胞成分，揭示軟骨細(xì)胞的誘導(dǎo)作用和機(jī)制可以幫助我們闡明關(guān)節(jié)微環(huán)境的誘導(dǎo)機(jī)制。 本研究在前期實(shí)驗(yàn)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(shí)了軟骨細(xì)胞在體內(nèi)外非軟骨環(huán)境中誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化的作用，并深入探討了軟骨細(xì)胞提供微環(huán)境誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化的作用機(jī)制。 主要內(nèi)容

3、包括以下幾方面： 1．軟骨細(xì)胞在體內(nèi)非軟骨環(huán)境中誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化 方法:將軟骨細(xì)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(xì)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(biāo)記BMSCs，示蹤B

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

5、man dermal fibroblasts, hDFs)混合后接種于PGA/PLA 支架材料，觀察軟骨細(xì)胞在體外對(duì)其軟骨分化及軟骨形成的影響。 結(jié)果:GFP 標(biāo)記直接顯示BMSCs 分化為軟骨表型的細(xì)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(xì)胞分化為軟骨表型細(xì)胞。 小結(jié):軟骨細(xì)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(dǎo)為軟骨表型的細(xì)胞并形成軟

6、骨樣組織，具有高效的軟骨誘導(dǎo)作用。 3．軟骨細(xì)胞誘導(dǎo)機(jī)制的初步分析 方法:通過軟骨細(xì)胞-材料復(fù)合物與BMSC-材料復(fù)合物的隔離共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和軟骨細(xì)胞-材料復(fù)合物條件培養(yǎng)液誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，觀察在軟骨細(xì)胞分泌的可溶性因子的單獨(dú)誘導(dǎo)作用下BMSCs 的軟骨形成情況。并對(duì)可溶性因子進(jìn)行ELISA 檢測和蛋白質(zhì)組學(xué)分析。通過BMSCs 與經(jīng)多聚甲醛固定的軟骨細(xì)胞混合共培養(yǎng)，觀察細(xì)胞間直接物理接觸在誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化中的作用。

7、 結(jié)果:軟骨細(xì)胞分泌的可溶性因子能夠單獨(dú)誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化并形成軟骨組織。而軟骨細(xì)胞與BMSCs 的直接物理接觸不能單獨(dú)誘導(dǎo)BMSCs 軟骨分化。 小結(jié):軟骨細(xì)胞分泌的可溶性因子是軟骨細(xì)胞發(fā)揮誘導(dǎo)作用的重要機(jī)制之一。 綜上所述，本研究首次直接證實(shí)軟骨細(xì)胞是關(guān)節(jié)微環(huán)境發(fā)揮軟骨誘導(dǎo)作用的重要細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，其分泌的可溶性因子是其發(fā)揮軟骨誘導(dǎo)作用的重要機(jī)制。軟骨細(xì)胞誘導(dǎo)機(jī)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(dǎo)機(jī)制，從而