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目的:
BMP-7,VEGF作为骨组织工程中的生物活性因子有促进骨折愈合和骨生长的作用,而脂肪干细胞作为组织工程中的种子细胞能在特定的培养条件下分化成成骨细胞,为明确BMP-7,VEGF是否有促进脂肪干细胞向成骨细胞转化的能力,因此研究脂肪干细胞经低浓度BMP-7,VEGF短期诱导后分化为成骨细胞情况。
方法:
动物称重后,戊巴比妥钠过量麻醉处死,无菌条件下取出腹股沟处脂肪,尽量剔除软组织和小血管,PBS缓冲液冲洗3~5次,将脂肪组织剪成1立方毫米小块,含体积分数30%抗生素的DMEM浸泡30~50min,PBS缓冲液反复冲洗,再以质量浓度0.075%的Ⅰ型胶原酶37℃消化30min,等体积DMEM/体积分数10%的FBS中和,1000r/min离心10min弃上清,DMEM/体积分数10%的FBS重悬细胞,筛网过滤后离心,160mmol/LNH4CL裂解红细胞10min,离心弃上清,以1×106/ml密度接种至含基础培养基的培养瓶。基础培养基成分为:DMEM/体积分数10%的FBS.100U/ml青霉素,100U/ml链霉素。48h后换液,除去未贴壁细胞。细胞培养至第二代亚融合状时细胞铺板,免疫荧光鉴定脂肪干细胞表面标志物CD44,鉴定后的细胞随机分为4组:四组都加DMEM/10%FBS,0.1μmol/L地塞米松,50umol/L维生素C,10mmol/Lβ-甘油磷酸钠,100U/ml青霉素,100U/ml链霉素;在此基础上第一组加:BMP-7和VEGF(各5ng/ml);第二组加:BMP-7(10ng/ml);第三组加:VEGF(10ng/ml);另设置一空白组,加高糖DMEM。每3d更换培养基。至1,5,7,10,14天观察细胞生长及转化情况,检测MTT,成骨细胞计数。当四组诱导液诱导2周时分别进行碱性磷酸酶,免疫组化,及茜素红染色,检测ALP活性,Ⅰ型胶原灰度值。
结果:
初分离脂肪干细胞的细胞形态呈小圆形,直径5μm,色深,接种6h开始贴壁,部分细胞开始贴壁并开始伸出伪足,变为纺锤形或长梭形。24~48h细胞处于生长停滞期,48h细胞完全贴壁,开始伸展,多数呈成纤维细胞样梭形,有的呈三角形,细胞直径增加到20μm左右,呈集落样生长。48h后,细胞开始增殖,3~5d达到增殖高峰,呈集落样生长,在6~8d后达到80%左右融合。成骨细胞在生长过程中表现出均一的短梭形或三角形,培养一段时间后细胞呈铺路石样改变,经ALP染色胞质呈黑紫色,免疫组化染色胞质呈深黄色,形成的钙结节,经茜素红染色呈砖红色结节。第一组加:BMP-7和VEGF(各5ng/ml)经5天可诱导脂肪干细胞转化为成骨细胞,第二组加:BMP-7(10ng/ml)经7天可诱导脂肪干细胞转化为成骨细胞,第三组加:VEGF(10ng/ml)与第四组基础培养基10天可诱导脂肪干细胞转化为成骨细胞,而空白组则无成骨细胞出现,MTT,成骨细胞计数,ALP活性,Ⅰ型胶原灰度值四项指标均证实了成骨诱导能力:BMP-7+VEGF组>BMP-7组>VEGF组>空白组。
结论:
BMP-7联合VEGF有促进脂肪干细胞向成骨细胞转化的能力,并且脂肪干细胞向成骨细胞分化的过程中,BMP-7联合VEGF、促进脂肪干细胞向成骨细胞转化的能力强于单独使用BMP-7,VEGF或基础培养基。