CGF对共培养人骨髓间充质干细胞与人脐静脉内皮细胞促成骨成血管作用及相关机制研究

来源 :福建医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:otto0127
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目的:通过体外细胞共培养实验,研究浓缩生长因子(concentrated growth factors,CGF)对共培养人骨髓间充质干细胞(human bone marrow-derived mesenchymal stem cells,h BMSC)和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)增殖以及成骨成血管分化能力的影响,并对CGF促共培养细胞成骨作用的机制进行初步探索。方法:(1)抽取健康志愿者血液制备富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)、富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)、CGF,通过酶联免疫吸附实验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测不同富血小板衍生物中主要生长因子血小板源性生长因子-BB(platelet-derived growth factor-BB,PDGF-BB)、转化生长因子-β1(transforming growth factor beta 1,TGF-β1)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的浓度。(2)通过流式细胞术检测h BMSC表面特征性标志;在诱导h BMSC成骨、成脂分化后,通过染色检测其成骨、成脂分化能力。(3)利用流式细胞术检测2%、5%、10%、20%CGF对共培养h BMSC和HUVEC细胞增殖的影响。(4)利用碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色以及实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR)检测2%、5%、10%、20%CGF对直接共培养h BMSC和HUVEC成骨相关基因(ALP、OCN、COL-1、RUNX2),成血管相关基因(CD31、ANG2、v WF、KDR、VEGF)以及CX43基因的表达。并通过免疫荧光染色验证了h BMSC和HUVEC间连接蛋白43(connexin 43,CX43)的存在。(5)通过Transwell小室间接共培养h BMSC和HUVEC,分析直接、间接共培养条件下成骨以及CX43基因的差异。(6)使用TGF-β1通路抑制剂阻断TGF-β1信号通道,使用外源性重组TGF-β1生长因子作用于直接共培养h BMSC和HUVEC,利用q RT-PCR检测共培养h BMSC和HUVEC成骨分化程度,探索CGF中的TGF-β1在直接共培养h BMSC和HUVEC成骨分化中的作用。结果:(1)成功获得PRP、PRF、CGF。通过ELISA检测到CGF中含有更多的PDGF-BB、TGF-β1、VEGF。(2)所购h BMSC形态特征符合骨髓间充质干细胞形态特征,具有良好的成骨、成脂分化能力,流式细胞术检测到细胞表面CD44阳性、CD105阳性、CD45、CD31阴性,可用于后续实验。(3)hBMSC和HUVEC以1:2比例直接共培养时,细胞培养第7、10、14天两者细胞数量均大致一致。当h BMSC和HUVEC以1:2比例直接共培养第7天时,在不同浓度CGF作用下,h BMSC数量随CGF浓度增高而增多。在低于5%CGF浓度条件下,HUVEC数量随着CGF浓度的增加而增多,而相对于不含CGF直接共培养组中的HUVEC,高于5%CGF浓度条件下,HUVEC增殖水平随着CGF浓度的增加而降低。(4)在10%CGF作用下,直接共培养h BMSC和HUVEC的ALP染色最明显。10%CGF直接共培养组的成骨相关基因ALP、COL-1、RUNX2、OCN的表达以及CX43的表达均高于不含CGF的直接共培养组,差异具有统计学意义(P<0.05)。免疫荧光染色显示h BMSC间、HUVEC间以及h BMSC和HUVEC细胞间有CX43蛋白表达。不同浓度CGF直接共培养组的CD31、v WF、KDR的表达与不含CGF直接共培养组相比差异无统计学意义。(5)10%CGF直接共培养组和不含CGF直接共培养组的ALP表达均显著高于10%CGF间接共培养组和不含CGF的间接共培养组,差异具有统计学意义(P<0.05)。10%CGF直接共培养组和不含CGF直接共培养组的OPG、OCN以及CX43基因表达上调较10%CGF间接共培养组和不含CGF间接共培养组更为明显。无论直接共培养,还是间接共培养,相对于不含CGF组来说,10%CGF均能够促进ALP、OPG、OCN以及CX43基因表达的上调。10%CGF作用下的直接共培养组ALP、OPG、OCN以及CX43的表达最高。(6)使用TGF-β1抑制剂后,10%CGF直接共培养组的ALP、OPG、OCN以及CX43基因的表达均下调,且下调后的表达水平与无CGF作用的直接共培养组相近。含有外源性TGF-β1直接共培养组的ALP、OCN的表达高于10%CGF直接共培养组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:hBMSC与HUVEC直接共培养改变了CGF对单细胞培养的h BMSC和HUVEC细胞生物学行为的影响。10%CGF对与HUVEC直接共培养的h BMSC有着明显的促成骨分化作用。直接共培养h BMSC和HUVEC之间借由CX43蛋白构建的细胞间通讯可能是主要调控机制之一。CGF中主要生长因子TGF-β1可能通过细胞外旁分泌信号通道参与调控CGF对成骨的作用。
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