低氧预处理的BMSCs移植对超长宽比例随意型皮瓣成活率的影响

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目的:通过贴壁培养法获得纯化的后续实验用大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)。方法:用全骨髓贴壁培养法从SD大鼠骨髓中分离BMSCs,用含10%胎牛血清的低糖DMEM的SD大鼠BMSCs完全培养基培养、扩增;观察不同培养时间的细胞形态并通过MTT比色法绘制细胞生长曲线。应用流式细胞仪进行培养细胞表面分子标记(CD34,CD44,CD45,CD29)表达检测。同时进行BMSCs的诱导分化鉴定:应用成骨诱导分化完全培养基诱导BMSCs向成骨细胞分化,通过茜素红染色检测分化状况;应用成脂诱导完全培养基诱导BMSCs向脂肪细胞分化,通过油红O染色检测其分化状况。结果:接种48h便可见部分细胞贴壁牢固,4-5天时细胞开始融合生长。用倒置显微镜观察,发现细胞状态好,形态均一,为梭形,呈极性排列。细胞传代之后,经过短暂的悬浮然后贴壁,随后经过不大于一天的潜伏期,即进入大量分裂的指数生长期。在5天后细胞达到饱和密度后,停止生长,进入平台期。流式细胞仪进行细胞表面分子标记鉴定结果为:CD34(14.93%)与CD45(4.48%)阴性表达,CD29(99.88%)与CD44(99.98%)阳性表达。成骨诱导约7天后细胞呈多角形,胞质内细胞颗粒增多;13天,胞质内充满颗粒,细胞呈集落样生长,细胞间可见钙质沉积;17天,细胞结节中心的细胞逐渐融合失去细胞结构,钙结节形成明显,20天,经茜素红染色呈红色结节。成脂诱导72小时后,镜下观察可见细胞立体感增强,细胞内有小脂滴出现,约一周后脂滴数量增加并相互融合,细胞由长梭形变为圆形或多边形,油红0染色显示有大量脂质沉淀。结论:贴壁培养法有效地分离、培养出较为纯化的大鼠BMSCs,具有多向分化能力,可用于进一步研究。背景和目的:骨髓基质干细胞(BMSCs)的生理环境氧浓度低于常规培养用的20-21%,适度低氧浓度下,BMSCs表现出促进生长增殖,保持分化潜能的特性。低氧预适应:预先短时间非致死性重复缺血/缺氧后,机体组织细胞获得对随后长时间致死性缺血/缺氧损伤的高度耐受性。因此本研究目的在于了解低氧预处理后的BMSCs的生物学特性改变情况,为低氧预处理后的BMSCs体内移植治疗寻找体外依据。方法:将BMSCs传代接种后置于低氧培养箱内(1%02,5%CO2)低氧培养,通过MTT比色法绘制BMSCs的生长曲线,观察1%低氧对BMSCs增殖的影响。低氧(1%02)条件下48h作为BMSCs预处理条件进行细胞培养后,将低氧预处理的BMSCs(HpBMSCs)封闭于无血清的低糖DMEM中孵育,分别在12h,24h,36h,48h,60h,72h和84h时间点收集HpBMSCs,经胎盘蓝染色后采用细胞自动计数仪计数,记录细胞存活率。常氧培养的BMSCs(nBMSCs)同样封闭作为对照。流式细胞仪进行低氧预处理前后BMSCs表面分子标记鉴定,观察其干性变化。收集HpBMSCs进行HIF-1α、VEGF mRNA表达测定,收集细胞培养上清进行VEGF蛋白浓度测定,观察低氧预处理对低氧反应信号通路的影响。结果:在低氧(1%02,5%CO2)条件下培养的BMSCs较常氧(20%O2,5%CO2)条件下培养在贴壁后会经历一个相对较长时间的潜伏期,随后才进入指数生长期,1%氧浓度为非致死性的培养条件。封闭无血清条件下,两组细胞存活率均随着时间的推移而降低,而nBMSCs组下降更快。HpBMSCs的表面分子标记CD29(+),CD90(+),CD31(-),CD45(-)的表达并未与低氧预处理前有明显变化,未向血管内皮细胞分化。BMSCs在低氧预处理24h后,HIF-1a的蛋白表达及明显增多,48h时仍明显高表达,但与24h相比结果无明显差异。VEGF在BMSCs低氧预处理48h后,在转录及蛋白水平同样表达升高。结论:1%氧浓度能短暂抑制BMSCs的增殖,但不会产生致死性效应,可以作为低氧预处理的氧浓度。1%氧浓度预处理48h后,BMSCs的表型未发生明显变化,仍维持其干性。低氧预处理BMSCs能够提高其耐缺血/缺氧能力,这与低氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达增多、激活低氧反应信号转导通路相关。低氧处理后BMSCs的血管内皮生长因子(VEGF)转录、分泌增多,因此低氧预处理可能称为缺血性疾病的细胞移植治疗的有效调控策略。背景与目的:随意型皮瓣移植使用方便、灵活,是整形外科最为广泛应用的操作技术之一。因随意型皮瓣内没有轴心血管,血供不十分丰富,皮瓣的长宽之比受到限制。因为如果超出这个范围,皮瓣往往出现远端的部分缺血坏死。如采用可行的措施提高超长宽比例随意型皮瓣的远端的缺血耐受、成活能力,有效减少可能发生的缺血坏死,无疑将提高临床上超长宽比例皮瓣的成活率或挽救频临坏死的皮瓣,这将有利于进一步扩展随意型皮瓣在外科领域中的应用。研究发现BMSCs有改善组织缺血的作用,但亦存在移植后存活率低的的缺点,影响治疗效果。本研究旨在研究低氧预适应的BMSCs移植对超长宽比例随意皮瓣成活率的影响。方法:常氧下培养得到的BMSCs,部分细胞经1%02条件下培养48小时低氧预处理后进行体内移植,同时未预处理细胞及低糖DMEM培养基作为阴性和空白对照。30只制作背部超长宽比例随意皮瓣模型的大鼠随即分为3组:低氧预处理组、常氧培养细胞对照组和空白对照组,每组10只。将标记的细胞移植入大鼠背部随意皮瓣7天后,检测背部皮瓣成活面积,同时取材组织进行间充质细胞体内示踪、检测微血管密度和血管内皮生长因子的表达。结果:低氧预处理组的皮瓣成活率高于两个对照组(P<0.05)。低氧预处理组的微血管密度(36.20±8.19)高于细胞对照组(30.01±5.68)和空白对照组(17.60±4.19)(P<0.05)。低氧预处理组的血管内皮生长因子的表达量(300.05±50.41pg/μL)同样高于细胞对照组(240.55±33.64pg/μL)和空白对照组(191.65±32.58pg/μL)(P<0.05),而低氧预处理组的皮瓣内较细胞对照组可以见到更多的荧光标记。结论:低氧预适应的BMSCs移植能够通过提高细胞存活及增强血管生成来提高皮瓣成活率。低氧预处理是一种简单、有效的细胞移植调控策略。
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