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目的:研究低氧对TGF-β1诱导软骨细胞肥大化的影响,明确可维持软骨细胞表型的最佳氧气浓度,为构建具有正常功能的组织工程化软骨细胞的培养体系提供依据。方法:分离提取骨性关节炎、股骨颈骨折和股骨头坏死患者的关节软骨细胞,RT-q PCR检测不同疾病患者来源软骨细胞COL1A1、COL2A1、COL10A1、MMP-13、IHH和PTHr P基因的m RNA表达情况,通过免疫荧光染色检测软骨细胞内COLⅠ、COLⅡ和COLⅩ蛋白水平。利用甲苯胺蓝染色鉴定培养后的P0代软骨细胞表型。利用RT-q PCR比较P0-P3代软骨细胞COL1A1、COL2A1、COL10A1、MMP-13、IHH和PTHr P基因的m RNA表达水平。利用不同TGF-β1浓度(5ng/m L、15ng/m L)和氧气浓度(2%、20%)处理软骨细胞,检测COL1A1、COL2A1、COL10A1、MMP-13、IHH和PTHr P基因的m RNA表达情况及软骨细胞线粒体复合酶Ⅰ的活性。结果:与股骨颈骨折软骨细胞相比,骨性关节炎、股骨头坏死软骨细胞COL1A1表达水平分别提高(12.78±2.24)倍和(7.58±2.24)倍;COL2A1表达水平分别降低(0.594±0.05)倍和(0.316±0.01)倍;COL10A1表达水平分别提高(2.47±0.25)倍和(1.22±0.12)倍;MMP-13表达水平分别提高(3.287±1.12)倍和(5.517±1.05)倍;IHH表达水平分别提高(3.287±1.12)倍和(5.517±1.05)倍;PTHr P表达水平分别提高(2.532±0.25)倍和(2.378±0.20)倍,组间差异具有统计学意义。与OA患者软骨细胞相比,股骨颈骨折软骨细胞高表达COLⅡ蛋白,低表达COLⅠ和COLⅩ蛋白。与P0代软骨细胞相比,P1-P3代软骨细胞COL1A1表达水平变化分别为(1.34±0.114)倍、(0.434±0.103)倍和(0.371±0.112)倍;COL2A1表达水平变化分别为(3.813±2.51)倍、(101.136±10.51)倍和(12.13±4.21)倍;COL10A1表达水平变化分别为(0.884±0.125)倍、(16.16±6.13)倍和(3.574±1.51)倍;IHH表达水平变化分别为(81.39±8.02)倍、(145.63±13.95)倍和(10.40±4.15)倍;PTHr P表达水平变化分别为(0.895±0.15)倍、(7.31±3.11)倍和(3.61±2.51)倍;组间差异具有统计学意义。软骨细胞形态学表现:P0、P1代软骨细胞大多数为三角形,而P2、P3代软骨细胞大多数为多边角形并长出许多细胞伪足。与P2代软骨细胞相比,P1代的软骨细胞高表达COLⅡ蛋白,低表达COLⅠ和COLⅩ蛋白。与对照组(常氧)相比,常氧+TGF-β1(5ng/m L)组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(2.75±0.220)倍、(1.57±0.202)倍和(3.304±0.36)倍;而常氧+TGF-β1(15ng/m L)组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(2.88±0.214)倍、(1.49±0.215)倍和(4.98±0.65)倍;组间差异具有统计学意义。与常氧组相比,常氧+TGF-β1(5ng/m L)组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(2.75±0.220)倍、(1.57±0.202)倍和(3.304±0.36)倍;而低氧+TGF-β1(5ng/m L)组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(1.45±0.071)倍、(0.85±0.11)倍和(2.14±0.23)倍;组间差异具有统计学意义。与低氧0h组相比,低氧+TGF-β1(5ng/m L)6h组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(3.61±0.302)倍、(3.43±0.341)倍和(1.81±0.17)倍;低氧+TGF-β1(5ng/m L)12h组COL10A1、IHH、PTHr P表达水平分别为(1.60±0.21)倍、(1.20±0.12)倍和(2.34±0.22)倍;组间差异具有统计学意义。常氧组和常氧+TGF-β1(5ng/m L)组以及常氧+TGF-β1(15ng/m L)组线粒体消耗NADH的速率分别为(3.35±0.65)、(4.69±0.57)和(1.77±0.48);组间差异具有统计学意义。常氧组、低氧组、常氧+TGF-β1(5ng/m L)组以及低氧+TGF-β1(5ng/m L)组线粒体消耗NADH的速率分别为(3.35±0.65)、(3.70±0.71)、(4.69±0.57)和(8.01±0.88);组间差异具有统计学意义。低氧+TGF-β1(5ng/m L)0h组和低氧+TGF-β1(5ng/m L)6h组以及低氧12h+TGF-β1(5ng/m L)12h组线粒体消耗NADH的速率分别为(3.35±0.65)、(5.59±0.45)和(8.11±0.98);组间差异具有统计学意义。结论:1.软骨细胞(膝关节OA、股骨头坏死)发生肥大化和去分化。2.体外单层培养的P2代软骨细胞发生肥大化。3.低氧抑制TGF-β1对软骨细肥大化的诱导效应。4.低氧通过提高线粒体复合酶Ⅰ的活性,从而抑制软骨细胞肥大化。