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骨骼肌损伤是运动医学中常见的损伤之一,问题是骨骼肌损伤后再生能力有限,结构及功能恢复常常不完全,愈合缓慢,并伴有一定程度的纤维化,易发生再损伤。研究发现,胰岛素样生长因子(IGF)是肌肉.再生过程中的重要因子,可促进体外培养的成肌细胞增殖和分化,局部注射外源性IGF—l可以加速损伤骨骼肌愈合。
在我们前期研究生的实验中,已经成功构建了携hlGF-1基因的真核高表达质粒pcDNA3.1-hlGF.1,并在体外转染C2C12成肌细胞,经检测发现体外培养4周后仍可有hlGF.1的表达,且具有良好的生物活性。随后,我们将携hlGF-1基因的成肌细胞植入损伤小鼠骨骼肌局部,发现可促进损伤后骨骼肌愈合标志产物MHC—IIb的mRNA及蛋白表达,并一定程度地抑制骨骼肌钎维化标志产物vimentin的mRNA及蛋白表达,从而促进骨骼肌愈合、抑制纤维化。
而携hlGF-1基因的成肌细胞在移植入小鼠体内后能否存活,骨骼肌损伤局部微环境是否影响转基因细胞的存活,转基因细胞在体存活寿命是否足以满足促进骨骼肌损伤的进程,是本研究拟解决的关键问题。鉴于已有研究证明外源性IGF一1可以促进内源性IGF-1的表达,我们假设转基因细胞的产物表达,同样可以促进鼠tGF-1的表达,进而从一个侧面阐述转基因细胞促进骨骼肌损伤愈合的作用机制。
本实验第一部分研究携hlGF一1基因的成肌细胞移植小鼠骨骼肌局部后的存活及转归、转基因细胞移植后的hlGF一1基因表达情况。将BrdU标记于移植前细胞,植入小鼠体内后,采用免疫组织化学方法证实移植细胞至少可存活30天。分别从mRNA水平和蛋白水平用实时荧光定量PCR方法和免疫组织化学方法证实hIGF.1在C3H小鼠中可长期稳定表达。
本实验第二部分研究携htGF-1基因的成肌细胞移植小鼠骨骼肌局部后对于内源性IGF-l表达的影响,来探讨携hlGF-1基因的成肌细胞促进骨骼肌损伤修复的机理。分别从mRNA水平和蛋白水平用实时荧光定量PCR方法和免疫组织化学方法证实hlGF-1基因的成肌细胞移植小鼠骨骼肌局部后可促进内源性鼠IGF-1因子的表达,从而进一步促进损伤骨骼肌的愈合。
第一部分
携人IGF一1基因的成肌细胞在小鼠体内存活及产物表达情况研究
目的:研究携hlGF一1基因的成肌细胞移植小鼠体内后的存活及转归,以及移植后hlGF—l基因的表达
方法:雄性C3H小鼠共80只(20—30g,7一11w)随机分为A组(正常小鼠转基因细胞移植组)、B组(正常小鼠空白成肌细胞移植组)、C组(受伤小鼠转基因细胞移植组)、D组(受伤小鼠空白成肌细胞移植组)四组,A、B两组分别于右侧腓肠肌中段注射转基因成肌细胞或空白成肌细胞,C、D两组以重力打击造成小鼠右侧腓肠肌中段顿挫伤,伤后第3天分别于致伤局部注射转基因成肌细胞或空白成肌细胞。注射细胞后2、5、10、20、30于各组由随:几抽取4只小鼠处死,取右侧腓肠肌中段进行检测,行BrdU免疫组化染色,检测外源细胞在体内的存活情况;A、B、C、D四组另行hlGF—I免疫组化染色及卜IGF—ImRNA荧光定量实时PCR,检测外源转基因细胞在体内表达hlGF一1情况。实验结果使用SPSS10.0统计软件进行统计学分析,以P<0.05为有统计学意义。
.结果:①各组小鼠均有BrdU免疫组化阳性染色;②A、C两组均有hlGF一1mRNA表达、hlGF—l免疫组化染色阳性,B、D两组未检则到hlGF-1mRNA表达、hlGF一1免疫组化染色阴性。
结论:携hlGF一1基因的成肌细胞移植入正常及钝挫伤的小鼠体内后,可存活一段时间,并能稳定地分泌hlGF一1因子。
第二部分
携人IGF一1基因的成肌细胞对损伤小鼠内源性mIGF一1表达的影响
目的:研究携人胰岛素样生长因子一1(humaninsulin一1ikegrowthfactor一1,hlGF一1)基因的成肌细胞移植损伤小鼠体内后,mlGF—lmRNA及mIGF—l因子的表达情况。
方法:雄性CsH小鼠(20—30g,7一11w)共72只,分为A组(转基因成肌细胞移植组)、B组(空白成肌细胞移植组)、C组(生理盐水对照组)3组,于右下肢腓肠肌内侧面中段实施钝性打击,打击伤后第3天分别于致伤部位注入l×106个转基因成肌细胞、等量的空白成肌细胞或lOOul生理盐水;打击伤后2、5、10、15、20、30天,于各组中随机抽取4只小鼠处死,取右侧腓肠肌中段进行检测,以实时荧光定量PCR和免疫组化染色检测小鼠mlGF一1的表达,4只小鼠做正常对照。统计学分析使用SPSS10.0统计软件,采取One—WayANOVA方法进行检验,P<0.05具有统计学意义。
结果:①各组小鼠体内均有mlGF一1mRNA的表达.m13F一1免疫组化染色阳性;⑦A组小鼠mIGF—lmRNA的表达和mlGF一1因子的分泌表达明显高于B、C组小鼠。
结论:携hlGF一1基因的成肌细胞移植入钝挫伤的小鼠体内后,可促进mlGF—lmRNA的表达和mlGF一1因子的分泌,进一步促进损伤骨骼肌的修复。