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目的:本研究旨在体外分离培养和鉴定人脐带间充质干细胞(humanumbilical cord mesenchymal stem cells,HUCMSCs),初步鉴定UCMSCs的生物学特性;探讨人脐带间充质干细胞旁分泌物的收集方法;探讨人脐带间充质干细胞(HUCMSC)分泌物在体外对肝细胞再生、凋亡及其功能的影响。
方法:(1)无菌条件下收集剖宫产新生儿脐带,利用PBS冲洗脐动脉及脐静脉,将血液冲洗干净,将其剪碎至1mm3后,加入0.1%Ⅳ型胶原酶消化60分钟,然后加入0.25%胰酶消化30分钟,利用滤网过滤后收集细胞,DMEM(5%FBS)重悬细胞接种于培养瓶内进行原代培养,待细胞生长至80-90%融合后进行1:3传代培养,取传代培养细胞进行形态学观察、流式细胞仪检测、生长活性检测、细胞周期分析;(2)制备含UCMSC分泌物的MSC条件培养基(Conditioned medium,MSC-CM),将UCMSC培养至第五代,待细胞70%至80%融合时,充分洗涤培养瓶,倒入15mL,含有0.05%牛血清白蛋白的DMEM,24小时后收集此培养基,用3kDa的离心超滤管浓缩22倍,把浓缩后的培养基定义为100%浓度的MSC的条件培养基。2%MSC-CM(2%MSC-CM+98%肝细胞培养基),8%MSC-CM(8%MSC-CM+92%肝细胞培养基)。(3)采用低浓度胶原酶原位循环灌流法分离肝细胞,取SD大鼠,乙醚麻醉、肝素腹腔注射抗凝,无菌常温环境下固定于操作台,剪开肌层,门静脉插管,剪断下腔静脉,用D-Hanks液灌洗净血管内血液,更换0.1%Ⅳ型胶原酶,灌洗10-20分钟至肝质变软,压之凹陷不易恢复后,撕碎肝脏并祛除纤维结缔组织,制成混合细胞悬液,筛网过滤,500rpm离心,去上清,收集肝细胞,根据试验需求接种于相应培养基培养。0.4%台盼蓝染色判断肝细胞活性;实验分组:对照组、2%MSC-CM组和8%MSC-CM组。(4)MTT比色法观察不同浓度MSC-CM对正常肝细胞增殖的影响:肝细胞接种于基底膜基质铺底的96孔培养板,培养24小时后,移去含10%胎牛血清的肝细胞培养基,然后加入含0.4%胎牛血清的DMEM培养基继续培养24小时,使细胞同步化于G0期,移去培养液,加入含5%胎牛血清及含不同浓度MSC-CM的肝细胞培养液,继续培养24小时。MTT比色法检测肝细胞增殖情况。(5)不同浓度MSC-CM对正常肝细胞功能的影响:肝细胞接种于12孔培养板,加入不同浓度的MSC-CM,24小时后收集培养上清液,Albumin Assay Kit和Urea Assay Kit测定不同浓度MSC-CM组的肝细胞上清液中白蛋白、尿素的浓度。(6)诱导肝细胞凋亡、MSC-CM处理及肝细胞活性分析:肝细胞在基底膜基质预铺底的12孔板内常规培养5天后,在培养基内加放线菌素D(0.2μg/mL)1小时,然后加入肿瘤坏死因子α(30ng/mL),诱导肝细胞凋亡,与此同时2%MSC-CM组和8%MSC-CM组分别加入相应浓度的MSC-CM,培养8小时后观察肝细胞活性。
结果:(1)利用胶原酶及胰酶两步消化法能充分消化脐带,细胞易于获得,收集细胞后进行原代培养,24小时可观察到贴壁细胞,待生长至10天时可见细胞长满瓶底,进行传代培养,每周传代1次。观察细胞形态为长梭形,不规则形,细胞大小不一,类似成纤维细胞,呈漩涡样生长。取第5-9代细胞经流式细胞仪检测表达CD29、CD49、CD90、CD105、HLA-1,基本不表达造血细胞标志CD34、CD45,内皮细胞标志CD31。MTT实验显示细胞倍增时间为23h。细胞周期分析表明75%-85%细胞处于G0/G1。浓缩后的MSC-CM中含有高浓度的脐带间充质干细胞旁分泌物。(2)MTT法测定肝细胞增殖,与对照组比较,2%MSC-CM组吸光度(A)540nm值明显增加(P<0.01),而8%MSC-CM组与对照组相比,差异无统计学意义。测定2%MSC-CM组尿素和白蛋白的含量均高于其他两组(P<0.01),而对照组和8%MSC-CM组比较无统计学差异。细胞活性分析试剂盒检测,2%MSC-CM组肝细胞存活率增加(P<0.05),而8%MSC-CM组与对照组相比,差异无统计学意义。
结论:经酶消化法从脐带中获得的间充质干细胞,易于收集,体外增殖能力强,符合间充质干细胞基本的生物学特性,有望在干细胞的研究及临床应用方面发挥重要的作用。MSC分泌物易于收集,临床应用非常便利。低浓度的脐带间充质干细胞分泌物具有刺激正常肝细胞再生,抑制受损肝细胞凋亡,改善肝细胞功能等作用,为FHF的治疗提供了一种新思路。而高浓度的脐带间充质干细胞分泌物不具有上述作用,并不是间充质干细胞分泌物的浓度越高,其对肝细胞刺激再生、抑制凋亡的作用就越大。