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目的:
研究电针疏密波对体外培养的软骨细胞周期调控中G1/S检测点的影响,阐明电针疏密波的作用机制,为其应用于临床防治OA有效提供科学的依据。
方法:
1、4周龄SD大鼠42只,取膝关节的关节软骨,采用机械-Ⅱ型胶原酶消化,建立软骨细胞体外培养体系,甲苯胺蓝染色鉴定细胞。
2、第2代软骨细胞培养48h,用不含血清DMEM饥饿24h,达到G0期同步化,抽签法随机分为5组:常规培养,同时电针疏密波干预0min、15min、30min、60min、120min,2次/天(早晚七时开始),共2天。2天后,倒置显微镜观察软骨细胞的形态结构,MTT检测各组软骨细胞的增殖能力,根据结果可选出电针疏密波促进软骨细胞增殖的最佳时间。
3、第2代软骨细胞培养48h,用不含血清DMEM饥饿24h,达到G0期同步化,抽签法随机分为4组:正常组(常规培养48h)、实验1组(50 nmol/L Nocodazole+常规培养48h)、实验2组(电针疏密波干预+常规培养48h)、实验3组(50 nmol/L Nocodazole+电针疏密波干预+常规培养48h),干预后采用MTT检测软骨细胞的增殖能力,流式细胞仪检测软骨细胞周期分布,RT-PCR检测CyclinD1、CDK4、CDK6、Rb、P16mRNA表达,蛋白印迹法检测CyclinD1、CDK4、CDK6、pRb、P16蛋白表达水平。
结果:
1、成功建立了软骨细胞体外培养体系:体外分离培养的原代软骨细胞为圆球形,均匀悬浮于培养液中。静置24h后,大部分细胞开始贴壁,圆球形逐渐增大、伸展并形成伪足样的突起。培养3d,细胞分裂增殖加快,胞浆丰富,以圆形、多角形为主,胞核呈圆形、椭圆形为主,有1~3个核仁位于胞体中心。培养6d,细胞出现成簇生长现象,形态规则、边界清晰,以梭形、椭圆形为主。培养8d左右,细胞逐渐融合形成单层,细胞周围可见具有折光性的细胞外基质,呈不规则立体“铺路石”样。第2代软骨细胞培养2d,细胞生长良好、形态规则、大小均匀,分泌基质的能力较强,增殖速度高于其他代。
2、各组干预前软骨细胞活性无明显差异,进行电针疏密波干预后,干预60min的软骨细胞的OD值明显高于其他组,说明电针疏密波干预60min促进软骨细胞的增殖效果最佳。分组干预后,实验2组软骨细胞的OD值与正常组、实验1组、实验3组相比均有显著性差异(P<0.01);组内相比无显著性差异(P>0.05)。
3、流式细胞仪检测各组软骨细胞周期分布:各组软骨细胞饥饿24h可达到同步化,细胞周期分布无明显差异。各组干预后,软骨细胞G0/G1期,实验1组显著高于实验2组(P=0.000),实验2组、实验3组低于正常组(P=0.000,P=0.003);软骨细胞S期,实验1组显著低于正常组、实验2组、实验3组(P=0.000),实验2组显著高于正常组(P=0.000)、实验3组(P=0.001);软骨细胞G2/M期,实验1组显著高于正常组(P=0.000)、实验2组(P=0.002),实验2组高于正常组(P=0.002)。
4、RT-PCR测定干预后软骨细胞CyclinD1、CDK4、CDK6、Rb、P16mRNA表达:各组干预后,对于CyclinD1、CDK4、CDK6、RbmRNA的表达,实验2组优于其他组(P<0.05):而P16mRNA表达,实验2组低于其他组(P<0.05)。
5、Western Blot检测干预后软骨细胞CyclinD1、CDK4、CDK6、pRb、P16蛋白表达:各组干预后,软骨细胞均有CyclinD1、CDK4、CDK6、PRb、P16蛋白表达。实验2组CyclinD1、CDK4、CDK6、pRb蛋白的表达高于其他组(P<0.05);P16蛋白表达,实验2组低于其他组(P<0.05)。
结论:
1、在软骨细胞体外培养实验体系中,实验结果表明电针疏密波干预60min促进软骨细胞增殖的效果最佳。
2、通过G1/S检测点调控网络(P16-CyclinD1-CDK4/6-pRb途径)的各项基因和蛋白表达水平表明,电针疏密波可以促进软骨细胞顺利通过G1/S检测点并进入自主分裂程序,从而有效促进软骨细胞增殖。