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研究背景牵张成骨作为一项热门的内源性骨组织工程学,其生物学机制仍未被研究清楚。骨髓间充质细胞在牵张成骨过程中起着重要作用,是对应力最为敏感的应答细胞之一。目前尚未有骨膜蛋白在牵张成骨分化过程中表达及作用的研究报道。本研究拟分离并培养出小鼠骨髓间充质细胞,应用多单元细胞拉伸装置对其施加动态、大小不同的长轴形变量来刺激诱导成骨分化,检测该过程中成骨信号及骨膜蛋白的表达水平,并进一步给与外源性骨膜蛋白干预,探讨骨膜蛋白在小鼠骨髓间充质细胞牵张成骨分化过程中的作用。材料与方法1.小鼠骨髓间充质细胞的分离、培养及鉴定利用密度梯度离心法分离并培养小鼠骨髓间充质细胞,并根据细胞形态学、细胞分化后产生矿化结节及Ⅱ型胶原等对小鼠骨髓间充质细胞分化能力进行鉴定。2.骨膜蛋白在小鼠骨髓间充质细胞的牵张成骨分化过程中的表达应用多单元细胞拉伸装置,检测在5%(A组)、10%(B组)、15%(C组)形变量的动态牵张力作用下,小鼠骨髓间充质细胞中成骨信号及骨膜蛋白的表达水平。3.骨膜蛋白在小鼠骨髓间充质细胞的牵张成骨分化过程中的作用应用多单元细胞拉伸装置,使用15%形变量的牵张力,在0g/L(A组)、10g/L(B组)、20g/L(C组)浓度的外源性骨膜蛋白的干预下,检测小鼠骨髓间充质细胞中骨膜蛋白的表达水平及成骨信号的改变。结果1.小鼠骨髓间充质细胞的分离、培养及鉴定本研究利用密度梯度离心法在小鼠骨髓中成功分离并纯度较高的小鼠骨髓间充质细胞。第三代小鼠骨髓间充质细胞具有成骨及成软骨向分化能力,符合骨髓间充质细胞的性质。2.骨膜蛋白在小鼠骨髓间充质细胞的牵张成骨分化过程中的表达本研究中3组小鼠骨髓间充质细胞的计数(P>0.05)、形态及排列无明显差别。加力前3组小鼠骨髓间充质细胞的骨膜蛋白信号及成骨信号无统计学差异(P>0.05)。在加力结束后2h、12h,B组小鼠骨髓间充质细胞的骨膜蛋白信号及成骨信号均高于A组和C组,差别具有统计学意义(P<0.05)。3.骨膜蛋白在小鼠骨髓间充质细胞的牵张成骨分化过程中的作用本研究中,在15%形变量的牵张力下,予以外源性骨膜蛋白的干预,加力后C组小鼠骨髓间充质细胞的骨膜蛋白信号及成骨信号强于A组、B组(P<0.05)。结论1.不同形变量的牵张力能够促进骨髓间充质细胞分泌骨膜蛋白,其中10%形变量的动态牵张力不仅促进成骨的能力最强,同时促进骨髓间充质细胞分泌骨膜蛋白的能力也最强。2.在外源性骨膜蛋白干预下,细胞成骨能力具有明显提高,其中20g/L骨膜蛋白促进成骨能力最强,提示骨膜蛋白可以促进小鼠骨髓间充质细胞的牵张成骨分化。