连接蛋白N端肽对基于软骨干/前体细胞的软骨修复与再生的作用研究

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目的:关节软骨缺损和退行性变仍然是骨科医师所面临的重要挑战。存在于软骨细胞外基质中的连接蛋白N-端肽(LPP)可诱导类软骨细胞中聚集蛋白聚糖和II型胶原的合成。软骨干/前体细胞(CSPC)是一种存在于正常关节软骨内,具有干细胞活性的细胞亚群,在软骨退变和再生中发挥重要作用。LPP作为天然存在的生物活性分子,有可能参与软骨内源性修复并发挥积极作用。软骨组织工程为软骨再生提供了新的策略,LPP有望作为生物活性分子,促进基于CSPC这一种子细胞的软骨组织再生。我们假设,LPP可能影响CSPC的迁移、增殖、分化和软骨形成等生物学行为,从而对基于CSPC的软骨修复与再生发挥促进作用。方法:利用纤连蛋白差异黏附法从Sprague-Dawley大鼠膝关节透明软骨中分离CSPC,然后通过多系分化试验和表面标志物检测进行干细胞特性鉴定。我们评估了 LPP对CSPC的细胞活性,细胞增殖,迁移的影响,以及其对CSPC的趋化效应。之后在LPP作用下平面培养CSPC,评估软骨形成相关基因和蛋白质的表达水平。在TGF-β3或(和)LPP作用下进行CSPC的三维诱导培养,获得微球并进行组织学和免疫组织化学检测,综合评价软骨形成的效果。结果:我们成功分离出了关节软骨内的CSPC,所培养的CSPC符合干细胞鉴定标准;LPP刺激CSPC的增殖,加速了定向迁移。在LPP处理下,CSPC表现出更高的Sox-9表达,II型胶原和聚集蛋白聚糖的表达也增多。特别是在三维诱导培养中,LPP+TGF-β3处理组的微球显示出比TGF-β3组更明显的工程化软骨组织特征。结论:LPP能够促进CSPC的增殖,迁移和成软骨分化,可有效促进CSPC参与关节软骨内源性修复;另一方面,LPP提升了CSPC在体外形成工程化软骨组织的能力,可在软骨组织工程中发挥积极作用。连接蛋白N-端肽在基于软骨前体细胞的关节软骨修复与再生中具有良好的应用前景。
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