人脐带间充质干细胞成骨分化在降钙素基因相关肽作用下的研究

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口腔颌面部软组织和骨组织不同程度的缺损,引起颌面部畸形,骨组织作为硬性固定结构,骨缺损的修复在颌面外科的临床工作中仍未解决,而骨组织工程是骨缺损修复最为完美的方法。人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,HUMSCs)作为组织工程中一员,是理想的种子细胞。文献证实[1, 2],成骨分化过程中可检测出 RUNX2 和 OSTERIX 等成骨转录因子表达,也证实细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)信号转导通路表达于成骨分化过程中。  实验证实,骨折愈合过程当中神经参与其中,外周感觉神经分泌相关神经肽干扰破骨细胞增值分化,从而促进骨损伤等的愈合。降钙素基因相关肽( Calcitonin gene-related peptide,CGRP)由37个氨基酸组成、感觉神经分泌的一种神经肽,是骨组织生长发育过程中神经纤维所表达的一种重要的神经肽[3]。  本课题组前期研究表明,CGRP 在骨组织的重建过程中通过促进成骨细胞的增值分化来达到骨重建的作用[3]。其中 HUMSCs 在成骨分化方面研究较少,本实验探究CGRP对HUMSCs成骨分化的分化机制。  本实验购置细胞株体外培养 HUMSCs ,我们通过不同浓度 CGRP 干预,检测HUMSCs 成骨细胞分化过程中的各项指标,并用统计学方法分析矿化结节数量及ERK、RUNX2、OSTERIX在基因及蛋白水平表达的影响,探究CGRP对HUMSCs分化的作用机制。  研究方法:  1.体外CBR-130406人脐带间充质干细胞MSC细胞和鉴定。  2. HUMSCs成骨分化鉴定:不含CGRP成骨分化诱导培养基培养HUMSCs并行茜素红染色在倒置显微镜下观察矿化结节形成计数并统计分析。  3. HUMSCs培养并加入含有CGRP成骨分化诱导培养基培养,采用含有0mol/L、10-9mol/L、10-8mol/L、10-7mol/L 浓度的 CGRP 成骨分化诱导培养基培养 HUMSCs,分别在第10天和14天时茜素红s染色,并行茜素红染色在倒置显微镜下观察矿化结节计数并统计分析。  4. 为了确认CGRP在HUMSCs成骨分化诱导培养基培养至镜下出现矿化结节后的成骨分化影响,更换为含有有CGRP成骨分化诱导培养基培养,RT-PCR检测ERK、RUNX2及OSTERIX在基因水平表达,Western blot检测p-ERK、RUNX2及OSTERIX在蛋白水平表达,茜素红染色矿化结节、计数并对所有结果统计分析。  实验结果:  1.成功体外培养HUMSCs,流式检测实验中培养的细胞高表达间充质干细胞表面相关抗原,如:CD73、CD90、CD105等,较少表达抗原,如:CD14、CD20、CD34、CD45等。  2. 体外培养HUMSCs,成骨分化诱导培养基培养,分别在第14天和24天行细胞固定并茜素红染色,镜下对矿化结节进行统计计数,茜素红s染色发现,随着时间延长,红色矿化结节数量明显增多(p<0.05)。  3. 不同浓度的CGRP作用下,倒置显微镜下计数统计分析得出:矿化结节数量与CGRP浓度递增和诱导天数的增加呈负相关。(p<0.05)。  4.确认出现矿化结节后,更换为不同浓度的CGRP,RT-PCR技术和Western blot技术检测结果显示:随着CGRP浓度的逐渐递增,结节形成数量减少、ERK、RUNX2及OSTERIX在基因水平表达降低、p-ERK、RUNX2及OSTERIX在蛋白表达水平降低。(P<0.05)  实验结论:  1. HUMSCs细胞株体外培养成功,并且表达间充质干细胞表面相关抗原。  2. HUMSCs细胞可成功诱导向成骨细胞分化,形成矿化结节,呈现时间相关性。  3. HUMSCs细胞向成骨细胞分化对不同浓度CGRP和不同时间节点存在相关性。
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