hBMP-7基因转染对原代培养兔髓核细胞生物学活性的影响*

摘要目的：探讨原代培养的兔髓核细胞转染腺病毒载体介导的人骨形态发生蛋白-7(hBMP-7)基因后对其生物学活性的影响。方 法：根据兔髓核细胞转染方式的不同,分为hBMP7 组、LacZ组、未转染组三组,hBMP7 组采用腺病毒载体介导的hBMP7 进行转 染,LacZ组转染LacZ基因,未转染组不转染任何基因。比较三组细胞增殖、硫酸糖胺多糖（GAG）产量、Ⅱ型胶原产量有无差异。 结果：处理方式和转染后时间对细胞增殖、GAG产量、Ⅱ型胶原产量有交互作用（P＜0.05）,hBMP7 组细胞增殖、GAG 产量、Ⅱ型 胶原产量高于LacZ 组、未转染组,差异有统计学意义（P＜0.05）,LacZ组和未转染组细胞增殖、GAG 产量、Ⅱ型胶原产量差异无 统计学意义（P＞0.05）。结论：hBMP-7 基因转染可提高髓核细胞增殖能力,促进其产生细胞外基质。     

大鼠髓核细胞原代培养及表型鉴定

目的:探讨Ⅱ型胶原酶联合透明质酸酶消化分离培养髓核细胞及免疫细胞化学表型鉴定的可行性。方法:无菌条件下分离SD大鼠凝胶状髓核,采用Ⅱ型胶原酶联合透明质酸酶消化分离髓核细胞并连续培养,倒置相差显微镜下观察,随后进行免疫细胞化学染色检测不同代次髓核细胞HIF-1、Ⅰ、Ⅱ型胶原、MMP2及蛋白聚糖的表达情况,并给予MTT法测定髓核细胞生长曲线。结果:Ⅱ型胶原酶联合透明质酸酶分离培养原代髓核细胞需要12 d左右贴壁,达95%融合需要34 d,而传代髓核细胞贴壁速率明显增快至10 h,且其倍增时间约为2.5 d;免疫细胞化学显示髓核细胞均表达HIF-1、Ⅰ、Ⅱ型胶原、MMP2和蛋白聚糖,且随着髓核细胞传代其HIF-1α、HIF-1β、Ⅰ型胶原及MMP2表达均增加,但Ⅱ型胶原表达降低,而蛋白聚糖表达无明显差异;MTT法显示随着髓核细胞传代其增殖有所减缓。结论:Ⅱ型胶原酶联合透明质酸酶可成功分离髓核细胞,提高培养效率,且HIF-1α、HIF-1β、Ⅰ、Ⅱ型胶原及MMP2可作为髓核细胞表型分子用于髓核细胞的鉴定。     

周期性机械应力对髓核细胞增殖和细胞外基质表达的影响

目的:探讨周期性机械应力对髓核细胞增殖和细胞外基质表达的影响。方法:对兔髓核细胞进行体外细胞培养,对细胞施加周期性机械应力(0.25Mpa,0.1Hz)。实验分为2组,不加压组和加压组,不加压组置于单纯旋转式生物反应器内,加压组每天置于周期性机械应力场内2小时。分别于3天,7天检测细胞数目以及聚集蛋白聚糖(aggrecan)和Ⅱ型胶原的基因表达。结果:髓核细胞的增殖和聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原基因的表达水平与周期性压力密切相关,在周期性机械应力刺激下髓核细胞增殖明显,细胞外基质的分泌增加,组织工程髓核细胞的活性显著提高。结论:周期性机械应力能够显著促进髓核细胞增殖,同时上调聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原的基因的表达。     

周期性机械应力对髓核细胞增殖和细胞外基质表达的影响

目的：探讨周期性机械应力对髓核细胞增殖和细胞外基质表达的影响。方法：对兔髓核细胞进行体外细胞培养,对细胞施加周期性机械应力（0.25Mpa,0.1Hz）。实验分为2组,不加压组和加压组,不加压组置于单纯旋转式生物反应器内,加压组每天置于周期性机械应力场内2小时。分别于3天,7天检测细胞数目以及聚集蛋白聚糖（aggrecan）和Ⅱ型胶原的基因表达。结果：髓核细胞的增殖和聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原基因的表达水平与周期性压力密切相关,在周期性机械应力刺激下髓核细胞增殖明显,细胞外基质的分泌增加,组织工程髓核细胞的活性显著提高。结论：周期性机械应力能够显著促进髓核细胞增殖,同时上调聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原的基因的表达。     

改良胶原酶消化法分离培养人原代髓核细胞

目的:优化人原代髓核细胞的体外分离培养方法,为椎间盘退变的防治研究提供种子细胞。方法:无菌环境中摘取人椎间盘髓核组织,采用多次胶原酶消化法分离提取原代人髓核细胞,置于5%CO2培养箱中37℃恒温培养,倒置相差显微镜中观察细胞形态,采用MTT法绘制细胞生长曲线,甲苯胺蓝染色法检测髓核细胞内蛋白多糖的表达情况,细胞免疫荧光染色法检测Ⅱ型胶原蛋白表达情况。结果:本研究中获得的细胞形态不规则,呈梭形或多角形,原代细胞48 h内贴壁,培养第8天左右细胞融合度可达90%,第三代细胞12 h内即可贴壁,生长至融合90%约需5d。甲苯胺蓝染色及细胞免疫荧光染色均阳性,提示所得细胞具有分泌蛋白多糖及Ⅱ型胶原蛋白的功能。结论:改良胶原酶消化法可获得大量纯净的人髓核细胞,提高培养效率,原代及传代细胞具备类软骨细胞表型,且活性及功能均较为稳定,可作为椎间盘组织工程研究的种子细胞。     

葡萄糖对体外培养椎间盘髓核细胞的影响

目的:探讨葡萄糖对体外培养髓核细胞的生物学特性的影响。方法:酶消化法分离培养正常椎间盘髓核细胞。对照组:DF12+20%FBS培养液(葡萄糖浓度1000mg/L)、无糖组:无糖DMEM+20%FBS(葡萄糖浓度0mg/L)培养液培养髓核细胞。HE染色观察细胞形态变化,计数板计数细胞总数,台盼蓝染色计算髓核细胞活性比率,流式细胞仪检测细胞凋亡率,Hoechst33258染色观察凋亡细胞核的变化。结果:两组培养液培养细胞形态大体正常,并无明显变化。对照组细胞总数明显多于无糖组。细胞活性率对照组也高于无糖组。Hoechst33258染色凋亡细胞,凋亡细胞核内可见致密的颗粒状和块状荧光,细胞核形态不规则,少数细胞核碎裂,部分细胞核呈月牙形。结论:葡萄糖对椎间盘髓核细胞的增殖及凋亡有显著的影响。     

人骨形态发生蛋白12对人骨肉瘤细胞的生物学作用

为研究人骨形态发生蛋白(human bone morphogenetic proteins,hBMP)12对人骨肉瘤细胞株MG63和U2OS的作用,分别用hBMP12重组腺病毒(AdBMP12)以及含重组hBMP12(recombinant hBMP12,rhBMP12)的条件培养液干预人骨肉瘤细胞MG63和U2OS,利用台盼蓝拒染法、TUNEL法、吖啶橙/溴乙啶(AO/EB)荧光双染法、Transwell小室和碱性磷酸酶活性测定法分别检测细胞增殖、凋亡、迁移以及成骨分化能力的变化.与相应对照组相比,AdBMP12和含rhBMP12的条件培养液的干预致两种骨肉瘤细胞株细胞存活率降低,并呈一定的时间依赖性;凋亡率均随时间延长而增加,并且两种检测方法的结果一致;不同时间点的细胞穿膜数均明显减低;碱性磷酸酶活性在干预3d后开始逐渐增加,至第9d仍可观测到.以上差异均有统计学意义(P<0.01).提示无论是以腺病毒介导基因转入还是重组蛋白直接作用方式,hBMP12都可以抑制人骨肉瘤细胞株MG63和U2OS的增殖和迁移,并诱导其凋亡和向成骨细胞分化.     

人骨形态蛋白-2对椎间盘细胞蛋白多糖和Ⅱ型胶原的影响

目的研究人骨形态蛋白(human bone morphogenetic protein-2,hBMP-2)对体外培养人腰椎间盘髓核细胞Ⅱ型胶原和aggrecan的影响。方法人退变髓核细胞体外分离培养,通过免疫组织化学鉴定椎间盘细胞。利用ELISA法检测对照组和不同剂量hBMP-2(10ng/ml和100ng/ml)组Ⅱ型胶原和aggrecan的表达水平。用RT-PCR检测细胞Ⅱ型胶原和aggrecan的mRNA表达水平。结果加入hBMP-2后Ⅱ型胶原和aggrecan表达增加,并存在剂量依赖关系(P<0.01)。在第6天RT-PCR结果显示hBMP-2组aggrecan和Ⅱ型胶原mRNA的表达高于对照组,并且随剂量增高aggrecan和Ⅱ型胶原mRNA的表达量逐渐增加。结论hBMP-2可促进体外培养人腰椎间盘细胞合成代谢,Ⅱ型胶原和aggrecan表达量增加,并存在剂量依赖关系,提示hBMP-2可能对退变椎间盘具有修复功能。     

人颈椎间盘髓核细胞的体外培养和鉴定

目的:建立人颈椎间盘髓核细胞体外培养体系,并对其细胞表型进行鉴定。方法:采用酶消化法分离人颈椎间盘髓核细胞,进行单层培养,倒置相差显微镜观察细胞生长和形态,流式细胞仪测定细胞周期和凋亡率,并行甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原及CK8免疫组化染色对其细胞表型进行鉴定。结果:原代髓核细胞凋亡率6.1±1.4%,S期细胞比例7.3±0.5%。贴壁后形态为多角形或短楔形,传代后生长加速。细胞呈甲苯胺蓝异染性;Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性;只有少量椭圆形大细胞CK8免疫组化染色阳性。结论:成功建立人颈椎间盘髓核细胞体外培养模型,并证实成年后髓核内仍有少量细胞保持脊索细胞表型。     

人颈椎间盘髓核细胞的体外培养和鉴定

目的：建立人颈椎间盘髓核细胞体外培养体系,并对其细胞表型进行鉴定。方法：采用酶消化法分离人颈椎间盘髓核细胞,进行单层培养,倒置相差显微镜观察细胞生长和形态,流式细胞仪测定细胞周期和凋亡率,并行甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原及CK8免疫组化染色对其细胞表型进行鉴定。结果：原代髓核细胞凋亡率6.1±1.4%,S期细胞比例7.3±0.5%。贴壁后形态为多角形或短楔形,传代后生长加速。细胞呈甲苯胺蓝异染性;Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性;只有少量椭圆形大细胞CK8免疫组化染色阳性。结论：成功建立人颈椎间盘髓核细胞体外培养模型,并证实成年后髓核内仍有少量细胞保持脊索细胞表型。     

CCR5基因转染对骨髓源神经干细胞生物学行为的影响

骨髓源神经千细胞（bonemarrow—derived neural stem cells,BM—NSCs）具有自我更新和分化为神经元与神经胶质细胞的潜能,可用于修复治疗多种神经系统退变与损伤性疾病。但由于其表面缺乏趋化因子受体,移植后向中枢病变部位迁移的速度较慢,疗效欠佳。该研究构建了趋化因子受体CCR5基因,并转染BM—NSCs,用免疫荧光细胞化学法、流式细胞胞仪法及Boyden小室细胞趋化实验,体外研究了CCR5高表达对BM-NSCs增殖、分化与迁移能力的影响。结果表明,CCR5高表达能显著增强BM．NSCs~O趋化能力,而不影响其自我更新和分化为神经元与神经胶质细胞的能力,说明其植入体内后可保持细胞替代与神经修复作用,并能快速大量迁移到病灶部位,显著增强疗效。     

miR-155对人椎间盘退变髓核细胞凋亡的作用及机制研究

目的:探讨mi R-155对人椎间盘退变髓核细胞凋亡的影响及其作用机制。方法:首先构建慢病毒表达载体,在293T细胞中获得重组慢病毒,然后感染椎间盘退变髓核细胞得到稳定过表达细胞系,同时设置空载体和空白细胞组对照。用荧光显微镜观察慢病毒载体的标签蛋白GFP的表达,分别提取三组细胞总RNA,采用RT-q PCR方法检测mi R-155的表达;通过流式细胞术检测细胞凋亡,Western-Blot检测细胞中凋亡相关蛋白FADD、Caspase-3、Bcl-2及Bax的表达,JC-1试剂盒检测细胞线粒体膜电位的变化情况。结果:在荧光显微镜下,经慢病毒感染的过表达细胞系和空载体细胞系均出现绿色荧光,而空白细胞组未见绿色荧光;RT-qPCR结果显示构建的稳定过表达细胞系(GV369-miR-155-NP)中mi R-155的表达水平较高,且与空载体细胞系及空白细胞对照组均呈显著性差异(P0.05);与空载体组(GV369-NP)及空白细胞对照组相比,过表达组(GV369-miR-155-NP)细胞凋亡率显著降低(P0.05),FADD、Caspase-3、Bax的表达水平均明显下降,而Bcl-2表达水平显著增加(P0.05)。结论:mi R-155可能通过靶向结合Caspase-3和FADD阻止FasL-Fas途径或通过线粒体途径抑制人椎间盘退变髓核细胞凋亡。     

过表达MicroRNA-21通过PTEN/PI3K/AKT信号通路调控人退变髓核细胞自噬的研究

目的:探讨过表达mi R-21通过PTEN/PI3K/AKT通路对人退变髓核细胞自噬的影响。方法:构建稳定过表达mi R-21 mimic人退变髓核细胞,转染无意义序列作为mi R-21 mimic control组,采用RT-qPCR检测转染效率;利用MDC荧光染色法观察细胞自噬泡;Western-Blot检测细胞自噬相关蛋白LC3和P62的表达以及PTEN/PI3K/AKT信号通路中关键蛋白PTEN、PI3K及AKT的表达水平。结果:RT-qPCR结果表明mi R-21 mimic转染成功且效率较高,与mi R-21 mimic control组及空白细胞对照组相比,差异显著(P0.05)。荧光显微镜观察MDC染色情况,mi R-21 mimic组的细胞中几乎没有发现自噬体,而mi R-21 mimic control组以及空白对照组细胞中自噬体均较多,与前者相比差异均明显,具有统计学意义(P0.05)。mi R-21 mimic组细胞中LC3-II/LC3-I表达量的比值均显著低于mi R-21 mimic control组及空白对照组细胞(P0.05);而P62在mi R-21 mimic组细胞中表达量显著高于mi R-21 mimic control组及空白细胞对照组,具有统计学意义(P0.05)。mi R-21 mimic组中PTEN蛋白的表达水平较低,与另外两组相比具有统计学意义(P0.05);磷酸化的PI3K(p-PI3K)和AKT(p-Akt)在mi R-21 mimic组中均明显高于mi R-21 mimic control组和空白细胞对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。结论:mi R-21可以通过靶向沉默PTEN,促进PI3K和AKT发生磷酸化,进而使PTEN/PI3K/AKT信号通路被激活,最终抑制人椎间盘退变髓核细胞的自噬。     

人骨形态发生蛋白7在中国仓鼠卵巢细胞中的表达研究

目的:构建重组人骨形态发生蛋白-7(rhBMP7)表达质粒,并研究其在中国仓鼠卵巢细胞中的表达。方法:将hBMP7重组表达质粒电转到中国仓鼠卵巢细胞(CHO)中,并用DOT-BLOT和ELISA方法分析检测rhBMP7在重组CHO细胞中的表达。结果:hBMP7 cDNA整合到CHO细胞基因组中并被转录。点杂交和ELISA检测证实rhBMP7在CHO细胞中得到表达。结论:hBMP7成功在CHO表达系统中得到表达。     

hBMP－2cDNA在COS细胞和小鼠肌肉中的表达

研究了骨形态发生蛋白ＢＭＰ－２ｃＤＮＡ在ＣＯＳ细胞和小鼠肌肉中的表达的情况,从ｐＳＰＳ６５ＢＭＰ－２质粒中回收ＢＭＰ－２ｃＤＮＡ,删除５＇端的非翻译序列,插入ｐＳＶＬ载体中,构建了含有ＢＭＰ－２全长编码序列的重组表达质粒ｐＳＶＬＢＭＰ－２。将表达质粒导入ＣＯＳ－７细胞中,细胞ＲＮＡ点杂交结果表明,转染ＢＭＰ－２基因的细胞内ＢＭＰ－２的ｍＲＮＡ水平明显升高;细胞培养上清的ＥＬＩＳＡ显示,转染ＢＭＰ－２ｃＤＮＡ后,细胞分泌产生的ＢＭＰ－２显著增加。小鼠实验发现,在肌肉内用注射法导入ＢＭＰ－２重组质粒后,局部组织内ＢＭＰ－２的ｍＲＮＡ转录水平也明显提高。     

Bone morphogenetic protein (BMP)-7 but not BMP-2 and BMP-4 improves maintenance of primitive peripheral blood-derived hematopoietic progenitor cells (HPC) cultured in serum-free medium supplemented with early acting cytokines

BMPs regulate the developmental program of hematopoiesis. We demonstrate an increased expression of the BMP receptors Ia and II on cultured CD34⁺ cells and examine the impact of BMP-2, -4 and -7 on postnatal HPC cultured with stem cell factor, flt3-ligand and interleukin-3 (SF3). The addition of BMP-2 at 5, 25 and 50 ng/m to serum-free medium with SF3 yielded a 1.4- to 1.2-fold increase of CD34⁺ cells after seven days, but no effect on CFC or LTC-IC was observed. BMP-4 at 25 ng/ml induced a 2.9-fold expansion of colony-forming cells (CFC) within 1 week followed by a decrease to pre-culture values on day 14. The number of long-term culture initiating cells (LTC-IC) decreased by the factor 40 from day 0 to day 14. BMP-7 at 5–50 ng/ml had not effect on the expansion of CD34⁺ cells and CFC, but improved at 5 ng/ml the survival of LTC-IC significantly as compared to SF3 alone. In summary, BMP-2, -4 and -7 have no effect on the proliferation of CD34⁺ cells and CFC cultured with serum-free medium and SF3. However, BMP-7 but not BMP-2 and BMP-4 prevents the loss of primitive hematopoietic progenitor cells cultured in SFM plus SF3.     

白细胞介素-17对体外培养髓核细胞增殖和代谢的影响

目的:探究白细胞介素-17(interleukin-17,IL-17)对体外培养髓核细胞增殖和细胞代谢的影响。方法:髓核细胞取自经核磁共振影像确认需手术的退变椎间盘组织,建立体外培养体系。用2、5、10、15、20 ng/mL IL-17刺激髓核细胞72 h后,MTS法检测细胞增殖情况。用适当浓度IL-17刺激细胞48 h或96 h后,采用实时定量-PCR和免疫印迹方法检测基质和组织代谢相关基因的mRNA和蛋白表达。结果:IL-17刺激可以抑制体外培养髓核细胞的增殖,且15 ng/mL浓度的抑制作用最强。15 ng/mL IL-17刺激髓核细胞后,聚集蛋白聚糖(aggrecan,ACAN)和I型胶原(type I collagen,COL1A1)mRNA表达水平显著下降(P0.05),基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase-3,MMP3)、金属蛋白酶3组织抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinase-3,TIMP3)的mRNA表达水平显著上升(P0.05)。COL2A1 mRNA的表达下降,MMP13、含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的结聚蛋白样金属蛋白酶(a disintegrin like and metalloproteinase with thrombospondin typeⅠ motifs-4,ADAMTS4)、ADAMTS5、TIMP1 mRNA的表达上升,但差异均不显著(P0.05)。IL-17刺激48 h时,COL1A1的蛋白水平明显下降(P=0.010),而ADAMTS5的蛋白水平显著上升(P=0.005)。但刺激96h时,COL1A1的蛋白表达下降,ADAMTS5的蛋白表达上升,但无显著差异(P0.05);COL2A1的蛋白表达水平显著下降(P=0.037)。结论:IL-17可抑制体外培养髓核细胞的增殖及代谢,在椎间盘的退变过程中可能发挥了重要的促进作用。