基质硬度通过Piezo1调控间充质干细胞成骨分化的机制研究
发布时间：2021-11-12 12:31
背景:由于创伤,疾病或先天性缺陷造成的骨损伤是医学上的一大问题。自体骨骨移植（Autogenous iliac crest bone graft,ICBG）是治疗骨损伤的首要选择。然而,由于移植部位的慢性疼痛以及移植细胞存活率低等原因,仍需要寻求替代方案。细胞疗法是ICBG的最有希望的替代方案之一,间充质干细胞（Mesenchymal stem cells,MSCs）是细胞疗法的主要的候选种子细胞。MSCs的增殖能力强,多谱系分化的潜力,促血管生成,免疫调节和抗炎作用以及伦理学争议少等优点,对于运用细胞的组织修复和再生疗法具有巨大潜力。脐带间充质干细胞（Umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs）的取材方便、含量丰富更是MSCs中的理想选择。基质硬度是细胞对外界机械力的一种反应,在细胞的功能和行为上发挥着重要的作用。不同类型的组织的硬度不同,基质硬度一定程度上决定了 MSCs的分化方向。机械敏感性阳离子通道Piezo1是一类被机械力激活引起阳离子流通的离子通道,作为机械转换器在响应基质硬度和调节干细胞分化方面都发挥着重要作用,研究发现基质...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
hUC-MSCs提取和鉴定（A）华通胶组织块（B）D10从组织块中爬出细胞Scalebar=200μm（C）流式细胞术检测细胞表型（D）成脂诱导D14的油红O染色（E）成骨诱导D14的茜素红染色
第3章实验结果20将hUC-MSCs细胞接种在软、硬基质水凝胶上培养24h后，在显微镜下观察发现细胞形态发生明显变化。如图3.2A，可以看到培养在1-4kPa硬度上的hUC-MSCs细胞未伸长，细胞两端较短，多为圆形，类似脂肪细胞形态；培养在62-68kPa硬度上的hUC-MSCs细胞，细胞形态较为铺展，细胞由圆形变为多角形，类似成骨细胞形态。同时在对软、硬基质上培养24h的细胞的长宽比进行统计分析，结果如图3.2B，在62-68kPa基质组上hUC-MSCs细胞的长宽比较高，而在1-4kPa基质组的长宽比较低，且具有统计学差异P<0.05。在同样培养条件下，不同硬度组培养的hUC-MSCs细胞的细胞形态发生了明显的变化与区别，硬基质上培养的细胞形态比软基质的细胞形态更加舒展。图3.2观察hUC-MSCs在软硬基质上培养的形态变化（A）hUC-MSCs培养24h形态（B）细胞长宽比*P<0.05Scalebar=200μm，50μm3.1.462-68kPa诱导hUC-MSCs向成骨细胞分化分别将UC-MSCs细胞在1-4kPa基质组和62-68kPa基质组上培养1周后，用q-PCR分别检测成骨细胞标记物ALP，RUNX2和COL1的表达和成脂标志物PPARγ、cEBPα的表达。如图3.3所示，在培养7天后，可以看出相较于1-4kPa基质组，成骨标志RUNX2和ALP在62-68kPa基质组上表达较高，但COL1表达却低于1-4kPa基质组；1-4kPa基质组上成脂标志PPARγ、cEBPα的表达水平高于62-68kPa基质组。这些结果说明hUC-MSCs在62-68kPa基质组上培养更趋向成骨细胞分化，1-4kPa基质组上更趋向脂肪分化。
第3章实验结果21图3.3qPCR检测成脂、成骨标志的表达水平hUC-MSCs在软、硬基质上培养D7后，检测（A）成脂标志(B)成骨标志*P<0.05同时，将hUC-MSCs细胞在1-4kPa基质组和62-68kPa基质组上分别培养7天、14天，分别用油红O染色检测脂滴形成，茜素红染色检测钙盐沉积。如图3.4A所示，可以看出在7天的时候1-4kPa基质组上的hUC-MSCs细胞多为椭圆形，油红O染色可以看出部分hUC-MSCs细胞有脂滴形成，在14天的时候油红O染色可以发现有脂滴生成的细胞数量较7天的相比有增长；而62-68kPa基质组培养的hUC-MSCs细胞在7天和14天的油红O染色均没有阳性结果，且相较于1-4kPa基质组，细胞形态多为多角形。在同一时间的染色结果对比可以得出1-4kPa基质组上培养的细胞更趋向脂肪分化。而如图3.4B所示62-68kPa基质组在7天和14天的茜素红染色没有阳性结果，同一时间下1-4kPa软基质组的茜素红染色也没有阳性结果，说明两组都没有钙盐沉积这一成骨分化标志。从结果看，1-4kPa基质组更趋向诱导hUC-MSCs细胞向脂肪分化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Human umbilical cord mesenchymal stem cells to treat spinal cord injury in the early chronic phase: study protocol for a prospective, multicenter, randomized, placebo-controlled, single-blinded clinical trial[J]. Yang Yang,Mao Pang,Yu-Yong Chen,Liang-Ming Zhang,Hao Liu,Jun Tan,Bin Liu,Li-Min Rong. Neural Regeneration Research. 2020(08)
[2]Stroke gets in your eyes: stroke-induced retinal ischemia and the potential of stem cell therapy[J]. Chase Kingsbury,Matt Heyck,Brooke Bonsack,Jea-Young Lee,Cesar V.Borlongan. Neural Regeneration Research. 2020(06)
本文编号：3490921
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
hUC-MSCs提取和鉴定（A）华通胶组织块（B）D10从组织块中爬出细胞Scalebar=200μm（C）流式细胞术检测细胞表型（D）成脂诱导D14的油红O染色（E）成骨诱导D14的茜素红染色
第3章实验结果20将hUC-MSCs细胞接种在软、硬基质水凝胶上培养24h后，在显微镜下观察发现细胞形态发生明显变化。如图3.2A，可以看到培养在1-4kPa硬度上的hUC-MSCs细胞未伸长，细胞两端较短，多为圆形，类似脂肪细胞形态；培养在62-68kPa硬度上的hUC-MSCs细胞，细胞形态较为铺展，细胞由圆形变为多角形，类似成骨细胞形态。同时在对软、硬基质上培养24h的细胞的长宽比进行统计分析，结果如图3.2B，在62-68kPa基质组上hUC-MSCs细胞的长宽比较高，而在1-4kPa基质组的长宽比较低，且具有统计学差异P<0.05。在同样培养条件下，不同硬度组培养的hUC-MSCs细胞的细胞形态发生了明显的变化与区别，硬基质上培养的细胞形态比软基质的细胞形态更加舒展。图3.2观察hUC-MSCs在软硬基质上培养的形态变化（A）hUC-MSCs培养24h形态（B）细胞长宽比*P<0.05Scalebar=200μm，50μm3.1.462-68kPa诱导hUC-MSCs向成骨细胞分化分别将UC-MSCs细胞在1-4kPa基质组和62-68kPa基质组上培养1周后，用q-PCR分别检测成骨细胞标记物ALP，RUNX2和COL1的表达和成脂标志物PPARγ、cEBPα的表达。如图3.3所示，在培养7天后，可以看出相较于1-4kPa基质组，成骨标志RUNX2和ALP在62-68kPa基质组上表达较高，但COL1表达却低于1-4kPa基质组；1-4kPa基质组上成脂标志PPARγ、cEBPα的表达水平高于62-68kPa基质组。这些结果说明hUC-MSCs在62-68kPa基质组上培养更趋向成骨细胞分化，1-4kPa基质组上更趋向脂肪分化。
第3章实验结果21图3.3qPCR检测成脂、成骨标志的表达水平hUC-MSCs在软、硬基质上培养D7后，检测（A）成脂标志(B)成骨标志*P<0.05同时，将hUC-MSCs细胞在1-4kPa基质组和62-68kPa基质组上分别培养7天、14天，分别用油红O染色检测脂滴形成，茜素红染色检测钙盐沉积。如图3.4A所示，可以看出在7天的时候1-4kPa基质组上的hUC-MSCs细胞多为椭圆形，油红O染色可以看出部分hUC-MSCs细胞有脂滴形成，在14天的时候油红O染色可以发现有脂滴生成的细胞数量较7天的相比有增长；而62-68kPa基质组培养的hUC-MSCs细胞在7天和14天的油红O染色均没有阳性结果，且相较于1-4kPa基质组，细胞形态多为多角形。在同一时间的染色结果对比可以得出1-4kPa基质组上培养的细胞更趋向脂肪分化。而如图3.4B所示62-68kPa基质组在7天和14天的茜素红染色没有阳性结果，同一时间下1-4kPa软基质组的茜素红染色也没有阳性结果，说明两组都没有钙盐沉积这一成骨分化标志。从结果看，1-4kPa基质组更趋向诱导hUC-MSCs细胞向脂肪分化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Human umbilical cord mesenchymal stem cells to treat spinal cord injury in the early chronic phase: study protocol for a prospective, multicenter, randomized, placebo-controlled, single-blinded clinical trial[J]. Yang Yang,Mao Pang,Yu-Yong Chen,Liang-Ming Zhang,Hao Liu,Jun Tan,Bin Liu,Li-Min Rong. Neural Regeneration Research. 2020(08)
[2]Stroke gets in your eyes: stroke-induced retinal ischemia and the potential of stem cell therapy[J]. Chase Kingsbury,Matt Heyck,Brooke Bonsack,Jea-Young Lee,Cesar V.Borlongan. Neural Regeneration Research. 2020(06)
本文编号：3490921
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