不同氧浓度对MC3T3-E1细胞增殖、存活、迁移以及成骨分化影响的研究

发布时间：2020-07-23 19:33

【摘要】：研究背景:成骨细胞是间充质来源的细胞,在骨生成的过程中起着至关重要的作用。成骨细胞最终成为较为稳定的细胞贴附于骨的表面,或者通过分泌基质包裹自己而成为骨细胞。最新的研究结果表明,成骨细胞还有一些内分泌功能。总之,成骨细胞不仅仅能调节骨生成,而且能影响整个机体的平衡。机体内,成骨细胞所处的生理环境的氧浓度要明显低于大气以及正常孵箱的氧浓度,大约在3%到9%之间。再把诸如骨折之类的病理情况考虑进去,成骨细胞所处氧浓度的范围大约在0.8%到9%之间。既然成骨细胞所处的氧浓度范围变化如此之大,那么这些不同的氧浓度对成骨细胞的增殖、存活、迁移和分化有什么影响,以及是否存在一个最适的氧浓度,对临床上某些疾病比如骨折、骨质疏松等的干预有着极其重要的意义。目前还没有人针对上述问题进行过系统的研究与探讨。研究方法:我们将小鼠成骨细胞前体细胞系MC3T3-E1细胞放进独立的低氧小腔室中进行培养,培养过程中的氧气浓度分别设置为1%,3%,6%,9%,21%。用生长指数测定、EdU染色来检测细胞的增殖情况;用活/死细胞染色来检测细胞的存活情况;用平板划痕实验来检测细胞的迁移能力;用免疫荧光、Western blotting检测碱性磷酸酶(ALP)、骨钙蛋白(OCN)、Runt-相关转录因子2(RunX2)、牙本质基质蛋白1(DMP1)和基质胞外磷酸糖蛋白(MEPE)等成骨相关蛋白的表达情况来检测细胞成骨分化的情况。研究结果:我们发现MC3T3-E1细胞的增殖速度、成骨分化能力对应于氧浓度值大致上是一个钟形曲线,并且最适氧浓度分别为6%与9%左右。而不同氧浓度下细胞的存活率的表现则因营养供应量的变化而表现出不同的特点,当用10%FBS培养时,各氧浓度组之间细胞存活率没有统计学差异;当用1%FBS培养时,5%氧浓度组细胞的存活率明显低于其余氧浓度组;当用0%FBS培养时,1%氧浓度组细胞存活率高于其余氧浓度组。另外,1%,3%,21%的氧浓度与6%,9%的氧浓度相比,前者能更好地促进细胞迁移。研究意义:我们首次系统地探究了不同氧浓度对成骨细胞前体细胞系MC3T3-E1细胞增殖、存活、迁移和分化的影响,并大致确定了各项的最适氧浓度范围。这些结果对指导成骨细胞参与的病理过程,比如骨折、骨质疏松症、某些血管性疾病等的干预具有非常重要的参考价值,并且对成骨细胞作为治疗细胞修复骨缺损的新科学思路具有一定的指导作用。但是具体的机制我们并没有进行深入的探讨,这需要对在不同氧浓度下成骨细胞的各种相关的基因转录、蛋白表达、细胞因子释放以及对各种刺激的反应进行更加全面、深入的研究。
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R68
【图文】：

氧浓度,钟形曲线,生长指数

３．１邋ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１细胞增殖的最适氧浓度约为６％逡逑为了测试细胞在不同氧浓度下的增殖情况，我们首先做了生长指数的测定，逡逑又进行了邋ＥｄＵ染色。如图１邋（Ａ）所示，ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１的生长指数对应于不同氧浓逡逑度大致是一个钟形曲线：当氧浓度为１％时，生长指数并不高，随着氧浓度逐渐逡逑增高，生长指数也随之增高，一直增加到６％的氧浓度，然后，随着氧浓度的继逡逑续增加，生长指数逐渐下降，直到２１％氧浓度。２１％氧浓度下细胞的生长指数比逡逑１％氧浓度下的还要低，是本次实验中各氧浓度下最低的。如图１邋（Ｂ）所示，ＥｄＵ逡逑染色的结果大致上与生长指数的结果一致，但也有一些差别：ＥｄＵ染色结果提逡逑示１％氧浓度组与２１％氧浓度组的细胞增殖没有统计学意义上的差别，而增长指逡逑数的结果提示有显著差异。尽管两个实验都提示９％氧浓度下的细胞增殖快于３％逡逑氧浓度下的，但是ＥｄＵ染色结果的差异较生长指数测定的结果更明显一些。不逡逑管这些细节上的差别

氧浓度,细胞的,存活率,血清

义上的差异，所以我们在每个氧浓度试验下增加了血清缺乏组与血清剥夺组。逡逑血清缺乏组的意思是细胞在仅含１％ＦＢＳ的培养基中培养，血清剥夺组的意思是逡逑细胞在不含ＦＢＳ的培养基中培养。如图２所示，不同氧浓度下ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１细胞逡逑的存活情况受血清含量的影响。在正常培养基组（１０％ＦＢＳ），不同氧浓度试验逡逑之间细胞的存活率没有统计学差异，细胞都存活得很好，每个氧浓度组存活率逡逑都接近１００％。在血清缺乏组（１％ＦＢＳ），６％的氧浓度下细胞的存活率（约为７４％）逡逑低于其它的氧浓度组（存活率约为９２％），而１％，３％，９％，２１％氧浓度组之逡逑间细胞的存活率没有明显差异。有意思的是，在血清剥夺组（０％ＦＢＳ），１％氧浓逡逑度下细胞的存活率要高于其它氧浓度组。１％氧浓度组细胞的存活率约为７７％，逡逑而３％，６％，９％，２１邋％氧浓度组细胞的存活率在６３％到６８％之间，并且它们逡逑之间的数值没有统计学差异。所以

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