Sox9是一个内在相关转录因子的决心和维护chondrogenic血统的骨髓间充质干细胞(bmsc)。在最近的研究中,我们证明了分散的软骨细胞总量(细胞砖)可以促进企业综合体内软骨形成。然而,这仍然是未知的bmsc /软骨细胞的比率是否对3 d软骨再生砖有重要影响和相关的分子机制。为了解决这个问题,目前的研究皮下注射三组不同的兔子bmsc /软骨细胞与细胞的复杂砖的比率(1:2、1:1,2:1)裸小鼠。总值形态学观察、组织学和免疫组织化学检测、生化分析、基因表达分析和免疫印迹被用来比较不同bmsc /软骨细胞的影响砖的比率在组织工程软骨的属性和探索相关的分子机制。1:1的构造bmsc /软骨细胞砖(B1CB1)集团与适当的形态学和导致持久的软骨形成足够的营养灌注无骨化中心。相关机制,增加表达Sox9 B1C1组促进软骨形成和抑制bmsc的骨移植Col-II以及表达下调RUNX2和下游Col-X和Col-I上调Nkx3.2。这项研究表明,bmsc /软骨细胞砖1:1应该是一个合适的比例和Sox9-Nkx3.2-RUNX2通路是一个相关的机制发挥了重要作用的利基稳定的bmsc由软骨形成软骨细胞砖和PRP。
修复软骨缺损的治疗一直是一个巨大的挑战,由于体内软骨再生能力差(
间充质干细胞(msc)被发现在许多组织在整个身体,能够自我更新(
Coculture bmsc与软骨细胞是一种很有前途的方法由于软骨细胞可以促进bmsc的分化成chondrogenic血统(
我们使用三维微环境由软骨细胞总量(软骨细胞砖)和PRP软骨形成稳定的bmsc体内(
所有动物实验机构批准的动物保健和使用委员会第四军医大学,西安,中国(2015 - kq - 002)。bmsc和软骨细胞分离还是雄性新西兰兔( 软骨细胞砖是由分散的软骨细胞膜,在膜形成增强介质(DMEM高葡萄糖补充20%胎牛血清(美国犹他州HyClone,洛根城市)、谷酰胺(272
富含血小板血浆(PRP)富集于男兔全血( 老鼠的护理和手术过程按照制度执行委员会指南第四军医大学。十八5-week-old男性裸体小鼠被随机分为三组(
样本在14周接受周围组织的解剖测量湿重量,厚度,和卷,如前所述
工程和正常软骨的力学性能进行了分析在生物力学试验机(instron - 5542,广州,MA),根据这些描述Zhang et al。
机械测试后,样品被收集和切碎的DNA,插科打诨,胶原蛋白量化。胶原蛋白和粘多糖的过程(GAG)量化是前面描述的
样本切成6
总RNA提取不同群体和兔耳软骨RNAiso +(豆类、志贺、日本),其次是一步苯酚chloroformisoamyl酒精提取,所述的制造商的协议。七genes-Sox9实时rt - pcr分析,胶原蛋白——(COL)我(Col1a1) COL-II (Col2a1) COL-X (Col10a1) Nkx3.2 RUNX2, Gapdh-was执行使用一步SYBR®PrimeScript™rt - pcr试剂盒(豆类、志贺、日本)。五次实时rt - pcr的结果复制,并作为目标归一化首先Gapdh基因表达相同的样品(
收获的新鲜样本在液态氮与哺乳动物细胞溶解蛋白质提取试剂(美国皮尔斯,罗克福德,IL)补充完整的蛋白酶抑制剂。皮尔斯BCA蛋白质分析工具包(皮尔斯)是用来确定总蛋白质含量,调整到10
所有的结果都表示为
在最近的研究中,软骨细胞砖和PRP被用来提供一个chondrogenic利基cotransplantation bmsc的皮下软骨形成的空间。如图
检查软骨再生组织的特点,组织学检查safranin-O染色和II型胶原免疫染色进行进一步揭示重建结果和工程组织的不同的组织学结构。14周后体内,样品在B1CB1和B2CB1组织了新生整个移植软骨组织的形成,是与中央坏死B1CB2组。可以观察到的细胞生存和组织发展的内部B1CB1和B2CB1组。B1CB2集团地区的圆形细胞缺损ECM包围,这是典型的软骨形态,是分散在形成组织。更深的safranin-O染色和COL-II疣状B1CB1组前面的冷凝区域内显示更好的软骨形成的bmsc比其他两组(图
进一步研究bmsc /软骨细胞的影响砖的比率在软骨形成,量化样本三组内的胶原蛋白和呕吐。如图
马森的三色的染色,冯Kossa染色,类型和X胶原蛋白免疫染色的影响进行了分析bmsc /软骨细胞砖头对预防营养不良的比率和骨化的bmsc皮下nonchondrogenic网站。冯Kossa染色显示,钙,显示为黑色的水晶,是沉积样品外,肥厚性转变发生在B2CB1组(图 更高比例的软骨细胞砖防止骨化的bmsc皮下nonchondrogenic网站。检查骨移植体内在14周。相比B2CB1组(k - n), B1CB1和B1CB2组没有出现骨化的bmsc 14周(a - d, f - i),经Von-Kossa,马森的三色的,COL-I, COL-X疣状。
我们监控的转录水平Col-I, Col-II, Col-X在细胞内三组和本机软骨(数字 高表达Sox9的MSC利基由软骨细胞砖和PRP指南稳定的bmsc软骨形成。实时rt - pcr的样本在第14周(a - f)透露Col-I不符的表情,Col-II, Col-X, RUNX2, Nkx3.2, Sox9在不同的团体,都归一化兔耳软骨。 此外,我们监控Sox9的表达水平。实时rt - pcr表明,转录水平的Sox9 B1CB1和B1CB2组高于B2CB1 (
工程软骨具有特定形状的一个挑战是实现足够适合播种体内的细胞(
然而,骨化发生时偶尔bmsc的比例高于软骨细胞砖经过长期增长在免疫动物比如兔子nonchondrogenic网站像鼻增强体内。没有系统的比较研究,以确定有效的bmsc /软骨细胞砖的比率为高效建设工程软骨体内。为了避免来自外部因素的干扰,我们调查了三个兔子BMSC的混合比率和软骨细胞的影响砖(BMSC /原始软骨细胞计数1:2、1:1和2:1)chondrogenic和成骨分化PRP构造和比较保留形状和质量工程软骨的裸小鼠。形状测定表明,1:1的比例bmsc /软骨细胞砖更有影响工程软骨形态的稳定性。工程软骨的质量评估,评估每个DNA在细胞外基质胶原蛋白和呕吐以及杨氏模量比与正常耳软骨相比。这项研究的结果表明,更高比例的软骨细胞砖可以显著增加呕吐和每DNA工程软骨的胶原蛋白含量,从而改善BMSC软骨形成和组织工程软骨的形成。特别是,足够的ECM在软骨细胞砖提供足够的固有电阻周围的压力,使形态维护在皮下的环境中。然而,高比率的软骨细胞砖导致新生软骨坏死的核心部分将不可避免地影响其机械强度和临床应用。同样,骨化发生B2CB1组对未来临床治疗也有不利影响。当我们增加的比率bmsc的复杂,过于高比率的bmsc可能导致骨化外结构,这将减少构建软骨的弹性。 In this study, we proved that the balance of BMSCs and chondrocyte bricks was important for stable morphology and chondrogenesis as well as prevention of ossification, which provided tissue-engineered cartilage with excellent mechanical property for future clinical treatment.
先前的研究表明,chondrogenically诱导msc在体外被植入后容易钙化和血管侵犯皮下注射(
的影响coculture软骨和骨的表现型的PRP构造体内是多种因素的结果,包括生长因子(
研究表明,BMSC的平衡和软骨细胞砖中扮演主要角色在维持稳定的软骨形成和抑制成骨BMSC的PRP构造在裸小鼠皮下注射后,1:1 BMSC /软骨细胞砖的比例应该是一个相对适合体内软骨再生的比例。此外,与资产相关的增加表达Sox9 bmsc /软骨细胞的砖是维持一个相关因素chondrogenic血统的bmsc 3 d软骨形成微环境构建。
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
作者宣称没有利益冲突。
R.B. Y.Z.的构思和设计研究,R.B. y . d和S.L.设计并进行实验。L.K.和G.W.分析数据和模型。R.B.和文学士写道。S.L.文学士和Y.Z.修订。
我们感谢吴魏无价的技术专长。这项研究得到了国家自然科学基金(批准号81600830)和山'xi省自然科学基金(批准号2017 jq8035)。
补充图1:制备结构和动物实验:(一)伴。(B)软骨细胞。(汉英)过程实现软骨细胞的砖。(F) PRP的形成过程。之前与PRP (G)构造复杂的细胞移植。(设定h)皮下注射。