X型胶原在三维机械动力软骨细胞培养系统中的不同表达:定量研究

摘要

骨性关节炎疾病中,编码X型胶原的基因被明确表达为肥大的软骨细胞并被向上调节.本实验验证一个假说:在三维细胞培养系统中局部压力更高区域的机械微环境将导致该区域X型胶原的mRNA更多的表达为软骨细胞.材料与方法:从鸡胚胎胸骨中分离出肥大的软骨细胞,然后埋入方形的明胶海绵中.包埋好的海绵在计算机控制生物拉伸系统下,进行不同级别的单轴拉伸应变实验,频率为1Hz.海绵的应变分布通过数字图像分析系统量化.施加应变负荷后,将海绵切开并根据应变分布情况分离出中心和边缘部分.从这些区域的细胞中提取出全部RNA,同时用即时定量RT-PCR量化X型胶原和管家基因18S RNA的水平.结果:软骨细胞产生的X型胶原mRNA,其数量在高压力区(9％)是非压力区的两倍,在低压力区(2.5％)与非压力区无显著性差异,局部压力增加2.5％,无论在海绵的中心区还是边缘区,该区域的软骨细胞都会增加X型胶原mRNA的表达.结论:这些发现显示,软骨细胞诱导产生X型胶原mRNA的域值是压力局部压力超过2.5％,而且在阀值以上增加局部压力会使X型胶原mRNA表达增加.这种定量分析方法对于理解软骨的机械敏感度和机械调控软骨细胞的基因表达具有重要意义.