动态机械应力加载下小鼠脂肪基质细胞向成骨细胞分化的体外实验研究

摘要

骨组织工程是修复重建颌面部骨缺失、包括牙槽骨缺失的一门新兴科学。组织工程研究中的一个重要内容是获取良好的种子细胞。脂肪基质细胞是一种具有自我更新和一定分化潜能的成体干细胞，体外实验已经证实其具有多向分化的潜能。由于其来源广、取材便利，因此有希望成为新的骨组织工程的种子细胞。脂肪基质细胞的多向分化潜能及其应用已经成为目前组织工程的研究热点。 机械力学刺激是细胞在生物进化过程中受到的最基本的生物刺激之一，在骨形成中起了重要的作用。应力刺激是影响骨髓基质细胞分化的重要因素之一，一定条件下可以促进其向成骨细胞分化。因此，在研究成体干细胞向成骨细胞分化时，机械应力的影响是不可忽略的一环。本研究的目的就是初步探讨机械应力对脂肪基质细胞向成骨细胞分化的影响，从而为认识成体干细胞生物力学特性及研制可提供应力场的生物反应器提供前提条件和理论基础。 本研究以体外培养的小鼠脂肪基质细胞为研究对象，以小鼠骨髓基质细胞为阳性对照，在常规培养和矿化诱导培养下分别比较两者的生长曲线，倍增时间、碱性磷酸酶活性、矿化结节形成情况；采取四点弯曲细胞力学加载设备，对矿化诱导和常规培养下的脂肪基质细胞分别加载频率为1Hz，加力板变形量为4000με的动态牵张应力6小时，用RT-PCR技术检测Osx，Cbfa 1/Runx2，OCN基因并进行半定量分析，观察力学加载对其成骨特异性基因表达的影响；以同一只小鼠的骨髓基质细胞为阳性对照，检测脂肪基质细胞在受到1Hz，4000με的动态牵张应力2小时及6小时后碱性磷酸酶活性的变化，比较受力时间不同对ADSC分化的影响以及体外应力加载对ADSC和BMSC向成骨细胞分化的影响。 本课题的研究结果显示： 1．ADSC在体外矿化诱导的条件下可以向成骨细胞分化；矿化诱导后ALP活性在第5天增高，以后的第5，7，9天ALP活性无差异；常规培养的ADSC几乎无ALP活性，初步说明只有经过矿化诱导ADSC才可能有成骨活性； 2．与BMSC相比，ADSC在常规培养和矿化诱导培养下的倍增时间无显著差异，矿化诱导后的ALP活性相似。说明两种种子细胞的增殖活性和向成骨细胞分化的特性是相似的； 3．对矿化诱导后的ADSC加载动态牵张应力，Cbfa 1/Runx2、OCN表达均增高，这说明ADSC对一定大小的动态牵张应力是有响应的，此应力可以促进其向成骨细胞分化；常规培养的ADSC受到相同的动态牵张应力后，不表达Osx，Cbfa 1/Runx2,OCN基因，进一步说明矿化诱导是脂肪基质细胞向成骨细胞分化的必要条件。 4．ADSC的碱性磷酸酶的活性在加力6小时组与对照组及加力2小时组有明显的差异，说明机械应力加载可以促进ALP的合成，从而在蛋白水平上进一步证实了应力可以促进脂肪基质细胞的分化。 5．ADSC与BMSC在受到动态牵张应力后，6小时组ALP活性无显著性差异，2小时组ADSC的碱性磷酸酶活性稍高。说明机械应力在应力在促进两种成体干细胞向成骨细胞分化的作用是相似的。

目录

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缩略词表

前言

第一部分小鼠脂肪基质细胞的分离培养及矿化诱导培养

第二部分动态牵张应力下小鼠脂肪基质细胞成骨特异性基因的表达

第三部分动态牵张应力下小鼠脂肪基质细胞向成骨细胞分化的比较研究

参考文献

全文总结

综述 流体剪切力通过丝裂原活化蛋白激酶途径对成骨细胞增殖及分化的影响

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