三维环境下软骨细胞诱导滑膜间充质干细胞向软骨样细胞的分化

中国组织工程研究第20卷第11期2016–03–11出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchMarch11,2016Vol.20,No.11P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·杨萌，男，1989年生，山西省临汾市人，汉族，新疆医科大学在读硕士，主要从事颞下颌关节基础研究。并列第一作者：龚忠诚，男，1974年生，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市人，汉族，博士，教授，副主任医师，主要从事颞下颌关节的临床与基础研究。通讯作者：龚忠诚，博士，教授，副主任医师，新疆医科大学第一附属医院颌面肿瘤外科，新疆医科大学口腔医学院，新疆维吾尔自治区口腔医学研究所，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830054中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)11-01544-07稿件接受：2016-01-18三维环境下软骨细胞诱导滑膜间充质干细胞向软骨样细胞的分化杨萌，邵博，龚忠诚，宁晓婷，刘慧，克热木•阿巴斯，凌彬，尹小朋,王冰，胡露露，王玥，胡鑫，林兆全(新疆医科大学第一附属医院颌面肿瘤外科，新疆医科大学口腔医学院，新疆维吾尔自治区口腔医学研究所，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830054)引用本文：杨萌，邵博，龚忠诚，宁晓婷，刘慧，克热木•阿巴斯，凌彬，尹小朋，王冰，胡露露，王玥，胡鑫，林兆全.三维环境下软骨细胞诱导滑膜间充质干细胞向软骨样细胞的分化[J].中国组织工程研究，2016，20(11):1544-1550.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.11.004ORCID:0000-0002-3010-4017(龚忠诚)文章快速阅读：·文题释义：细胞支架复合物：由细胞与支架材料共同组成，支架材料为细胞生长、增殖、分化提供立体空间，同时对机体无毒、无害，不会引起炎症反应，细胞可由单一细胞组成或两种细胞混合培养，但一定含有具有多向分化潜能的间充质干细胞。滑膜间充质干细胞的多向分化潜能：滑膜来源间充质干细胞具有高度多向分化潜能，而且其潜能不受细胞代数、供体年龄或细胞是否冷冻复苏的影响，相同条件下滑膜间充质干细胞成软骨能力最强，在病理状态下出现的滑膜性软骨化进一步支持滑膜的软骨形成潜能。滑膜间充质干细胞在特定条件下还可分化为骨组织和脂肪组织，除此以外，滑膜间充质干细胞在体外和体内实验中还具有生肌功能。摘要背景：体外环境下软骨细胞与滑膜间充质干细胞共培养能够使滑膜间充质干细胞向软骨分化，关于体内环境下细胞共培养诱导干细胞分化的研究很少。目的：拟将滑膜间充质干细胞/软骨细胞与壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料植入大鼠背部皮下，了解细胞滑膜间充质干细胞/软骨细胞与壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料在体内向软骨的分化滑膜间充质干细胞的获取与培养细胞支架复合物回植于SD大鼠皮下，4，8周进行检测细胞支架复合物形态学观察细胞支架复合物苏木精-伊红染色软骨细胞的获取与培养两种细胞混合培养于壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料细胞支架复合物甲苯胺蓝染色细胞支架复合物免疫组织化学染色两种细胞混合培养于支架材料中，在体内环境下能够形成软骨样组织杨萌，等.三维环境下软骨细胞诱导滑膜间充质干细胞向软骨样细胞的分化ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH1545’sdegree,OncologicalDepartmentofOral&MaxillofacialSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyCollegeofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyResearchInstituteofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830054,XinjiangUygurAutonomousRegion,ChinaGongZhong-cheng,M.D.,Professor,Associatechiefphysician,OncologicalDepartmentofOral&MaxillofacialSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyCollegeofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyResearchInstituteofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830054,XinjiangUygurAutonomousRegion,ChinaYangMengandGongZhong-chengcontributedequallytothiswork.Correspondingauthor:GongZhong-cheng,M.D.,Professor,Associatechiefphysician,OncologicalDepartmentofOral&MaxillofacialSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyCollegeofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyResearchInstituteofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830054,XinjiangUygurAutonomousRegion,China复合支架在体内向软骨分化的情况。方法：取SD大鼠膝关节滑膜组织及软骨组织，用酶消化法获得滑膜间充质干细胞及软骨细胞分别进行培养。实验设单纯软骨细胞组，单纯滑膜间充质干细胞组，滑膜间充质干细胞︰软骨细胞为1︰2组，无细胞材料组，取第3代滑膜间充质干细胞及第2代软骨细胞培养于壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料中移植于SD大鼠皮下，4，8周时取材进行苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色和免疫组织化学检测。结果与结论：植入4，8周后，细胞支架材料保持圆盘状，单纯软骨细胞组、滑膜间充质干细胞︰软骨细胞为1︰2组可见细胞及细胞基质Ⅱ型胶原阳性表达，单纯软骨细胞组、滑膜间充质干细胞︰软骨细胞为1︰2组蛋白聚糖阳性表达，结果表明两种细胞混合培养于壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料中，在体内环境下能够形成软骨样组织。关键词：组织构建；软骨组织工程；滑膜间充质干细胞；软骨细胞；共培养技术；Ⅱ型胶原；蛋白聚糖；国家自然科学基金主题词：滑膜；间质干细胞；软骨细胞；共同培养技术；胶原Ⅱ型；组织工程基金资助：国家自然科学基金项目(31260229)；新疆维吾尔自治区青年科技创新人才培养工程项目(2014721046)Chondrocyte-likedifferentiationofsynovialmesenchymalstemcellsco-culturedwithchondrocytesonathree-dimensionalscaffoldYangMeng,ShaoBo,GongZhong-cheng,NingXiao-ting,LiuHui,RekemuAbasi,LingBin,YinXiao-peng,WangBing,HuLu-lu,WangYue,HuXin,LinZhao-quan(OncologicalDepartmentofOral&MaxillofacialSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyCollegeofXinjiangMedicalUniversity,StomatologyResearchInstituteofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830054,XinjiangUygurAutonomousRegion,China)AbstractBACKGROUND:Theco-cultureofchondrocytesandsynovialmesenchymalstemcellscaninducethecartilagedifferentiationofsynovialmesenchymalstemcellsinvitro,butthecelldifferentiationinducedbyco-cultureinvivoisrarelyreported.OBJECTIVE:Toinvestigatethechondrogenicdifferentiationofsynovialmesenchymalstemcellsco-culturedwithchondrocytesonthechitosan/typeIcollagencompositescaffoldsafterbeingtransplantedintothesubcutaneouslayerofSprague-Dawleyrats.METHODS:ThesynovialmesenchymalstemcellsandchondrocytesharvestedfromthesynovialmembraneandarticularcartilageofSprague-Dawleyratswereobtainedbyenzymedigestionmethodandculturedrespectively.Passage3synovialmesenchymalstemcellsandpassage2chondrocytes,whichweredividedintofourgroups:groupA(chondrocytesalone),groupB(synovialmesenchymalstemcellsalone),groupC(ratioofsynovialmesenchymalstemcells:chondrocytes=1:2)andgroupD(scaffoldmaterialwithoutcells),wereculturedonchitosan/typeIcollagencompositescaffoldsandtransplantedintothesubcutaneouslayerofratsfollowedbymorphologicalobservationandimmunohistochemicalstainingat4and8weeks..RESULTSANDCONCLUSION:After4and8weeks,thediscoid-likescaffoldwasvisible.TheimmunohistochemicalstainingoftypeIIcollagenandthetoluidinebluestainingofaggrecanweresignificantlypositiveingroupsAandC.Theseresultsshowthattheco-cultureofsynovialmesenchymalstemcellsandchondrocytesonthescaffoldinvivocanformcartilage-liketissues.Subjectheadings:SynovialMembrane;MesenchymalStemCells;Chondrocytes;CocultureTechniques;CollagenTypeII;TissueEngineering.Funding:theNationalNaturalScienceFoundationofChina,N