动态压力对负载胰岛素样生长因子1基因兔脂肪间充质干细胞增殖能力和机械性能的影响

背景:脂肪间充质干细胞是目前公认的较为优秀的组织工程软骨种子细胞,基因转染技术可以有效诱导其成软骨分化,应用生物反应器模拟体内力学环境,是目前广大学者探索体外构建组织工程软骨的新思路.目的:探讨周期性动态压应力联合胰岛素样生长因子1基因转染对种植于壳聚糖/明胶支架中的兔脂肪间充质干细胞增殖能力和弹性模量的影响.方法:在脂质体介导下应用pcDNA3.1-IGF-1基因转染兔脂肪间充质干细胞,G418筛选,获得稳定转染的细胞株;将负载或不负载胰岛素样生长因子1基因的脂肪间充质干细胞以5×1010 L-1的密度接种于壳聚糖/明胶支架中培养2 d,然后分别于动态压力(2％形变,1 Hz,4 h/d)环境中或静态培养条件下培养7 d;扫描电镜、Masson三色染色及阿尔新蓝染色观察细胞/支架复合物的形态学变化,MTT法绘制细胞增殖曲线,CM-Dil荧光染料标记细胞计数评估细胞增殖效率,DMMB定量测定软骨特异性细胞外基质糖胺聚糖含量,Real time PCR法检测软骨特异性基因Ⅱ型胶原的相对表达,应用BioDynamicTM mechanical tester测量各组细胞/支架复合物不同形变时的轴线压应力,计算对应的弹性模量.结果与结论:动态压力联合胰岛素样生长因子1转染可显著提高脂肪间充质干细胞的增殖能力,细胞分布更为均匀,软骨特异性细胞外基质糖胺聚糖及胶原分泌增多,上调Ⅱ型胶原基因的表达,机械性能显著改善.单纯胰岛素样生长因子1组的细胞增殖能力和弹性模量均优于单独动态压力组,但动态压力条件下细胞在支架中分布更为均匀.结果 表明,动态压力与胰岛素样生长因子1基因转染均可显著提升兔脂肪间充质干细胞的增殖能力和机械性能,二者呈协同作用.