动态压力联合胰岛素样生长因子1基因转染对壳聚糖/明胶支架中兔脂肪间充质干细胞成软骨分化的影响

背景:应用生物反应器体外模拟人体内生物力学环境,联合应用基因转染技术体外构建组织工程软骨是目前组织工程研究领域的新思路.对于机械应力促进脂肪间充质干细胞成软骨分化的作用机制,目前国内外尚无定论.目的:研究动态压力与胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)基因转染对诱导负载于壳聚糖/明胶复合支架上的兔脂肪间充质干细胞成软骨分化的交互作用.方法:将壳聚糖/明胶复合支架材料置于6孔培养板中,分4组干预:A组滴加脂肪间充质干细胞悬液,孵育4 h后加入完全培养基培养9 d;B组滴加IGF-1转染的脂肪间充质干细胞悬液,孵育4 h后加入完全培养基培养9 d;C组滴加脂肪间充质干细胞悬液,孵育4 h后加入完全培养基培养2 d,随后进行动态压力培养(2％形变,频率1 Hz),加压20 min,间歇20 min,每天6个循环周期,继续培养7 d;D组滴加IGF-1转染的脂肪间充质干细胞悬液,孵育4 h后加入完全培养基培养2 d,随后进行动态压力培养,继续培养7 d.培养结束后,检测细胞-支架复合物中细胞的增殖速度、糖胺聚糖含量、钙离子含量及软骨相关基因表达(IGF-1、Sox-9、Ⅱ型胶原、蛋白聚糖和X型胶原).结果与结论:①各组细胞均具有较好的增殖能力,其中增殖速度由快至慢依次为D组、B组、C组、A组;②B、C、D组的糖胺聚糖、钙离子含量高于A组(P<0.01),D组高于B、C组(P<0.01),B组高于C组(P<0.01);③4组间X型胶原mRNA表达无差异(P﹥0.05);B、C、D组的IGF-1、Sox-9、Ⅱ型胶原、蛋白聚糖mRNA表达高于A组(P<0.01),D组高于B、C组(P<0.01),B组高于C组(P<0.01);④结果表明,动态压力联合IGF-1基因转染协同诱导壳聚糖/明胶复合支架上脂肪间充质干细胞的成软骨分化.