MGFE肽預(yù)處理對(duì)骨修復(fù)中MSCs對(duì)流體剪切力和低氧損傷耐受的影響.pdf

1、骨損傷,尤其是大段骨缺損較為常見。除運(yùn)動(dòng)損傷外,創(chuàng)傷、腫瘤以及感染也會(huì)造成骨組織部分或全部損傷,進(jìn)而導(dǎo)致生理功能缺失,嚴(yán)重影響人們正常生活,威脅人類健康。骨組織工程是目前治療大段骨缺損最有效的途徑,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)作為骨組織工程理想的種子細(xì)胞,在體外進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)增或移植入體內(nèi)時(shí),過載流體剪切力和低氧微環(huán)境均會(huì)對(duì)細(xì)胞造成一定程度的損傷。
　　為了提高 MSCs對(duì)流體剪切力和

2、低氧損傷的耐受能力,本文假設(shè)力生長因子(Mechano Growth Factor, MGF) E肽預(yù)處理可降低流體剪切力和低氧對(duì)MSCs造成的損傷。
　　本研究以Sprague Dawley(SD)大鼠MSCs為種子細(xì)胞來源,采用平行平板流動(dòng)腔裝置施加流體剪切力刺激,選用化合物氯化鈷(CoCl2)模擬低氧微環(huán)境,考察了MGF E肽預(yù)處理24 h后,MSCs對(duì)流體剪切力(30 min)刺激和低氧(24 h)微環(huán)境耐受的影響,重點(diǎn)考

3、察了MSCs活性與增殖能力的變化情況。主要研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　① MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs剪切力(72 dyn/cm2)損傷耐受的影響
　　1)三個(gè)不同大小流體剪切力刺激對(duì)MSCs活性的影響。結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,8 dyn/cm2對(duì)MSCs的活性沒有顯著影響。24 dyn/cm2(體內(nèi)生理水平范圍)使MSCs的活性顯著提高了55.29％。當(dāng)流體剪切力增大至72 dyn/cm2時(shí),MSCs的活性降低了54.4

4、7％。
　　2)在72 dyn/cm2刺激下,MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs活性的影響。結(jié)果顯示,在72 dyn/cm2刺激下,與0 ng/ml相比,25、50和100 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使MSCs的活性分別提高了98.07％、155.07％和68.66％。且50 ng/ml比25和100 ng/ml MGF E肽預(yù)處理效果更顯著,使該細(xì)胞活性恢復(fù)至正常(未使用MGF E肽預(yù)處理,也未接受流體剪切力刺激)。
　　3

5、)50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理的長期效果。72 dyn/cm2刺激下,在同一時(shí)間點(diǎn)(24、48和96 h),與0 ng/ml相比,50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使MSCs的活性分別提高了155.07％、34.33％和34.83％,繼續(xù)培養(yǎng)24 h效果最明顯。
　　4)72 dyn/cm2流體剪切力和50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs增殖能力的影響。EdU染色結(jié)果顯示:與對(duì)照組相比,損傷組中EdU標(biāo)記的新生

6、成細(xì)胞數(shù)目顯著減少,MSCs的增殖率由對(duì)照組8.80±0.06％降低至5.12±0.02％(p<0.05)。與損傷組相比,50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使EdU標(biāo)記的新生成細(xì)胞數(shù)目明顯增多,繼續(xù)培養(yǎng)24、48和96 h后,細(xì)胞的增殖率由5.12±0.02％提高至7.06±0.15％、10.19±0.52％和12.51±0.7％(p<0.05)。預(yù)處理組中,繼續(xù)培養(yǎng)48 h后,MSCs的增殖能力已恢復(fù)正常。
　　5)在生理?xiàng)l件

7、下MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs活性的影響。靜態(tài)培養(yǎng)環(huán)境中,25~100 ng/ml MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs的活性沒有影響。25和50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理后,與靜態(tài)培養(yǎng)組相比,8 dyn/cm2使MSCs的活性分別提高了62.21％和80.69％。
　　6)與靜態(tài)培養(yǎng)組相比,在24 dyn/cm2刺激下,未使用和使用50 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使MSCs的活性分別提高了55.29％和105.12％。表明流體

8、剪切力和MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs的活性具有協(xié)同作用。
　?、?MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs低氧(CoCl2:500μmol/l)損傷耐受的影響
　　1) MSCs分別與不同濃度CoCl2共同孵育24 h后,該細(xì)胞的活性情況。與對(duì)照組相比,100和200μmol/l CoCl2使MSCs的活性分別提高12.31％和11.97％。而500、1000和2000μmol/l CoCl2使MSCs的活性分別下降了31.59％、46

9、.35％和72.98％。
　　2)在500μmol/l CoCl2作用下,MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs活性的影響。在500μmol/l CoCl2作用下,與0 ng/ml相比,5、10、25、50、100 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使MSCs的活性分別提高了37.28％、54.26％、47.38％、39.86％和41.50％。并且均使該細(xì)胞活性水平恢復(fù)至正常。
　　3)5 ng/ml MGF E肽預(yù)處理的長期效果。500

10、μmol/l CoCl2刺激下,在同一時(shí)間點(diǎn)(0、24、48和96 h),與0 ng/ml相比,5 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使其細(xì)胞活性分別提高了37.28％、33.01％、82.85％和43.11％,繼續(xù)培養(yǎng)48 h效果最顯著。
　　4)500μmol/l CoCl2和5 ng/ml MGF E肽預(yù)處理對(duì)MSCs增殖能力的影響。EdU染色結(jié)果顯示:與對(duì)照組相比,損傷組中EdU標(biāo)記染色的新生成細(xì)胞數(shù)目顯著減少,MSCs的增殖

11、率由對(duì)照組6.76±0.39％下降至3.00±0.03％。與損傷組相比,5 ng/ml MGF E肽預(yù)處理使EdU標(biāo)記的新生成細(xì)胞數(shù)目顯著增加,細(xì)胞增殖率提高至6.17±0.16％,MSCs的增殖能力恢復(fù)至正常。
　　本文研究結(jié)果表明當(dāng)流體剪切力增大到一定值(72 dyn/cm2)以及氧分壓降低至某一值(500μmol/l CoCl2模擬)時(shí),會(huì)損傷MSCs的活性和增殖能力。適當(dāng)濃度的MGF E肽預(yù)處理,可提高M(jìn)SCs對(duì)流體剪切力