1.1 设计 细胞对照观察实验。
1.2 时间及地点 2019年5至11月在西南医科大学口颌面修复重建与再生实验室完成。
1.3 材料 收集前来拔除正畸牙青少年患者(12-15岁)的2颗上颌前磨牙,保证牙根完整。患者在西南医科大学附属口腔医院就诊,已签署知情同意书并告知患者牙齿用途。
实验试剂:α-MEM培养基、青霉素、链霉素(HyClone,美国);胎牛血清(四季青,浙江);胰蛋白酶、Ⅰ型胶原酶、40 g/L多聚甲醛细胞固定液(Sigma,美国);PBS粉剂(北京中杉金桥公司);β-甘油磷酸钠、维生素C、地塞米松、茜素红染液、成脂诱导培养液、成骨诱导培养液(Cyagen,美国);小鼠抗人CD34-APC、小鼠抗人CD45-FITC、小鼠抗人
CD90-FITC、小鼠抗人CD105-FITC、小鼠抗人STRO-1-PE
(Abcam,英国);人生长激素(Sino Biological,北京);CCK-8试剂盒(Dojindo,日本);Trizol(Ambion,美国);SYBR Green PCR试剂盒(Kapa biosystems,美国);反转录试剂盒(TAKARA,
日本);DNaseⅠ(Fermentas,加拿大);DEPC 处理水(Bioswamp,武汉);Protein G Magnetic Beads(Cell Signaling,美国);RIPA(强)组织细胞快速裂解液(索莱宝,北京);BCA试剂盒、PVDF膜、ECL发光试剂盒(碧云天,上海)。
成骨诱导液成分:每100 mL成骨诱导液含216 mg β-甘油磷酸钠、4 μg地塞米松、5 mg维生素C、1 mL双抗、
10 mL胎牛血清,其余为α-MEM培养基。
成脂诱导液成分:每100 mL A液含1 mg胰岛素、40 μg地塞米松、1 mL双抗、7.156 mg吲哚美辛、11.1 mg IBMX、10 mL胎牛血清,其余为α-MEM培养基;每100 mL B液含
1 mg胰岛素、1 mL双抗、10 mL胎牛血清,其余为α-MEM培养基。
1.4 实验方法
1.4.1 人牙周膜干细胞的分离培养 收集前来拔除正畸牙青少年患者的2颗上颌前磨牙,保证牙根完整,PBS冲洗后无菌条件下刮下根中1/3的牙周膜组织,1 000 r/min离心5 min,保留沉淀物,用3 g/L Ⅰ型胶原酶37 ℃消化1 h,
1 000 r/min离心5 min,保留沉淀物,加入4 mL含体积分数为20%胎牛血清的α-MEM完全培养基,制成混悬液,转移至无菌的25T培养瓶中,轻轻摇晃瓶身使液体平铺在瓶底,静置于37 ℃、体积分数为5%CO2细胞培养箱中,5 d后将培养瓶取出观察并换液,以后每隔3 d换液1次,在镜下观察发现细胞已经接近爬满瓶底,密度达到70%-80%时,将细胞进行扩大培养,传代,应用有限稀释技术获得人牙周膜干细胞。
1.4.2 人牙周膜干细胞的鉴定
(1)流式细胞术检测人牙周膜干细胞免疫表型:取第3代细胞,生长至80%时进行消化,制成细胞悬液,调整细胞密度为1×107个/孔。取6管1 mL细胞悬液分别与FITC 标记的CD45、CD90、CD105以及APC标记的CD34和PE标记的 STRO-1单克隆抗体及其同型对照混匀,室温下避光反应30 min,PBS洗涤后上流式细胞仪检测,EXPO32.V1.2软件分析。
(2)多向分化能力检测:①成骨诱导:将第3代细胞消化成细胞悬液,充分混匀后,以1×105个/孔接种于6孔板,每3 d换液1次,待细胞长至瓶底50%-60%时,采用半量换液的培养方法,加入成骨诱导液进行成骨诱导,3周后进行茜素红染色,光镜下观察矿化结节的形成情况;②成脂诱导:将第3代细胞消化成细胞悬液,充分混匀后,以1×105个/孔
接种于6孔板,放入细胞培养箱中进行正常的换液培养,当观察到细胞完全长满培养板底壁时,进行成脂诱导,2周后油红O染色,光镜下观察脂滴形成情况。
1.4.3 CCK-8检测不同质量浓度人生长激素对人牙周膜干细胞增殖的影响 在第3代人牙周膜干细胞生长至80%时将其消化,以1×105个/孔细胞密度接种于96孔板中,分为对照组和10,100,200 μg/L人生长激素组,每组设置5个复孔,每孔加入100 μL细胞混悬液,24 h后换液,加入含0,10,100,200 μg/L人生长激素的α-MEM完全培养基,每2 d
换液1次,在干预后1,3,5,7 d使用酶标仪检测波长为
450 nm处的吸光度值(代表细胞增殖情况的数值)。
1.4.4 Real-Time PCR检测成骨相关基因的表达 取第3代人牙周膜干细胞,生长至80%时进行消化,以1×105个/
孔细胞密度接种于6孔板中,分为对照组和10,100,
200 μg/L人生长激素组,分别加入含0,10,100,200 μg/L
人生长激素的成骨诱导液,每2 d换液1次,在第7天时使用Trizol总RNA一步法提取各组细胞的RNA,按照cDNA反转录试剂盒说明书操作,将mRNA反转录成cDNA,然后
Real-Time PCR检测相关基因的表达。Real-Time PCR的程序为:39 个循环(95 ℃,3 min;56 ℃,10 s;72 ℃,25 s);65 ℃,5 s;95 ℃,50 s。PCR引物由武汉天一辉远生物科技有限公司合成,引物序列见表1。
1.4.5 Western blot检测成骨相关蛋白的表达 取第3代人牙周膜干细胞,生长至80%时进行消化,以1×105个/孔细胞密度接种于6孔板中,分为对照组和10,100,200 μg/L
人生长激素组,分别加入含0,10,100,200 μg/L人生长激素的成骨诱导液,每2 d换液1次,在第7天时收集各组细胞,用 RIPA蛋白裂解液裂解细胞,置于4 ℃充分裂解后
100 ℃加热 10 min,12 000 r/min离心10 min,取上清液,使用BCA蛋白试剂盒检测蛋白浓度,加适量上样缓冲液后,在100 ℃水浴中使蛋白变性10 min,离心取上清,PAGE胶配制好后,电泳分离蛋白,然后将蛋白质电转至PVDF膜上,0.5 g/L脱脂牛奶封闭膜上的非特异性位点,孵育一抗、二抗,用化学发光法 ECL Western blot试剂盒检测抗原抗体复合物。以GAPDH为内参蛋白,通过Image J软件测量条带灰度值,每个条带测量5次。
1.4.6 茜素红染色以及茜素红半定量检测 取第3代人牙周膜干细胞,生长至80%时进行消化,以1×105个/孔细胞密度接种于6孔板中,分为对照组和10,100,200 μg/L人生长激素组,分别加入含0,10,100,200 μg/L人生长激素的成骨诱导液,每2 d换液1次,在第14天时去掉孔内成骨诱导液,PBS轻柔荡洗,加入40 g/L多聚甲醛溶液固定,进行茜素红染色,倒置相差显微镜下观察。在各培养孔中加入2 mL 10%氯化十六烷基吡啶,室温静置30 min,酶标仪检测各孔562 nm波长处的吸光度值,半定量分析各组矿化结节含量。
1.5 主要观察指标 ①人生长激素处理后细胞增殖情况;②人生长激素处理后骨向分化相关因子opn、runx2的基因和蛋白表达;③人生长激素处理后茜素红染色结果。
1.6 统计学分析 采用SPSS 17.0软件进行统计分析,定量检测结果用x±s表示。所有数据进行正态性检验,组间比较采用单因素方差分析与LSD法,P < 0.05为差异有显著性意义。