转化生长因子β3介导不同来源的间充质干细胞成软骨分化

doi:10.12307/2022.763

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (30): 4834-4839.doi: 10.12307/2022.763

• 干细胞因子及调控因子 stem cell factors and regulatory factors • 上一篇下一篇

转化生长因子β3介导不同来源的间充质干细胞成软骨分化

李瑞语，史旭，陈奇，左华，李克振

江苏大学附属医院，江苏省镇江市 212000

收稿日期:2021-08-30 接受日期:2021-10-15 出版日期:2022-10-28 发布日期:2022-03-29
通讯作者: 陈奇，博士，副主任医师，江苏大学附属医院，江苏省镇江市 212000
作者简介:李瑞语，男，1993年生，安徽省合肥市人，汉族，江苏大学在读硕士，主要从事干细胞相关研究。
基金资助:
镇江市社会发展指导性科技计划项目资助(FZ2020077)，项目负责人：左华；江苏大学大学生创新创业训练计划项目(3171401055)，项目负责人：陈奇

Transforming growth factor beta 3 in mediating chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells from different sources

Li Ruiyu, Shi Xu, Chen Qi, Zuo Hua, Li Kezhen

Affiliated Hospital of Jiangsu University, Zhenjiang 212000, Jiangsu Province, China

Received:2021-08-30 Accepted:2021-10-15 Online:2022-10-28 Published:2022-03-29
Contact: Chen Qi, MD, Associate chief physician, Affiliated Hospital of Jiangsu University, Zhenjiang 212000, Jiangsu Province, China
About author:Li Ruiyu, Master candidate, Affiliated Hospital of Jiangsu University, Zhenjiang 212000, Jiangsu Province, China
Supported by:
Social Development Guiding Science and Technology Project of Zhenjiang City, No. FZ2020077 (to ZH); Student Innovation and Entrepreneurship Training Program of Jiangsu University, No. 3171401055 (to CQ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
转化生长因子β3：是转化生长因子β超家族成员之一，可调节细胞增殖、分化和细胞外基质代谢，在软骨细胞的合成和代谢中发挥重要作用，也能促进间充质干细胞在软骨诱导过程中向软骨细胞分化。
鼻黏膜间充质干细胞：是一种来源于胚胎时期神经嵴的成体干细胞，主要存在于鼻腔黏膜中，正常情况下大多处于休眠状态，当受到外因诱导后可表现出不同程度的再生和更新能力，具有分化为骨、软骨、结缔组织和神经细胞的强大潜能。

背景：目前骨髓间充质干细胞已在软骨损伤治疗中取得了显著成效，但与其相比，鼻黏膜间充质干细胞移植具有更多优势，例如取材方便患者更易接受、可安全活检不损伤嗅觉。
目的：探索骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞在转化生长因子β3作用下的成软骨诱导效果差异。
方法：体外分离培养SD大鼠鼻黏膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞，用含有转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基分别进行成软骨诱导，相应的对照组用不含有转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基培养。在第7，14天行整体结构观察，并提取细胞RNA与蛋白，采用RT-PCR和Western blot检测软骨细胞相关COL2A1、SOX-9、Aggrecan的表达。
结果与结论：①经过7 d成软骨诱导后骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞均能形成半透明膜片结构，离心后成团吹打难以分散；②与对照组相比，加入转化生长因子β3成软骨诱导分化后COL2A1、Aggrecan mRNA表达均显著上调(P < 0.01)，其中鼻黏膜间充质干细胞组的COL2A1、Aggrecan mRNA表达高于骨髓间充质干细胞组(P < 0.01)；干预7 d，骨髓间充质干细胞实验组中SOX-9 mRNA表达与其对照组无明显差异(P > 0.05)，而在鼻黏膜间充质干细胞实验组中SOX-9 mRNA表达较其对照组显著增高(P < 0.01)；③与对照组相比，加入转化生长因子β3成软骨诱导分化后COL2A1、SOX-9蛋白表达均显著上调(P < 0.01)；干预14 d，骨髓间充质干细胞实验组的COL2A1蛋白表达高于鼻黏膜间充质干细胞实验组，差异有显著性意义(P < 0.01)；干预7，14 d，鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9蛋白表达高于骨髓间充质干细胞实验组，差异有显著性意义(P < 0.01)；④结果表明，转化生长因子β3对鼻黏膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞均有成软骨的刺激作用，鼻黏膜间充质干细胞也是未来软骨修复策略的潜在候选者。

https://orcid.org/0000-0003-2518-147X (李瑞语)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 鼻黏膜间充质干细胞, 骨髓间充质干细胞, 转化生长因子β3, 软骨损伤, 成软骨分化

Abstract: BACKGROUND: At present, bone marrow mesenchymal stem cells have achieved remarkable results in the treatment of cartilage injury. However, compared with them, nasal mucosal mesenchymal stem cell transplantation has more advantages, such as easier access to patients, safe biopsy without damaging the sense of smell.
OBJECTIVE: To explore the effect of transforming growth factor-β3 on chondrogenic differentiation of nasal mucosal mesenchymal stem cells and bone marrow mesenchymal stem cells.
METHODS: Sprague-Dawley rat nasal mucosal mesenchymal stem cells and bone marrow mesenchymal stem cells were isolated and cultured in vitro. Chondrogenic differentiation medium containing transforming growth factor β3 was used to induce chondrogenesis. In the corresponding control group, chondrogenic differentiation medium without transforming growth factor β3 was utilized for culture. On days 7 and 14, the overall structure was observed and cellular RNA and protein were extracted. RT-PCR and western blot assay were used to detect the expression of chondrocyte-related COL2A1, SOX-9, and Aggrecan.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) After 7 days of cartilage induction, both bone marrow mesenchymal stem cells and nasal mucosal mesenchymal stem cells could form a translucent membrane structure, which is difficult to disperse after centrifugation. (2) Compared with the control group, the expression levels of COL2A1 and Aggrecan mRNA were significantly up-regulated after the addition of transforming growth factor β3 into cartilage induced differentiation (P < 0.01). The expression levels of COL2A1 and Aggrecan mRNA in the nasal mucosal mesenchymal stem cell group were higher than those in the bone marrow mesenchymal stem cell group (P < 0.01). After 7 days of intervention, the expression of SOX-9 mRNA of bone marrow mesenchymal stem cells in the experimental group was not significantly different from that in the control group (P > 0.05), but the expression of SOX-9 mRNA of nasal mesenchymal stem cells was significantly higher in the experimental group than that in the control group (P < 0.01). (3) Compared with the control group, the expression levels of COL2A1 and SOX-9 protein were significantly up-regulated after the addition of transforming growth factor β3 into cartilage induced differentiation (P < 0.01). COL2A1 protein expression was higher in the bone marrow mesenchymal stem cell group than that in the nasal mucosal mesenchymal stem cell group on day 14 (P < 0.01). The expression of SOX-9 protein in the experimental group of nasal mucosal mesenchymal stem cells after 7 and 14 days of intervention was significantly higher than that in the experimental group of bone marrow mesenchymal stem cells (P < 0.01). (4) The results show that transforming growth factor β3 has a cartilage stimulating effect on nasal mucosal mesenchymal stem cells and bone marrow mesenchymal stem cells. Nasal mucosal mesenchymal stem cells are also potential candidates for future cartilage repair strategies.

Key words: nasal mucosal mesenchymal stem cells, bone marrow mesenchymal stem cells, transforming growth factor-β3, cartilage injury, chondrogenic differentiation

中图分类号:

李瑞语, 史旭, 陈奇, 左华, 李克振. 转化生长因子β3介导不同来源的间充质干细胞成软骨分化[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(30): 4834-4839.

Li Ruiyu, Shi Xu, Chen Qi, Zuo Hua, Li Kezhen. Transforming growth factor beta 3 in mediating chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells from different sources[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(30): 4834-4839.

图/表（结果） 4

2.1 原代细胞与成软骨诱导分化过程中的镜下及整体结构改变原代细胞接种后静置于培养箱2 d，行半换液去除部分悬浮细胞，可见细胞贴壁生长，形态不规则，10 d后镜下观察：骨髓间充质干细胞大部分呈不规则三角形，核呈椭圆形，可见双核细胞，见图1A；鼻黏膜间充质干细胞大部分呈梭形生长，核形态与骨髓间充质干细胞相似，见图1B。第3代骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞在未含转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基中培养4 d镜下观察：骨髓间充质干细胞形成大小不一的集落，呈放射状紧密排列，多为长梭形，见图1C；鼻黏膜间充质干细胞贴壁似鱼群样分布，形态均一，生长速度较快，见图1D。第3代骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞在含有转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基中培养4 d镜下观察：细胞交织成网状，难以区分细胞间隙，见图1E，F。

在6孔板中用含转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基培养7 d，0.25%胰酶消化，可见骨髓间充质干细胞与鼻黏膜间充质干细胞形成半透明白色薄膜，且鼻黏膜间充质干细胞较厚实；用移液枪吹离板底，吸入EP管后1 000 r/min离心5 min，膜片形成团状，吹打难以分散，见图2。

2.2 RT-PCR检测成软骨分化过程中的相关基因表达干预7 d后，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的COL2A1、Aggrecan mRNA表达均较各自对照组显著上调(P < 0.01)；鼻黏膜间充质干细胞实验组的COL2A1、Aggrecan mRNA表达较骨髓间充质干细胞实验组显著上调(P < 0.01)；骨髓间充质干细胞实验组的SOX-9 mRNA表达与其对照组无显著差异(P > 0.05)；鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9 mRNA表达较其对照组显著上调(P < 0.01)；鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9 mRNA表达较骨髓间充质干细胞实验组显著上调(P < 0.01)；骨髓间充质干细胞对照组和鼻黏膜间充质干细胞对照组在成软骨分化过程中COL2A1、SOX-9及Aggrecan mRNA表达无明显差异(P > 0.05)，见图3。

2.3 免疫印迹检测诱导软骨分化过程中相关蛋白表达水平干预7，14 d后，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的COL2A1、SOX-9蛋白表达均高于各自对照组，差异均有显著性意义(P < 0.01)；干预7 d时，两实验组的COL2A1蛋白表达差异无显著性意义(P > 0.05)，然而干预14 d时，骨髓间充质干细胞实验组COL2A1蛋白表达高于鼻黏膜间充质干细胞实验组，差异有显著性意义(P < 0.01)，干预7 d时，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的COL2A1蛋白表达均增加约1.4倍，而干预14 d时，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的COL2A1蛋白表达增加约3.2，2.2倍。干预7，14 d时，鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9蛋白表达高于骨髓间充质干细胞实验组，差异有显著性意义(P < 0.01)，干预7 d时，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9蛋白表达增加约1.2，1.6倍，而干预14 d时，骨髓间充质干细胞实验组和鼻黏膜间充质干细胞实验组的SOX-9蛋白表达增加约1.1，1.3倍；骨髓间充质干细胞对照组和鼻黏膜间充质干细胞对照组在成软骨分化过程中COL2A1、SOX-9蛋白表达无明显差异(P > 0.05)，见图4。

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引言

创伤或者退行性疾病引起的关节软骨损伤是组织工程治疗领域的一大挑战。由于关节软骨缺乏内在的修复能力，当发生缺损时，如不进行治疗，会产生明显的疼痛感，长期易导致骨关节炎，并可能需要关节置换恢复运动能力，从而提高生活质量[1-2]。间充质干细胞是一类具有良好自我更新能力的中胚层基质细胞，主要存在于骨髓中，但也存在于其他组织中，如脂肪、滑膜、脐血、外周血、鼻甲等[3-4]。在适宜的环境下，它能分化为骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、肌细胞、心肌细胞、成纤维细胞、上皮细胞和神经元[5-6]。鉴于这种多向分化潜能，间充质干细胞具有治疗软骨缺损的潜力，目前为止在动物模型中取得了一定的效果，例如骨髓间充质干细胞广泛用于治疗软骨缺损导致的骨关节炎 [7-8]。尽管骨髓是一种很好的自体干细胞来源，但每次能够获取到的原代骨髓间充质干细胞数量较低，需要在体外频繁传代才能获得移植所需的细胞数量[9]。此外，获取骨髓间充质干细胞将产生相对较大的侵入性损伤，为了最大化减小对患者的伤害，其他组织来源的间充质干细胞也得到了大量关注[10]。

近年来，来源于神经嵴组织的鼻黏膜间充质干细胞在修复口鼻损伤和脊髓损伤的一些动物模型及临床试验中取得了令人振奋的疗效[11-12]。鼻黏膜间充质干细胞具有良好的干细胞特性，高表达干细胞表面标记物CD90、CD105、CD106、CD166及HLA-ABC，低表达CD34、CD45及HLA-DR[13]；而且具备多向分化潜能和高增殖率的显著特点，如分化为骨细胞、软骨细胞、神经元和胶质细胞[14-17]。临床工作中通过局麻下鼻腔内窥镜活检术提取鼻黏膜间充质干细胞相对容易，并且术后1个月内即可痊愈，对嗅觉不会造成损伤，患者也较容易接受[18-19]。经典的软骨生成刺激因子——转化生长因子β3在刺激间充质干细胞软骨生成、促进间充质凝聚和促进软骨细胞外基质生成中起着重要作用[20-21]。已有研究报道了转化生长因子β3在体外可显著促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞诱导分化[22-23]。然而，关于转化生长因子β3能否刺激鼻黏膜间充质干细胞向软骨细胞分化尚无相关研究。该实验将探索骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞在转化生长因子β3作用下的成软骨诱导效果及两者之间的差异。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计转化生长因子β3干预体外细胞学实验；所有数据行正态性检验，满足正态分布时运用方差分析，方差齐同时运用One-way ANOVA分析，组间比较运用Tukey’s法；方差不齐时运用Brown-Forsythe and Welch ANOVA分析，组间比较运用Dunnett’s T3法。
1.2 时间及地点实验于2021年2-6月在江苏大学附属医院肿瘤实验研究中心完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 2只SD大鼠，4周龄，雌雄不限，体质量(100±5) g，用于骨髓间充质干细胞的分离和培养；2只SD大鼠，4周龄，雌雄不限，体质量(100±5) g，用于鼻黏膜间充质干细胞的分离和培养；所有大鼠由江苏大学动物实验中心提供，动物使用许可证号：SYXK(苏)2018-0053。实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准。
1.3.2 实验试剂和仪器 DMEM/F12(ESscience，CHN)；胎牛血清(Gibco，USA)；青霉素/链霉素(Beyotime，CHN)；胰蛋白酶(Thermo，USA)；PBS、抗坏血酸、地塞米松、丙酮酸钠、L-脯氨酸(Solarbio，CHN)；转化生长因子β3(Peprotech，USA)；ITS(Insulin、Transferrin、Selenium)细胞培养添加物(Cyagen，CHN)；抗COL2A1抗体、抗SOX-9抗体(Santa Cruz，USA)；反转录试剂盒及荧光定量PCR试剂盒(Vazyme，CHN)；无菌超净工作台、CO2恒温培养箱、RT-PCR仪(Thermo Scientific，USA)；蛋白电泳及转移装置(Bio-Rad，USA)。
1.4 实验方法
1.4.1 原代细胞的分离和培养
(1)鼻黏膜间充质干细胞：SD大鼠麻醉后颈椎脱臼处死，置于超净台内，予体积分数为75%乙醇棉球清洁鼻腔周围3遍，按照无菌操作原则剪去鼻尖，沿鼻间缝向上撬开鼻骨，充分暴露鼻中隔黏膜，取出鼻中隔置于无菌PBS中，漂洗两三次去除表面血迹，剥离两侧鼻黏膜，弃除鼻中隔软骨，在含1%青霉素/链霉素和体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基中用眼科剪剪碎至约1 mm3，将剪碎的鼻黏膜组织块接种于T25细胞培养瓶中，置于体积分数为5%CO2、37 ℃恒温培养箱，静置2 d后半换液，后每两三天全换液1次，待细胞生长融合至培养瓶80%-90%时，用0.25%胰蛋白酶消化细胞，按1∶2比例传代，传至第3代备用。
(2)骨髓间充质干细胞：SD大鼠颈椎脱臼处死，予体积分数为75%乙醇浸泡5 min，置于超净台内，按照无菌操作原则分离双下肢股骨和胫骨，用无菌PBS反复漂洗去除表面血迹，剪去干骺端，用1 mL注射器吸取含1%青霉素/链霉素和体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基冲洗骨髓腔两三次，见髓腔变白，收集冲洗液于15 mL离心管中，1 000 r/min离心5 min，弃去上清，培养基重悬，接种于T25细胞培养瓶中，置于体积分数为5%CO2、37 ℃恒温培养箱，静置2 d后半换液，后每两三天全换液1次，待细胞生长融合至培养瓶80%-90%时，用0.25%胰蛋白酶消化细胞，按1∶2比例传代，传至第3代备用。

1.4.2 实验分组及干预制备成软骨诱导分化培养基：1%青霉素/链霉素+体积分数为10%胎牛血清+DMEM/F12培养基+25 g/L抗坏血酸+125 g/L L-脯氨酸+0.1 g/L丙酮酸钠+2 g/L地塞米松+1% ITS。取第3代鼻黏膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞，制成细胞浓度为2×109 L-1的细胞悬液，接种于6孔板，每孔100 μL；接种6孔板后培养24 h，见细胞贴壁，鼻黏膜间充质干细胞对照组和骨髓间充质干细胞对照组每孔加入2 mL不含转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基培养；鼻黏膜间充质干细胞实验组和骨髓间充质干细胞实验组每孔加入2 mL含有10 mg/L转化生长因子β3的成软骨诱导分化培养基培养；此后每隔2 d全换液，培养时间设定为7 d和14 d。
1.5 主要观察指标
1.5.1 细胞形态观察倒置相差显微镜下观察各组细胞数量、形态及排列变化；培养7，14 d后PBS漂洗3遍，观察鼻黏膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞成软骨诱导后的大体形态差异。
1.5.2 RT-PCR检测成软骨基因表达培养7 d后取各组细胞，用RNA快速提取试剂盒提取总RNA，检测总RNA浓度及纯度，取各组样品总RNA 500 ng，按照反转录试剂盒说明书进行反转录合成cDNA，然后进行Real Time PCR反应，配制成20 μL PCR反应体系：2×ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix 10 μL，Forward Primer(10 μmol/L)0.4 μL，Reverse Primer(10 μmol/L)0.4 μL，cDNA模板1 μL，RNase-Free ddH2O 8.2 μL。PCR反应条件为95 ℃、30 s循环1次；95 ℃、10 s循环40次；60 ℃、30 s循环40次，最后进入熔解曲线，检测成软骨基因COL2A1、SOX-9、Aggrecan的相对表达[24]，以β-actin作为内参，应用2-ΔΔCt法计算相关基因相对表达水平。
所有引物由上海生工公司合成，见表1。

1.5.3 免疫印迹检测成软骨相关蛋白表达培养7，14 d后取各组细胞，使用含有1%PMSF+1%蛋白酶抑制剂+1%磷酸酶抑制剂的高效RIPA裂解液放置冰上裂解30 min，每10 min漩涡振荡30 s，12 000 ×g离心10 min，取上清，加入蛋白上样缓冲液(5x)，将样品于100 ℃加热10 min使蛋白变性；制胶、电泳、转膜、封闭、孵育COL2A1、SOX-9一抗、洗膜、孵育二抗及显影，以TUBULIN作为内参；条带使用ImageJ软件计算灰度值，检测COL2A1、SOX-9蛋白表达。
1.6 统计学分析应用ImageJ进行条带灰度值分析；SPSS 22.0软件进行数据处理；GraphPad Prism 8.3.0软件进行数据录入、校验及绘图。所有数据行正态性检验，满足正态分布时运用方差分析，方差齐性时运用One-way ANOVA分析，组间比较运用Tukey’s法；方差不齐时运用Brown-Forsythe and Welch ANOVA分析，组间比较运用Dunnett’s T3法，数据以x±s表示，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

关节软骨是长骨形成的产物，通过高度调控的软骨内骨化过程产生。在胚胎肢体发育早期，间充质系细胞凝聚形成肢芽，这些中胚层未分化的间充质细胞在早期聚合和形成软骨细胞过程中高度表达SOX-9，其可抑制增殖的软骨细胞产生肥大，并与产生Ⅱ型胶原和蛋白聚糖有着密不可分的联系，这些都是软骨细胞外基质的组成部分[25]，间充质细胞从近端到远端纵向增殖，通过Indian hedgehog和Wnt信号相互协调，形成软骨膜，最终将被骨取代[26]。关节软骨即是软骨膜的残留物，成熟的长骨就是从软骨膜发展而来。

SOX-9是SRY相关高迁移率组盒转录因子家族的成员之一[27]。研究表明，在软骨形成过程中Wnt和TGF-β/BMP信号通路可调节SOX-9的表达和活性[28]。在胚胎前体软骨细胞中敲除SOX-9表明，其对于提高细胞存活率、维持已经活跃的软骨标志物(COL2A1)的表达以及激活明显分化的软骨细胞的标志物(Aggrecan)是必不可少的[29]。该实验研究了骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞成软骨分化中SOX-9的表达，发现在鼻黏膜间充质干细胞成软骨分化中SOX-9的表达更为明显，而在骨髓间充质干细胞中相对弱势，这可能与2种细胞的增殖能力不同有关，在细胞培养时发现鼻黏膜间充质干细胞增殖速度要明显快于骨髓间充质干细胞。此外，相关研究发现SOX-9可以在软骨细胞分化过程中与特定的基因序列结合来调控靶蛋白的表达，如COL2A1和Aggrecan的蛋白表达[30]。BUHRMANN等[31]团队报道了SIRT1(一种NAD依赖脱乙酰酶)通过活化SOX-9和去乙酰化NF-κB维持间充质干细胞向软骨方向分化，也证实在体外SIRT1能够使SOX-9去乙酰化从而增强COL2A1和Aggrecan的表达，这些可能同样存在于鼻黏膜间充质干细胞成软骨分化中，但需要进一步的研究证实。

转化生长因子β3在体内和体外都是促进软骨形成的重要生长因子[32]。CASANOVA等[33]研究团队开发了一种特殊的软骨诱导纳米纤维基质，能将转化生长因子β3吸附于生物材料支架表面，在体外用人骨髓间充质干细胞培养发现转化生长因子β3能诱导SOX-9的表达，同时伴随着COL2A1和Aggrecan的表达。该研究发现未使用转化生长因子β3干预的对照组中SOX-9、COL2A1及Aggrecan的表达量明显低于使用转化生长因子β3诱导的实验组，并且干预7 d骨髓间充质干细胞实验组的软骨细胞外基质中Aggrecan和SOX-9的表达量低于鼻黏膜间充质干细胞实验组，而在干预7-14 d中骨髓间充质干细胞实验组COL2A1的表达增长速度要明显快于鼻黏膜间充质干细胞实验组，这可能与转化生长因子β3在2种间充质干细胞的作用位点不同而造成的差异，这需要进一步探索转化生长因子β3在鼻黏膜间充质干细胞中对SOX-9、COL2A1及Aggrecan表达的影响。

许多间充质干细胞在体外显示出构建3D生物材料的软骨形成潜力；然而，这些生物材料在体内呈现移植性、生物相容性和细胞功能性的限制[34]。细胞膜片能够维持软骨表型，并且能够附着于软骨损伤部位，作为屏障防止蛋白多糖损失，并保护软骨免受分解代谢因子的影响，具有更好的促进软骨再生作用[35]。该研究发现鼻黏膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞在转化生长因子β3诱导下向软骨细胞分化第7天时形成半透明细胞膜片，此膜片具有一定的韧度，推测与抗坏血酸浓度有着间接关系。来自鼻中隔的软骨细胞具有软骨形成能力，其与损伤的关节软骨具备相容性[36]。在一项临床试验中，研究人员对10例创伤后膝关节软骨缺损患者进行了自体鼻中隔软骨细胞构建的软骨组织移植手术，随访2年后未观察到不良反应，通过患者自我评分和核磁共振分析发现损伤部位的软骨得到了修复，并与正常的天然软骨相当[37]。该实验验证了鼻黏膜间充质干细胞在特定环境中可以向软骨细胞分化形成软骨膜片组织，这为用鼻黏膜间充质干细胞治疗软骨损伤带来了新的希望。

综上所述，转化生长因子β3在骨髓间充质干细胞和鼻黏膜间充质干细胞成软骨诱导分化过程中具有重要的调节作用。但由于实验周期较短，对转化生长因子β3干预的剂量和时间节点设置较少，其介导鼻黏膜间充质干细胞形成软骨样细胞的具体机制尚未做深入研究，在接下来的实验设计中需要进一步探索，为创伤性或退变性软骨损伤治疗提出理论依据。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

转化生长因子β3介导不同来源的间充质干细胞成软骨分化

Transforming growth factor beta 3 in mediating chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells from different sources

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