1.1 设计 细胞学实验观察。
1.2 时间及地点 实验于2016年10月至2017年5月在南华大学附属第一医院临床研究所完成。
1.3 材料
实验动物:12月龄成年家兔78只,雌雄不限,体质量在2.0-2.5 kg,购自南华大学动物部。
实验用主要试剂:胎牛血清、DMEM/F12(1∶1)购自长沙焰瑞生物技术有限公司;纤维蛋白胶购自上海护固莱士公司;明胶海绵购自祥恩医疗科技发展有限公司;NSC405020 (MT1-MMP抑制剂)购自上海蓝木化工有限公司;MT1-MMP兔多克隆抗体、MT1-MMP即用型SABC-POD(兔IgG)试剂盒购自武汉博士德生物技术有限公司;活细胞/死细胞检测试剂盒(Viability/Cytotoxicity Assay Kit for Animal Live & DeadCells)购自ThermoFisher公司。
1.4 实验方法
1.4.1 软骨采集 以空气栓塞法将78只家兔经耳缘静脉注射10 mL空气处死,经髋关节处离断双后肢(保留皮毛及完整膝关节),稀释络合碘浸泡消毒10 min。助手取出家兔后肢,剥离皮毛,经踝关节处离断,保留完整膝关节(共156膝);同时两术者完善术前准备;其一铺无菌巾单,另一术者戴无菌手套,依次用生理盐水、络合碘、双氧水、生理盐水将完整膝关节冲洗2遍,手术台上继续予以稀释络合碘浸泡完整膝关节5 min,再次生理盐水彻底冲洗,以伤口清创原则去除浅层组织、筋膜(注意保护膝关节囊完整)。清创完毕,以PBS冲洗关节,术者更换手套、重新铺单,并更换手术器械,打开膝关节囊,逐层清除周围组织,显露膝关节胫骨端、股骨端;以划格法取股骨髁、滑车、胫骨平台全层软骨(颗粒),颗粒大小约1.0 mm×1.0 mm× 1.0 mm;用手术刀直接从股骨髁切下直径约5 mm,厚度约2 mm的类圆形软骨片作为整块对照,并将取下的软骨用PBS冲洗3次后备用。
1.4.2 体外培养标本制作 将明胶海绵剪成碎屑,均匀平铺在包装盒底,将配置好的备用凝血酶原+氯化钙溶液 (2 mL)混合液用无菌注射器抽取后充分浸湿明胶海绵,取少量经氯化钙溶液浸湿的软骨碎块/整块铺于明胶海绵碎屑中,再将充分溶解的纤维蛋白原用无菌注射器抽取后注入明胶海绵软骨混合物中,待纤维蛋白原与凝血酶充分反应(5-10 min),凝成胶冻状。将软骨+明胶海绵+纤维蛋白胶复合物剪成大小约8 mm×8 mm×3 mm块状模型,标本制作完成。
1.4.3 分组及体外培养 实验分为3组:①碎块普通培养组(碎块组,软骨碎块+明胶海绵+纤维蛋白胶复合模型,标本数52个,普通培养液);②整块组(软骨整块+明胶海绵+纤维蛋白胶复合模型,标本数52个);③MT1-MMP抑制剂组(软骨碎块+明胶海绵+纤维蛋白胶复合模型,标本数42个,特异性MT1-MMP抑制剂干预培养)。标本放入6孔培养板,1标本/孔,每孔内加入含体积分数10%胎牛血清、1%抗生素(100 U/mL青霉素,100 mg/L链霉素)、50 mg/L维生素C 的DMEM/F12(1∶1)培养液5 mL;抑制剂添加组培养液中添加特异性MT1-MMP抑制剂(NSC405020),浓度为100 μmol//L[6]。细胞培养箱环境:37 ℃、体积分数5% CO2。两三天换液1次,每周使用无菌药匙换板1次。
于培养的第2,4,6周分别在各组中随机抽取4个标本进行激光共聚焦显微镜观察,0,2,4,6周各组随机取10个标本进行苏木精-伊红染色切片并进行组织半定量评分(碎块组与MT1-MMP抑制剂组共0周标本),同时碎块组与整块组标本进行MT1-MMP免疫组织化学检测并计算MT1-MMP阳性细胞百分率。
1.5 主要观察指标
1.5.1 苏木精-伊红染色 石蜡切片镜下观察各组标本中碎块愈合、软骨细胞迁移及细胞外生长情况;并进行半定量评分,采用0-2分制:0分:组织边缘未出现细胞聚集;1分:组织边缘细胞聚集,碎块外可见细胞释放;2分:碎块外可见大量细胞释放,新生基质分泌。
1.5.2 激光共聚焦显微镜观察 标本先用PBS冲洗3遍,每次5 min,室温下暗室内浸没于3 mL PBS中,加入3 μL钙黄绿素(Calcein)和6 μL溴化乙啶-Ⅲ(Ethidium bromide-Ⅲ),染色30 min,再次用PBS冲洗3次,每次5 min,暗室环境下进行标本冰冻切片,层厚为20 μm,激光共聚焦显微镜观察(Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM)。观察各时间观察点碎块边缘细胞聚集情况及碎块外细胞释放程度。
1.5.3 显微镜高倍(40×10)视野下观察 MT1-MMP免疫组织化学片细胞核中出现棕黄色染色的为MT1-MMP阳性细胞。随机选取5个互不重叠的高倍视野进行统计,计数阳性细胞数和细胞总数,从而计算出各个切片的阳性细胞百分数(阳性细胞数/细胞总数)。评估各标本MT1-MMP表达情况。