2.1 细胞的形态学特点 密度梯度离心法获得的细胞在悬液中呈圆形,4 h后即可见少量细胞贴壁,48 h后首次换液,可见贴壁细胞多呈梭形和三角形。72 h后细胞开始出现分裂增殖,高倍镜下可见细胞多数双核,出现散在的细胞集落。8-10 d可见典型的集落形成,集落内细胞以成纤维样细胞为主,鱼群状排列,并且不同的集落之间相互融合,呈旋涡状表现,见图1a。传代后细胞生长速度加快,4-6 d细胞融合达80%-90%;第1代细胞中可见少量杂细胞,见图1b,经传代贴壁筛选后,细胞纯度不断提高,至第3代可见细胞状态良好,镜下见细胞均质而明亮,胞质饱满,核质清晰,细胞折光性强,见图1c。从第5代开始,细胞出现老化,表现为细胞间隙增大,排列无序,形态不规则,胞质中可见颗粒或空泡,见图1d。
图1 骨髓间充质干细胞的形态特征(×100)
Figure 1 Morphological characteristics of bone marrow mesenchymal stem cells (×100)
2.2 细胞表面标志的表达 第3代细胞流式细胞仪分析结果显示:CD29,CD44,CD90的阳性率分别为97.21%,98.87%和96.20%;CD14,CD34,CD45阳性率分别为5.36%,0.36%和2.03%,见图2。
图2 骨髓间充质干细胞表面标志的表达
Figure 2 Surface antigen expression on bone marrow mesenchymal stem cells
2.3 成骨和成脂分化特征 成骨诱导21 d,实验组可形成明显的钙结节,茜素红染色可见散在的钙结节,高倍镜下呈深红色,对照组无明显改变,见图3。
图3 骨髓间充质干细胞成骨诱导后茜素红染色鉴定
Figure 3 Osteogenic induction of bone marrow mesenchymal stem cells as identified by alizarin red S staining
成脂诱导14 d,实验组细胞呈圆形或多边形,胞内可见明显脂滴,油红O染色呈现鲜艳的红色,对照组未见明显变化,见图4。
图4 骨髓间充质干细胞成脂诱导后油红O染色鉴定(×400)
Figure 4 Adipogenic induction of bone marrow mesenchymal stem cells as identified by oil red O staining (×400)
2.4 细胞的生长曲线 第1,3代细胞的生长曲线呈典型的“S”形,24 h内处于潜伏期,2-5 d细胞数量成倍增长,为对数增长期,细胞倍增时间约为24 h;第6天细胞融合达80%左右,细胞增殖减慢,第8天细胞接触抑制,进入停止期。第5代细胞增殖较慢,第8天细胞融合达到80%左右,仍可见细胞增殖,见图5。
图5 第1,3,5代骨髓间充质干细胞生长曲线及增量曲线
Figure 5 Growth curves and cell increment curves of bone marrow mesenchymal stem cells at passages 1, 3 and 5
2.5 细胞贴壁率 接种前第1,3,5代活细胞比例分别为96%,97%和95%。结果显示:接种14 h,第1,3,5代细胞的贴壁率均可达到高值,此后维持于稳定水平,见图6,贴壁率值分别为(96.39±0.94)%,(96.04±0.81)%和(87.64±1.36)%,方差分析显示3代细胞的贴壁率不同,差异有显著性意义(
P < 0.01),组间比较显示第5代
细胞与第1,3代细胞之间差异均有显著性意义(P < 0.01),而第1代和第3代细胞之间差异无显著性意义(P > 0.05),说明第1,3代细胞的贴壁能力优于第5代细胞。
图6 第1,3,5代骨髓间充质干细胞的贴壁率
Figure 6 Seeding efficiency of bone marrow mesenchymal stem cells at passages 1, 3 and 5
2.6 细胞克隆形成能力 第1,3代细胞接种6 d时镜下可见细胞集落,第5代细胞接种10 d时镜下可见细胞集落。16 d后终止培养,固定并染色,在白背景下肉眼可见散在的蓝色细胞集落,见图7a-c,镜下见集落内细胞排列紧密,形态近似原代细胞,周边可见散在的老化或变异的细胞,表现为宽大扁平且形状不规则,见图7d
经统计,第1,3,5代细胞克隆形成率分别为(16.5 ±2.88)%,(13.2±4.58)%和(7.7±2.16)%。方差分析显示3代细胞的克隆形成率不全相同(
P < 0.01),第1代与第3代,第1代与第5代,第3代与第5代细胞两两比较差异有显著性意义(
P < 0.01),提示随着代数的增加,克隆形成率逐渐降低。
图7 第1,3,5代细胞克隆(肉眼图)及克隆内的细胞特征(×100)
Figure 7 Clones of passages 1, 3 and 5 cells (macrograph) and morphological characteristics of cells in the clones (×100)