1.1 设计 细胞水平的对比实验。
1.2 时间及地点 实验于2016-09-30/2019-05-30在遵义医科大学创伤修复实验室及遵义医科大学附属医院完成。
1.3 材料
1.3.1 羊膜 羊膜于遵义医科大学附属医院产科获得,采集之前已获得产妇及家属同意并签署了知情同意书。在产科医生协助下,将新鲜羊膜组织存放于含双抗的PBS中,用无菌瓶密封后低温运输,所有组织在4 h内完成处理。所有产妇均为健康剖宫产,研究方案经遵义医科大学附属医院伦理委员会批准。
1.3.2 实验用主要试剂 胰蛋白酶、胎牛血清(美国Gibco);DMEM-F12(美国HyClone);Ⅱ型胶原酶(中国索莱宝);三维细胞培养水凝胶(ShakeGelTM 3D,表1);引物(上海生工);RNA提取试剂盒(南京诺唯赞公司);Tissue Total RNA Isolation Kit(南京诺唯赞);Elisa试剂盒(上海沪鼎);Quant one step qRT-PCR kit(天根生化科技);Anti-OCN antibody、Goat Anti-Mouse IgG、TO-PRO-3 Stai、Anti-PPARγ antibody、Anti-SOX9 antibody、Anti-Vimentin antibody(艾博抗);4',6-diamidino-2-phenylindole、活死细胞染色试剂盒(赛默飞);FITC标记鬼笔环肽(Yeasen);MODM/MADM/ MCDM诱导培养基(ScienCell)。
1.3.3 实验用主要仪器 CO2细胞培养箱(美国 Thermo
Forma);超净台(中国 Sun Jing);倒置荧光显微镜(日本 Olympus);激光共聚焦显微镜(德国 Leica);PCR扩增仪(BIO-RAD);实时荧光定量PCR仪(BIO-RAD)。
1.4 实验方法
1.4.1 hAMSCs的提取、培养及鉴定 将新鲜羊膜组织用含双抗的PBS反复冲洗两三遍,去除污血及其他杂质。用眼科剪将羊膜组织剪碎成约1
mm×1 mm的碎片,将剪碎的羊膜组织与0.05%胰蛋白酶一起加入50
mL离心管中,密闭封口后置于水浴摇床中37 ℃ 180 r/min消化30 min。30 min后用200目不锈钢滤网收集未消化完全的羊膜组织,用含1%青链霉素的PBS清洗两三遍后,再次加入0.05%胰蛋白酶,37 ℃ 180
r/min消化30 min,消化结束后再次过滤收集羊膜组织,清洗两三遍。将上述羊膜组织收集在15 mL离心管中,加入等量的0.1%Ⅱ型胶原酶,37 ℃ 180 r/min水浴摇床消化约1 h,300目细胞过滤筛过滤收集滤液,将滤液37 ℃1 500 r/min离心6 min,收集细胞沉淀,即为hAMSCs。经流式细胞术鉴定为间充质干细胞。
1.4.2 hAMSCs的培养
二维培养:以完全培养基(含体积分数10%胎牛血清、1%双抗的DMEM/F12)重悬细胞,按1×106接种到T25细胞培养瓶,于37 ℃、体积分数5%CO2孵箱中培养。
三维培养:用0.25%胰蛋白酶将生长融合至80%的hAMSCs消化重悬后计数,备用。将预热的ShakeGelTM 3D水凝胶与细胞悬液按体积比1∶1加入离心管中混匀,接种于24孔板中,放入37 ℃、体积分数5%CO2培养箱中孵育约10 min,直至细胞混悬液成为凝胶状。向孔板加入适量完全培养基继续孵育,以使细胞充分贴附在凝胶中。培养24 h后半量换液,此后每两三天更换一次细胞培养基。
1.4.3 两种培养环境下hAMSCs的形态特征 待两种培养环境的hAMSCs融合至70%-80%时,于倒置相差显微镜和激光共聚焦显微镜下观察hAMSCs的生长特点及形态。
1.4.4 三维培养中hAMSCs的细胞活力 将水凝胶中培养36 h的hAMSCs与活死细胞染料孵育,激光共聚焦显微镜下观察细胞状态。
1.4.5 两种培养环境下hAMSCs的分化能力
二维培养:①成脂诱导分化:将P2代的hAMSCs以2×105/cm2的细胞密度接种在6孔板中,培养至细胞100%融合或者过融合后,将完全培养基更换成MADM成脂诱导分化培养基,每四五天更换液体,诱导21 d后固定,油红O染色,倒置显微镜下观察检测中性脂质空泡、拍照;②成骨诱导分化:按照2×105/cm2的细胞密度将hAMSCs接种在事先包被有0.1%明胶的6孔板中,培养至细胞100%融合或者过融合后,用MODM成骨诱导培养基诱导两三周,期间每四五天更换液体。用茜素红进行染色,倒置显微镜下观察钙盐结节、拍照;③成软骨诱导分化:将P2代消化后的hAMSCs用MCDS成软骨诱导分化培养基重悬,按照1×109 L-1的细胞浓度吸取1 mL转移到15 mL聚丙烯离心管中,室温500×g离心5 min,将含有细胞沉淀的聚丙烯离心管拧松管盖,置于培养箱中培养,每隔3 d更换培养基,持续诱导4周后,利用体积分数4%甲醛对软骨球进行固定,然后石蜡包埋切片、阿利辛蓝染色,倒置显微镜下观察、拍照。
三维培养:将P2代hAMSCs在含水凝胶的6孔板中适应性培养48 h,分别更换为MODM/MADM/MCDM诱导培养基,每隔3 d换液,连续培养14 d后,通过免疫荧光染色(成脂分化标记物Anti-PPARγ;成骨分化标记物Anti-OCN;成软骨分化标记物Anti-SOX9)确定细胞分化方向及程度。
1.4.6 实时荧光定量PCR检测 实时荧光定量PCR检测两种培养条件下hAMSCs旁分泌创面愈合相关因子的mRNA表达情况。将hAMSCs按照2×104/cm2接种于两种不同培养条件的24孔板上,培养24 h后,二维培养的hAMSCs用PBS清洗两三遍,加入适量配好的Buffer RL1进行消化、裂解,用移液器反复吹打混匀收集至离心管中备用。三维培养的hAMSCs小心弃去培养液后,按照与水凝胶1∶3的比例加入一定体积的水凝胶裂解液,用枪头轻轻吹打数次后室温裂解3-5 min;待凝胶完全变为液态后,将凝胶细胞混合物移至离心管中,1 500
r/min离心3 min;弃去废液,收集细胞沉淀,根据细胞沉淀的量加入适量已加入β-巯基乙醇的Buffer RL1[浓度为500 µL/(2-5)×106个细胞],用移液器反复吹打直至液体变澄清看不到细胞团为止。两种裂解液根据RNA提取试剂盒说明书提取RNA,并进行定量检测。反应条件为:92 ℃ 3 min;92 ℃ 10 s;68 ℃ 20 s;共40个循环。以GADPH为内参,检测创面修复相关因子mRNA的表达量,使用2-∆∆Ct方法进行半定量分析。检测基因引物序列见表2。
1.4.7 ELISA法检测 ELISA法检测两种培养条件下hAMSCs旁分泌创面愈合相关因子的蛋白表达情况。将hAMSCs按照2×104/cm2接种于两种不同培养条件的24孔板上。根据二维培养的细胞情况,细胞贴壁后用PBS清洗两种培养条件下的hAMSCs并更换新鲜培养基,放入细胞培养箱继续培养48 h。48 h后收集两种细胞培养液, 1 000×g离心20 min,取上清。根据Elisa试剂盒(上海沪鼎)说明书进行加样,在450 nm波长处测定各孔的吸光度值。绘制标准曲线,计算白细胞介素4、白细胞介素6、白细胞介素8、白细胞介素10、肝细胞生长因子、金属蛋白酶组织抑制因子、基质金属蛋白酶、表皮生长因子、转化生长因子β1、碱性成纤维细胞因子、角化细胞生长因子、血管内皮生长因子的相应浓度。
1.5 主要观察指标 两种培养环境下hAMSCs的特性及旁分泌创面愈合相关因子的效应。
1.6 统计学分析 统计性结果利用Prism Graphpad7.0软件进行分析,采用x(_)±s表示。计量资料予以正态性和方差齐性检验,独立样本组间比较采用单因素方差分析、独立样本t 检验,P < 0.05表示差异有显著性意义。