1.1 设计 细胞学实验。
1.2 时间及地点 实验于2019年12月至2020年6月在广东省第二中医院(广东省中医药工程技术研究院)中药药理(毒理)研究室的分子生物学实验室和细胞培养室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验试剂 高糖DMEM培养基、0.25%胰蛋白酶、双抗、DPBS和ITS-G(100×)(美国Gibco公司);胎牛血清(澳大利亚Bovogen公司);Ⅰ型胶原酶、地塞米松、维生素C和脯氨酸(美国Sigma公司);重组人转化生长因子β3(美国Peprotech
公司);CD44-PE-Cyanine7、CD45-FITC抗体(美国Tonbo
Biosciences公司);CD105-PE抗体(美国eBioscience公司);4%组织细胞固定液、Trigol试剂(北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司);PrimeScript RT Master Mix、TB Green® Premix Ex TaqTM II (Tli RNaseH Plus)(大连宝生物工程有限公司);Ⅱ型胶原抗体(美国Proteintech公司);甲苯胺蓝染液(南京建成科技有限公司);苏木精染液(上海碧云天生物技术有限公司);兔Streptavidin-HRP试剂盒(北京康为世纪生物科技有限公司);CCK-8试剂盒(上海东仁化学科技有限公司);TritonX-100(美国Sigma公司);相关基因引物(上海英潍捷基贸易有限公司)。
1.3.2 实验仪器 Cellometer Mini自动细胞计数仪(美国
Nexcelom公司);FC500流式细胞仪(美国Beckman公司);Varioskan Flash全波长多功能酶标仪(美国Thermo Fisher Scientific公司);3K30冷冻高速离心机(德国Sigma公司);Class II Type B2生物安全柜(新加坡Esco公司);3111CO2细胞培养箱(美国Thermo Fisher Scientific公司);DMI8倒置荧光显微镜(德国Leica公司);StepOnePlus实时荧光定量PCR仪(美国Thermo Fisher Scientific公司);40 μm细胞过滤网(美国Biologix公司)。
1.4 实验方法
1.4.1 IPFP-ASCs的获取 在广东省第二中医院骨科行全膝关节置换术中切取的8例患者废弃的髌下脂肪垫用于分离培养IPFP-ASCs,患者年龄60-75岁,无糖尿病、肝炎、痛风性关节炎及代谢性疾病。该研究获得了广东省第二中医院伦理委员会批准以及患者知情同意。
无菌条件下获取患者废弃的髌下脂肪垫,将其移入无菌操作台,首先用无菌眼科剪剪掉肉眼可见的红色血管以及白色结缔组织,然后将剩余脂肪组织剪成1.0-2.0 mm3碎块,DPBS清洗2次,每次5 min;然后用0.25%胰蛋白酶在37 ℃
消化1 h;吸弃0.25%胰蛋白酶,加入用不含血清的高糖DMEM培养基配制的0.2%Ⅰ型胶原酶溶液,消化过夜,第2天转移至50 mL离心管内,小心吸取下层液体然后经过40 μm
细胞过滤网过滤,再转移至15 mL离心管,1 500 r/min离心,沉淀用2 mL基础培养基(高糖DMEM培养基+体积分数为10%胎牛血清+1%双抗的溶液)溶解并且转入细胞培养瓶中,放入37 ℃、体积分数为5%CO2细胞培养箱中培养,一两天后可见细胞贴壁生长,即为原代IPFP-ASCs。将得到的原代IPFP-ASCs培养24 h后进行半量换液,48 h后进行全量换液,之后每2 d换液1次,培养5-7 d后原代IPFP-ASCs可生长融合达到90%以上,用0.25%胰蛋白酶消化后,按1∶3比例传代接种到新的细胞培养瓶中持续体外培养。
1.4.2 IPFP-ASCs的形态观察 取第2代长满培养瓶的
IPFP-ASCs,用0.25%胰蛋白酶消化,1 500 r/min离心10 min,
用基础培养基重悬并调整细胞浓度约为5×107 L-1,以每孔100 µL接种于10个96孔板中即为第3代IPFP-ASCs,将该细胞置于37 ℃、体积分数为5%CO2培养箱中连续培养10 d,在不同时间用光学显微镜观察并拍摄细胞形态和增殖状况。
1.4.3 CCK-8检测IPFP-ASCs的增殖活力 取第2代长满培养瓶的IPFP-ASCs,用0.25%胰蛋白酶消化,1 500 r/min离心10 min,用基础培养基重悬并调整细胞浓度约为5×107 L-1,
以每孔100 µL接种于10个96孔板中即为第3代IPFP-ASCs,
将该细胞置于37 ℃、体积分数为5%CO2培养箱中连续培养10 d,从第2天起,每天取1个96孔板,每孔加入CCK-8溶液10 µL,相同条件下继续培养4 h,然后用多功能酶标仪检测450 nm条件下各孔的吸光度值,以时间为横轴,吸光度值为纵轴绘制生长曲线。
1.4.4 流式细胞仪检测IPFP-ASCs的表面抗原 取第3代长满培养瓶的IPFP-ASCs,用0.25%胰蛋白酶消化,1 500 r/min离心10 min后,尽量弃去上清液,500 μL DPBS溶解沉淀,再分别吸取100 μL到5个流式细胞仪专用管中,分别为阴性组、CD44组、CD45组、CD105组和CD44+CD45+CD105组,CD44、CD45、CD105组分别加入1 μL相应抗体,CD44+CD45+
CD105组加入3种抗体,每种抗体均为1 μL,阴性组不加任何抗体,充分混匀后室温避光静置25 min,然后每管加入
4 mL鞘液, 1 500 r/min离心5 min后小心轻轻倒掉上清液,用600 μL鞘液溶解混匀底部的沉淀,避免生成气泡,放入流式细胞仪进行检测。
1.4.5 IPFP-ASCs成软骨诱导分化 将第3代IPFP-ASCs计数后以1×104个/孔铺在装有细胞爬片的6孔板中,分为2组:空白对照组继续用基础培养基培养,诱导分化组在此培养基中加入10 µg/L 转化生长因子β3、100 nmol/L地塞米松、1% ITS-G、50 mg/L 维生素C以及40 mg/L 脯氨酸,所有细胞均为每2 d换液1次,连续培养第14天收集细胞。
1.4.6 免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色 在成软骨诱导第14天时,将两组细胞的细胞爬片取出后用4%组织细胞固定液将其固定15 min,DPBS洗涤3次,每次5 min;用0.1% TritonX-100浸润15 min,DPBS洗涤3次,每次5 min;用内源性过氧化物酶封闭液室温孵育10 min,DPBS充分淋洗;用羊血清工作液室温孵育10 min后甩干;加入稀释好的Ⅱ型胶原蛋白一抗抗体(1∶1 000)在37 ℃孵育2 h,DPBS充分淋洗;加入生物素标记羊抗兔二抗工作液,室温孵育10 min,
DPBS充分淋洗;加入HRP标记的链霉亲和素,室温孵育
10 min,DPBS充分淋洗;最后用DAB显色,显色后用苏木精复染1 min,通过水洗终止显色,将其用于免疫组织化学染色鉴定。另取细胞爬片,用4%组织细胞固定液将其固定15 min,DPBS洗涤3次,每次5 min,然后用甲苯胺蓝染液染色20 min,水洗后将其用于甲苯胺蓝染色鉴定。
1.4.7 总RNA提取及RT-qPCR检测 采用Trigol试剂分别提取成软骨诱导第14天空白对照组和诱导分化组细胞的总RNA,然后采用反转录获得相应的cDNA,反转录反应体积 为10 µL,包括总RNA 8 µL,5×PrimeScript RT Master Mix
2 µL,反应条件:37 ℃、15 min,85 ℃、5 s。PCR反应体积为25 µL:前、后引物和无菌水混合物11 μL,cDNA 1 μL,TB Green Premix Ex Taq Ⅱ(Tli RNaseH Plus) (2×) 12.5 µL,ROX
Reference Dye 0.5 µL,反应条件:94 ℃、5 min;94 ℃、30 s,58 ℃、30 s,72 ℃、50 s,45个循环;72 ℃延伸5 min。用于PCR检测的相关基因引物信息如表1所示。
1.5 主要观察指标 IPFP-ASCs的形态、增殖活力、特异性表面标记物;Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色对IPFP-ASCs成软骨分化能力进行鉴定;RT-qPCR检测成软骨诱导分化后相关基因的表达。
1.6 统计学分析 实验数据采用SPSS 22.0软件进行分析,最终结果以x±s表示。两组间的比较采用两独立样本t检验,
P < 0.05为差异有显著性意义。