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人退变椎间盘内3种干细胞的生物学特性比较
目的 比较来源于同一人退变椎间盘内髓核干细胞(NPSCs)、纤维环干细胞(AFSCs)及软骨终板干细胞(CESCs)的生物学特性.方法 收集7例经X线、核磁共振成像(MRI)确诊为椎间盘突出症患者,将取出的椎间盘仔细分离并进行酶消化、滤网过滤后获得NPSCs、AFSCs及CESCs.培养至第3代时,采用细胞计数试剂盒(CCK-8)检测3种干细胞的生长活性,并进行成脂、成骨及成软骨诱导分化.诱导21d后分别应用油红O染色检测细胞成脂能力,茜素红染色检测细胞成骨能力,甲苯胺蓝染色检测细胞成软骨能力.提取第3代细胞总RNA,分别行反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测成脂、成骨及成软骨相关基因的表达情况.结果 来自于同一患者的NPSCs、AFSCs与CESCs形态上相似,差异无统计学意义(P＞0.05).生长曲线显示CESCs[第1、3、5、7、9、11、13、15天吸光度(A)值分别为0.35 ±0.01、0.52 ±0.02、0.64 ±0.08、0.80 ±0.19、0.79 ±0.20、1.06±0.11、1.37 ±0.09、1.31±0.41]与AFSCs(第1、3、5、7、9、11、13、15天A值分别为0.38±0.01、0.50±0.03、0.72 ±0.06、0.82 ±0.13、0.87±0.08、0.87±0.09、1.20 ±0.05、1.43±0.05)增殖能力要比NPSCs(第1、3、5、7、9、11、13、15天A值分别为0.32±0.02、0.42 ±0.04、0.59±0.01、0.64±0.17、0.65 ±0.19、0.68 ±0.21、0.67 ±0.12、0.59±0.12)活跃.油红O染色、茜素红染色及甲苯胺蓝染色分别证实3种干细胞均可向脂肪、骨及软骨三系诱导分化.RT-PCR检测结果显示AFSCs在成脂[过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ):6.85 ±0.32,脂蛋白脂肪酶(LPL):13.72±0.37]、及成软骨[Ⅱ型胶原(COL-2):10.45±1.10,性别决定因子相关基因-9(SOX-9):14.39±1.22]基因表达方面比NPSCs(PPARγ:6.63±0.50,LPL:8.41±0.42,COL-2:3.53±0.62,SOX-9:7.66 ±0.68)与CESCs(PPARγ:7.21±0.21,LPL:10.62±0.37;COL-2:8.26±0.49,SOX-9:13.70±1.10)略强;而成骨能力方面,CESCs强[Runt相关转录因子2(RUNX-2):7.30±1.1,COL-2:8.22±0.84],AFSCs(RUNX-2:6.20 ±0.92,COL-2:4.94±0.90)与NPSCs相当(RUNX-2:2.61 ±0.06,COL-2:7.05 ±0.82);NPSCs的成脂基因尤其LPL基因表达较低.结论 NPSCs、AFSCs及CESCs在体外培养中细胞形态相似,但生物学特性方面存在差异.体外诱导分化及RT-PCR检测结果均提示AFSCs比其他两种干细胞在椎间盘组织工程领域中更加具有优越性.
