高压冷冻及冷冻替代技术在不同生物样品超微结构中的应用

高压冷冻仪在固定样品时,高压和冷冻基本是同步发生的,使得生物样品在数毫秒的时间内被瞬时固定,保证其内部结构接近于生理状态,有效减少了化学固定法中的化学试剂对细胞结构的破坏,极大程度保存了细胞在近似自然状态下的超微结构。本文分别采用化学固定法(CF)和高压冷冻固定法(HPF)对小鼠的睾丸组织、Hela细胞和酵母进行了样品制备,旨在比较这两种方法对不同生物样品超微结构的影响,促进高压冷冻-冷冻替代(HPF-FS)技术在生物学中的应用。透射电镜(TEM)观察结果显示:与传统的化学固定相比,高压冷冻固定可以清晰、完整地保存生物样品的膜结构和亚细胞器结构,细胞形态更加接近自然。

单轴、双轴循环拉力对小鼠肌腱源性干细胞肌腱样分化的影响

目的探讨单轴、双轴循环拉力对小鼠肌腱源性干细胞(TDSCs)分化的影响,为临床肌腱损伤后的康复治疗提供理论基础。方法取6~8周龄C57BL/6小鼠10只,无菌条件下暴露双侧后腿至脚掌,显微镜下解剖收集小鼠髌腱和跟腱组织块,体外分离培养细胞,观察第3代细胞的形态特点。(1)取传代至第3代的细胞,采用流式细胞术检测间充质干细胞标志物(CD44、CD90、Sca-1)、内皮细胞标志物(CD34、Flk-1)、造血细胞标志物(CD45),鉴定细胞是否符合TDSCs特点。(2)取传代至第3代的TDSCs进行成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞分化培养,分别采用茜素红、油红和阿尔新蓝染料对培养的三系细胞进行染色,鉴定细胞是否具有多向分化潜能。(3)取传代至第3代的TDSCs接种到硅胶底培养皿上,分为双轴循环拉力组、单轴循环拉力组、对照组3组。双轴循环拉力组细胞使用Flexcell? FX-4000TM柔性基底拉伸加载系统,单轴循环拉力组细胞使用自制拉伸力生物反应器,对照组细胞无拉力。双轴循环拉力组、单轴循环拉力组施加机械负荷组的参数均设置为0.25 Hz、6%的循环拉力,在培养期间进行机械负荷加载,每天加载8 h,共加载6 d。第6天机械负荷刺激结束后,收集3组细胞进行实时荧光定量PCR (qPCR),检测肌腱、成骨、脂肪和软骨相关转录因子的表达。结果显微镜下观察第3代TDSCs形态一致,呈梭形纤维状。(1)流式细胞技术检测结果显示,间充质干细胞标志物CD44、CD90和Sca-1表达阳性、内皮细胞标志物CD34和Flk-1表达阴性、造血细胞标志物CD45表达阴性,符合TDSCs标记鉴定特点。(2)三系分化细胞检测结果显示,提取的细胞成功分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞,验证了提取的细胞具有向成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞分化的潜能。(3)对照组、单轴循环拉力组、双轴循环拉力组3组间比较,肌腱、成骨、软骨、脂肪相关转录因子的相对表达量差异均有统计学意义(P值均<0.05)。组间两两比较:单轴循环拉力组与对照组比较,肌腱、成骨相关转录因子以及脂肪相关转录因子PPARγ的相对表达均增高,软骨相关转录因子的相对表达均降低,差异均有统计学意义(P值均<0.05),而脂肪相关转录因子CEB/P的相对表达差异无统计学意义(P>0.05);双轴循环拉力组与对照组比较,肌腱相关转录因子Scx、Mohawk的相对表达降低,成骨相关转录因子Runx2的相对表达增高、碱性磷酸酶(ALP)的相对表达降低,软骨相关转录因子Sox9相对表达增高、Col2a1的相对表达降低,脂肪相关转录因子的相对表达均增高,差异均有统计学意义(P值均<0.05);单轴循环拉力组与双轴循环拉力组比较,双轴循环拉力组肌腱相关转录因子Scx、Mohawk、Col1a1的相对表达均降低,成骨相关转录因子ALP的相对表达降低,软骨、脂肪相关转录因子的相对表达均增高,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。结论单轴循环拉力诱导TDSCs向肌腱细胞、成骨细胞分化,而双轴循环拉力诱导TDSCs向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞分化。单轴循环拉力的作用下可以促进体外TDSCs向肌腱细胞分化,有利于肌腱组织的再生和损伤后的修复,为临床肌腱损伤后的康复治疗提供了理论依据。