白细胞介素9缺失抑制小鼠的成骨能力

背景:小鼠成骨能力受到JAK/STAT通路的调控,白细胞介素9能够通过JAK-STAT通路调控多种细胞的功能,有潜力成为调控成骨能力的新型细胞因子。目的:探究体内白细胞介素9的缺失对于小鼠成骨能力的影响。方法:将2月龄野生型小鼠(WT)和白细胞介素9基因全敲除小鼠(IL-9^(-/-))股骨进行Micro-CT扫描,分析其骨量变化;并分别对小鼠股骨切片行苏木精-伊红染色、Masson染色以及Ⅰ型胶原蛋白免疫组化染色。提取2月龄WT和IL-9^(-/-)小鼠骨髓细胞进行骨髓间充质干细胞克隆形成实验,并检测成骨基因的表达。为了进一步验证白细胞介素9是否通过JAK-STAT通路进行信号传导,采用Westernblot检测STAT3蛋白的表达。结果与结论:①Micro-CT扫描结果显示,相较于WT小鼠,IL-9^(-/-)小鼠的骨量显著降低,骨密度、骨体积分数、骨小梁数目显著降低,骨小梁分离度显著增大;②苏木精-伊红染色与Micro-CT结果一致,IL-9^(-/-)小鼠骨小梁密度更低;③Ⅰ型胶原蛋白免疫组化染色以及Masson染色结果显示,IL-9^(-/-)小鼠Ⅰ型胶原蛋白阳性成骨细胞数量显著减少,同时胶原形成能力更差;④克隆形成实验结果表明,IL-9^(-/-)小鼠成骨细胞的矿化能力显著低于WT小鼠;⑤Western blot结果显示,成骨诱导激活STAT3信号传导,WT成骨诱导组pSTAT3表达明显高于IL-9^(-/-)成骨诱导组,说明白细胞介素9通过JAK-STAT3通路调控成骨,白细胞介素9的缺失抑制成骨细胞的分化与功能,这可能是IL-9^(-/-)小鼠骨量降低的原因之一。

绿原酸促进成骨前体细胞成骨分化的作用

背景:绿原酸是干李子中含量最丰富的多酚类物质,作为一种食源性药物有望用于骨质疏松治疗之中。目的:探究绿原酸对成骨前体细胞成骨分化的影响及其机制,并在骨质疏松小鼠模型中进行相关验证。方法:(1)体外实验:以含不同质量浓度(0,0.1,1,10,100 mg/L)绿原酸的培养基培养MC3T3-E1细胞,采用CCK-8法检测细胞增殖。采用含0,10,20 mg/L绿原酸的成骨诱导培养基培养MC3T3-E1细胞,进行碱性磷酸酶染色、茜素红染色、成骨基因表达与BMP-2/RUNX2/SMAD4信号通路蛋白检测。(2)体内实验:将32只雌性C57BL/6小鼠随机分成4组,假手术组、去卵巢组及低、高剂量绿原酸组,每组8只,低、高剂量绿原酸组去卵巢后腹腔注射25,50 mg/(kg·d)的绿原酸,连续给药8周。给药8周后,进行骨组织Micro-CT扫描与组织形态学观察。结果与结论:(1)体外实验:当绿原酸质量浓度≤10 mg/L时,对MC3T3-E1细胞的增殖无明显影响。碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,随着绿原酸质量浓度的增加,MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性、钙沉积和钙结节生成能力提高,成骨相关基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白、骨钙素、骨形态发生蛋白2、RUNX2、SMAD4表达升高,骨形态发生蛋白2、RUNX2、SMAD4蛋白表达升高。(2)体内实验:Micro-CT扫描显示,去卵巢组小鼠骨密度、骨体积分数、骨小梁厚度及数量均低于假手术组(P <0.05),骨小梁分离度高于假手术组(P <0.05);经过不同质量浓度绿原酸干预后,去卵巢小鼠的上述指标均有所改善,其中高剂量绿原酸组改善效果有显著性意义(P <0.05)。苏木精-伊红染色显示,去卵巢组小鼠骨量少于假手术组,经过绿原酸干预后骨量增加。(3)绿原酸可能通过BMP-2/RUNX2/SMAD4信号通路促进成骨分化,预防去卵巢小鼠的骨丢失。

肥胖小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:骨髓间充质干细胞分化受到多种因素的影响,肥胖小鼠骨髓间充质干细胞具有更佳的成骨分化能力。目的:探究正常饮食小鼠与高脂饮食诱导的肥胖小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的差异。方法:将4-6周龄Balb/c小鼠随机分为正常饮食组和高脂饮食组,饲养20周后,通过全骨髓培养法得到骨髓间充质干细胞,成骨诱导7 d后进行碱性磷酸酶染色以及qRT-PCR检测成骨相关基因的表达,成骨诱导14 d后进行茜素红染色。高脂饲养20周后,Micro-CT分析股骨骨量的变化,小鼠股骨切片进行苏木精-伊红染色。结果与结论:①与正常饮食组小鼠相比,高脂饮食饲养20周后小鼠体质量显著增加;②与正常饮食组小鼠骨髓间充质干细胞相比,高脂饮食组小鼠骨髓间充质干细胞中碱性磷酸酶阳性表达和钙结节数目显著增加,成骨相关基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白和RUNT相关转录因子2表达水平升高;③Micro-CT重建和骨形态参数量化结果显示,与正常饮食组小鼠相比,高脂饮食组小鼠骨量显著增加,其中骨密度、骨体积分数、骨面积与骨体积比值、骨小梁厚度和骨小梁数目均显著增加,而骨小梁分离度显著减小,苏木精-伊红染色显示高脂饮食组小鼠股骨内含有较多的骨小梁;④结果表明,肥胖小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化能力增强,进一步导致小鼠的骨密度、骨小梁厚度和骨小梁数目显著增加,骨量显著升高。

制备负载细胞可注射微球及体外评价

背景:利用生物材料作为细胞载体能够提供3D培养微环境,支持细胞活力和功能,并有可能扩大细胞治疗的数量和治疗效果,因此寻找一个合适的生物材料显得十分重要。目的:制备可注射甲基丙烯酰化明胶多孔水凝胶微球,探究其生物相容性及负载细胞用于组织工程的潜力。方法:利用微流控技术制备可注射甲基丙烯酰化明胶多孔水凝胶微球,表征微球的微观形貌与硬度。分别采用正常培养基(对照组)与微球浸提液(实验组)培养MC3T3-E1细胞,利用CCK-8法检测细胞增殖,活死细胞染色法检测细胞存活。将微球与CD3^(+)T细胞共培养,以单独培养的CD3^(+)T细胞为对照,光学显微镜下观察微球是否对T细胞活化产生影响,Dapi染色观察微球负载T细胞的形态,流式细胞术验证与微球共培养是否对CD4^(+)T细胞和CD8^(+)T细胞的比例产生影响。结果与结论:①倒置显微镜下可见,冻干前后的微球均保持高度分散且大小均一,直径大小满足可注射条件;扫描电镜下可见,冻干后的微球为多孔结构,孔隙均匀分布;微球的弹性模量为(9.76±2.04)kPa。②CCK-8检测与活死细胞染色显示,两组MC3T3-E1细胞的增殖趋势与增殖活性无明显差别。③光学显微镜下可见,培养2 d时微球未引起CD3^(+)T细胞的活化,也未干预CD3^(+)T细胞的活化,CD3^(+)T细胞分布于微球表面及孔隙内。④流式细胞术检测显示,微球未影响CD4^(+)T细胞和CD8^(+)T细胞的比例。⑤结果表明,通过微流控技术制备了一种可注射甲基丙烯酰化明胶多孔微球,其具有良好的生物相容性且不会对细胞产生不利影响,是一种在组织工程中具有广阔应用前景的生物材料。

负载鸢尾素微溶胶静电纺丝促进神经干细胞分化

目的探究负载鸢尾素微溶胶的静电纺丝支架对神经干细胞分化的影响。方法用微溶胶静电纺丝技术制备负载鸢尾素的静电纺丝支架(PLLA),使用透射电镜(TEM)检测纤维支架的内部结构,使用扫描电镜(SEM)检测纤维支架的形貌特征。通过等离子技术将鸢尾素枝接于静电纺丝支架,并测定其释放曲线。提取SD大鼠胎鼠海马区神经干细胞,通过免疫荧光染色进行细胞标志物巢蛋白(Nestin)的鉴定。观察PLLA-鸢尾素浸出液对神经干细胞分化的影响。结果TEM显示静电纺丝支架有管状结构,SEM显示其有一致的方向特征;鸢尾素可持续释放48h;提取的细胞聚团呈现出明显的球形,免疫荧光染色表明其表达NeStin;PLLA-鸢尾素浸出液可以促进神经干细胞分化。结论负载鸢尾素微溶胶静电纺丝支架可以促进神经干细胞的分化。