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大鼠顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨及成脂能力比較研究

2022-02-15 11:20何畏曹曦
海南醫(yī)學(xué) 2022年3期
關(guān)鍵詞:骨縫充質(zhì)顱骨

何畏,曹曦

電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬綿陽醫(yī)院·綿陽市中心醫(yī)院口腔科,四川 綿陽 621000

間充質(zhì)干細(xì)胞是具有多向分化能力的干細(xì)胞,其應(yīng)用于顱頜面骨缺損修復(fù)是近年來的研究熱點(diǎn)。在目前的顱頜面骨組織工程研究及臨床應(yīng)用中,由于長骨骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞易于獲取,純度高,通常以股骨和脛骨來源的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞為主[1-3]。近年來,研究者在顱頜面骨骨縫中發(fā)現(xiàn)新的間充質(zhì)干細(xì)胞并成功分離培養(yǎng),并證實(shí)顱頜面骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞(calvarial suture stem cells,CSSCs)是顱頜面骨主要的干細(xì)胞,引起成骨端、骨膜、硬腦膜及顱面骨的形成,主要參與顱頜面的形成發(fā)育及缺損修復(fù)[4-6]。當(dāng)顱頜面骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞增殖、分化和凋亡程序出現(xiàn)紊亂時(shí),即可引發(fā)顱頜面骨發(fā)育障礙[7-9]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與顱頜面骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞胚層來源不同,四肢骨骼僅由中胚層來源,通過軟骨內(nèi)成骨形成;顱頜面骨為扁骨,來源于神經(jīng)嵴和軸旁中胚層,通過軟骨內(nèi)成骨和膜內(nèi)成骨形成[10]。本實(shí)驗(yàn)通過分離培養(yǎng)大鼠顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞和股骨骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞,并對(duì)其進(jìn)行鑒定。隨后在體外分別進(jìn)行成骨誘導(dǎo)和成脂誘導(dǎo),分析兩種細(xì)胞的成骨和成脂能力差異。本實(shí)驗(yàn)旨在研究不同骨骼來源的間充質(zhì)干細(xì)胞之間的差異,對(duì)顱頜面骨組織工程的發(fā)展和臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 出生5 d的SD(Sprague Dawley)大鼠10只由四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器α-MEM培養(yǎng)基(Hy-Clone公司,美國);胎牛血清、0.25%胰蛋白酶(GIBICO公司,美國);青霉素和鏈霉素(華北制藥有限公司);FITC-抗CD29、FITC-抗CD11b、FITC-抗CD45、FITC-抗CD90(BioLegend);多聚甲醛(Sigma-Aldrich);磷酸鹽緩沖液;消毒酒精(口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室);成骨誘導(dǎo)液的配置:含10%FBS的DMEM培養(yǎng)液,10 mmol/Lβ甘油磷酸鈉0.05 mmol/L維生素C和100 mmol/L地塞米松;COL1A Antibody(COL-1)(生產(chǎn)商:Santa);Anti-Alkaline Phosphatase(生產(chǎn)商:Abcam);RUNX2(D1L7F)Rabbit mAb(生產(chǎn)商:CST);Anti-Osteocalcin antibody[OC4-30](生產(chǎn)商:Abcam);β-Actin(4D3)monoclonal antibody(生產(chǎn)商:Bioworlde);鈣鹽染色液(茜素紅S)、堿性磷酸酶染色液(生產(chǎn)商:Leagene);M-PER蛋白提取劑(Thermo Fisher Scientific);蛋白酶及磷酸酶抑制劑(Roche);4×LDS樣品緩沖液(Invitrogen);BioMax膠片(Kodak);成脂誘導(dǎo)培養(yǎng)液(Stem Cell Technologies Inc);油紅O(Sigma-Aldrich);M-PER蛋白提取劑(Thermo Fisher Scientific);抗PPARγ抗體、抗LPL抗體(Santa Cruz);吸管若干、5 mL一次性注射器、25 cm2塑料培養(yǎng)瓶、15 mL塑料離心管、30 cm2塑料培養(yǎng)皿、六孔培養(yǎng)板(Corning)。其他:組織剪、眼科剪、眼科鑷、紗球、無菌紗布、骨膜分離器。超凈工作臺(tái)(蘇州市凈化設(shè)備總廠);Beckman低溫低速離心機(jī)(Beckman公司,美國);DMLS光學(xué)顯微鏡(LEICA公司,德國);二氧化碳培養(yǎng)箱(SHELL/JB公司,美國);HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司);倒置相差顯微鏡(Olympus,日本);流式細(xì)胞儀(Becton-Dickinson);WD-9405B型水平搖床(北京市六一儀器廠);電泳電源(CIB-RAD),制膠器,轉(zhuǎn)膜儀,電泳槽(北京市六一儀器廠);PVDF膜(MILLIPORE);FTC3000實(shí)時(shí)熒光定量基因擴(kuò)增儀(FUNGLYN公司,加拿大);相機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 CSSCs的體外分離、培養(yǎng) 取出生后5 d SD大鼠,頸椎脫臼處死,浸入75%酒精中消毒,3 min后取出,無菌條件下沿顱骨正中縫切開皮膚及皮下組織,剔除附著的結(jié)締組織及骨膜,保留正中縫兩側(cè)各1 mm,小心切下,并與硬腦膜分離。用PBS緩沖液反復(fù)沖洗分離好的骨縫區(qū)骨塊。將骨縫區(qū)骨塊剪成小段,置于含10%胎牛血清α-DMEM培養(yǎng)基內(nèi),接種于培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)基量?jī)H覆蓋骨塊即可。放置于37℃,5%CO2的培養(yǎng)箱中。每隔4~5 h觀察培養(yǎng)基的量,適時(shí)添加。2~3 d后,細(xì)胞將從骨塊中心的骨縫區(qū)爬出。以后每3 d全量換液一次。

1.2.2 BMSCs的體外分離、培養(yǎng) 取出生后5 d SD大鼠,頸椎脫臼處死,浸入75%酒精中消毒,3 min后取出,無菌條件下分離雙下肢,將分離好的股骨和脛骨浸入預(yù)先置有PBS緩沖液培養(yǎng)皿中。PBS徹底沖洗骨表面,剪去雙側(cè)骨骺端,用無菌注射器抽取培養(yǎng)液反復(fù)沖洗骨髓腔2~3次,沖出骨髓,將沖出液收集到離心管中,吹打混勻后進(jìn)行離心,1 500 r/min×5 min。棄去上清液,用含10%胎牛血清的α-DMEM培養(yǎng)基重懸,并充分吹均勻,用無菌滴管將細(xì)胞懸液接種于25 cm2塑料培養(yǎng)瓶中,置于37℃,5%CO2的培養(yǎng)箱中,24 h半量換液,以后每3 d全量換液一次。

1.2.3 CSSCs和BMSCs的體外擴(kuò)增 待9~12 d,細(xì)胞達(dá)到80%~90%融合后吸棄培養(yǎng)基,以PBS沖洗2~3次,加入1~2 mL混合消化液(0.02%EDTA:0.25%胰酶=1∶1),按1∶2傳代培養(yǎng)。之后每3 d換液一次,密切觀察細(xì)胞生長情況,待細(xì)胞基本融合,再以上述方法進(jìn)行連續(xù)傳代擴(kuò)增培養(yǎng)至第三代用于以后試驗(yàn)。

1.2.4 CSSCs和BMSCs表型分析 將第三代CSSCs和BMSCs經(jīng)消化、離心、重懸后,各分成兩管,作為抗體指標(biāo)和同型對(duì)照。分別加入CD-29、CD11b、CD90、CD45,以及其相應(yīng)的同型對(duì)照。孵育15 min(切記要避光)后,加入PBS終止,1 200 r/min離心5 min,棄上清。PBS重懸,流式細(xì)胞儀檢測(cè)。重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.5 CSSCs和BMSCs體外成骨誘導(dǎo) 取第三代CSSCs和BMSCs,按照1×106/L的細(xì)胞密度進(jìn)行接種,2 d貼壁后開始進(jìn)行成骨誘導(dǎo)。除去培養(yǎng)液,加入成骨誘導(dǎo)液。細(xì)胞成骨誘導(dǎo)14 d后進(jìn)行Ⅰ型膠原免疫熒光檢測(cè)和堿性磷酸酶染色。誘導(dǎo)21 d后進(jìn)行茜素紅染色。

1.2.6 免疫印跡法(Western blot)檢測(cè)細(xì)胞成骨分化蛋白表達(dá)水平差異 取第三代CSSCs和BMSCs,按照1×106/L的細(xì)胞密度接種于培養(yǎng)瓶?jī)?nèi),2 d貼壁后開始進(jìn)行成骨誘導(dǎo)。誘導(dǎo)1周后每瓶細(xì)胞加入含PMSF的裂解液400μL,收集細(xì)胞碎片和裂解液移至1.5 mL離心管中,4℃,12 000 r/min離心5 min。將上清轉(zhuǎn)移到離心管中,加入loading-buffer煮沸5 min使蛋白變性,加樣品于10%SDS-PAGE電泳分離蛋白樣品,30 V恒壓轉(zhuǎn)膜2 h。配制封閉液,將脫脂牛奶5.0 g加入100 mL TBST,混勻。加入一抗勻速震搖,4℃過夜。TBST振洗15 min,重復(fù)4次。TBST振洗15 min,重復(fù)4次。將膜取出,置于曝光盒,加入發(fā)光底物避光孵育5 min,進(jìn)入暗室,將膠片壓在膜上進(jìn)行曝光。在Typhoon系統(tǒng)上掃描結(jié)果,Image J軟件分析灰度值,以β-actin為內(nèi)參,實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。

1.2.7 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)檢測(cè)細(xì)胞成骨分化基因表達(dá) 取第三代CSSCs和BMSCs,按照1×106/L的細(xì)胞密度接種于培養(yǎng)瓶?jī)?nèi),2 d貼壁后進(jìn)行成骨誘導(dǎo)。誘導(dǎo)1周后,每孔加1 mL TRIzol Reagent裂解細(xì)胞,反復(fù)吹打,將裂解液收集進(jìn)1.5 mL離心管,每管加0.2 mL氯仿和0.5 mL異丙醇,混勻后室溫孵育10 min,12 000 r/min,4℃離心10 min。移去上清液,用75%乙醇洗滌沉淀,7 400 r/min,4℃離心5 min。移去乙醇,自然晾干沉淀5~10 min。加入DEPC處理水,溶解RNA沉淀。檢測(cè)RNA質(zhì)量和RNA濃度。將mRNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA,采用20 uL體系,置于PCR儀上,37℃反應(yīng)15 min、85℃反應(yīng)5 s、4℃反應(yīng)5 min合成cDNA。采用20 uL體系對(duì)cDNA進(jìn)行擴(kuò)增,本步驟均在冰上操作。引物設(shè)計(jì)序列如下:ALPF:TTGGACTGACTGGGAAGGGAGA;ALPR:TCAATC CTGCCTCCTTCCACTA;OCNF:TCTCTCTGCTCAC TCTGCTGG;OCNR:CGAGGTTCAGGTAACAACTC CATC;RUNX2F:GGCCGGGAATGATGAGAACTA;RUNX2R:GTTTCACTTTGAGAACGGAGCAG。

1.2.8 CSSCs和BMSCs體外成脂誘導(dǎo) 取第三代CSSCs和BMSCs,按照1×106/L的細(xì)胞密度接種于6孔板,2 d貼壁后開始進(jìn)行成脂誘導(dǎo),3 d換液一次。成脂誘導(dǎo)2周后進(jìn)行油紅O染色。

1.2.9 Western Blotting檢測(cè)細(xì)胞成脂分化蛋白表達(dá)水平 實(shí)驗(yàn)方法同上。

1.3 主要觀察指標(biāo) ①CSSCs和BMSCs的特點(diǎn),流式鑒定結(jié)果;②CSSCs和BMSCs成骨分化能力;③CSSCs和BMSCs成脂分化能力。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組間數(shù)據(jù)的比較采用One-way ANOVA分析,組內(nèi)兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CSSCs的分離、培養(yǎng)和傳代擴(kuò)增特點(diǎn) 分離獲取的骨縫碎塊在培養(yǎng)3~4 d后可見細(xì)胞從骨縫區(qū)爬出(圖1A)。待細(xì)胞慢慢分裂增殖后細(xì)胞表現(xiàn)出形態(tài)的多樣性。約2周后貼壁細(xì)胞接近80%融合,貼滿瓶底,形態(tài)多為梭形或星形(圖1B)。此時(shí)進(jìn)行傳代,剛傳代的細(xì)胞呈球形,生長潛伏期較原代細(xì)胞短,沉降貼壁速度較原代細(xì)胞快,待長滿培養(yǎng)瓶底,此時(shí)即可再傳代(圖1C)。

圖1 不同時(shí)期大鼠顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞形態(tài)(×40)

2.2 BMSCs的分離、培養(yǎng)和傳代擴(kuò)增特點(diǎn) 分離獲取的BMSCs培養(yǎng)72 h后細(xì)胞開始進(jìn)行分裂增殖,形成比較大片的細(xì)胞團(tuán)(圖2A)。約1周后細(xì)胞形成集落,多為成纖維細(xì)胞形態(tài),互相融合成片(圖2B)。9~12 d后貼壁細(xì)胞接近80%~90%融合,貼滿瓶底,形態(tài)多為梭形。此時(shí)進(jìn)行傳代,傳代后的細(xì)胞形態(tài)與原代一致,增殖速度與原代相比明顯增快。多次傳代后,BMSCs細(xì)胞純度更高,呈現(xiàn)更均勻的成纖維細(xì)胞樣分布特征(圖2C)。連續(xù)傳代,形態(tài)無明顯變化。

圖2 不同時(shí)期大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞形態(tài)(×40)

2.3 CSSCs的鑒定 第三代CSSCs流式檢測(cè)結(jié)果顯示:高表達(dá)CD90、CD29且陽性率分別為99.8%和99.9%,CD11b及CD45基本呈陰性(圖3)。說明培養(yǎng)擴(kuò)增的細(xì)胞具有干細(xì)胞特征,為MSCs中的一群。

圖3 CSSCs表面抗原檢測(cè)

2.4 BMMSCs的鑒定 P3代BMSCs流式檢測(cè)結(jié)果顯示:高表達(dá)CD90、CD29且陽性率分別為99.6%和99.4%,CD11b及CD45基本呈陰性(圖4)。說明培養(yǎng)擴(kuò)增的細(xì)胞具有干細(xì)胞特征,為MSCs中的一群。

圖4 BMMSCs表面抗原檢測(cè)

2.5 CSSCs和BMSCs成骨誘導(dǎo)分化能力比較成骨誘導(dǎo)14 d后,CSSCs和BMSCsⅠ型膠原免疫熒光染色均呈陽性反應(yīng),且CSSCsI型膠原的表達(dá)高于BMMSCs(圖5A、5B)。堿性磷酸酶(ALP)染色結(jié)果顯示大部分CSSCs和BMSCs胞質(zhì)中可見紅色ALP陽性顆粒,CSSCsALP染色陽性區(qū)域多于BMMSCs(圖5C、5D)。成骨誘導(dǎo)21 d后,茜素紅染色結(jié)果顯示CSSCs和BMSCs成骨誘導(dǎo)后均出現(xiàn)茜素紅陽性區(qū)域,CSSCs陽性區(qū)域更多(圖5E、5F)。因此,CSSCs和BMSCs均可向成骨細(xì)胞分化,CSSCs體外成骨分化能力較BMMSCs強(qiáng)。

圖5 CSSCs和BMSCs成骨誘導(dǎo)分化能力

2.6 細(xì)胞成骨分化相關(guān)蛋白表達(dá)水平比較 在成骨誘導(dǎo)7 d時(shí)對(duì)ALP、OCN、RUNX2蛋白水平進(jìn)行檢測(cè),采用Image J對(duì)Western blot條帶進(jìn)行量化。結(jié)果顯示CSSCs組ALP、OCN、RUNX2蛋白含量高于BMSCs組,以β-actin為內(nèi)參,RUNX2、ALP、OCN蛋白含量在CSSCs中的表達(dá)分別是BMSCs的2.1、1.8、1.5倍,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖6。

圖6 Western blot檢測(cè)成骨分化相關(guān)基因的表達(dá)水平

2.7 細(xì)胞成骨分化相關(guān)基因表達(dá)水平比較 成骨誘導(dǎo)7 d對(duì)ALP、OCN、RUNX2 mRNA水平進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果與蛋白差異基本一致,CSSCs組ALP、OCN、RUNX2mRNA相對(duì)表達(dá)量高于BMSCs組,以GAPDH為內(nèi)參,RUNX2、ALP、OCNmRNA水平在CSSCs中的表達(dá)分別是BMSCs的2.23、1.92、1.56倍,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖7。

圖7 RT-PCR檢測(cè)細(xì)胞成骨分化相關(guān)基因表達(dá)水平

2.8 CSSCs與BMMSCs體外成脂誘導(dǎo)

2.8.1 油紅O染色 成脂誘導(dǎo)14 d進(jìn)行油紅O染色。染色結(jié)果顯示CSSCs與BMMSCs體外成脂誘導(dǎo)后均出現(xiàn)染色陽性區(qū)域,BMSCs油紅O陽性區(qū)域更多。因此,油紅O染色說明CSSCs較BMMSCs體外成脂分化能力弱,見圖8。

圖8 油紅O染色(×40)

2.8.2 細(xì)胞成脂分化相關(guān)基因PPARγ和LPL表達(dá)水平比較 成脂誘導(dǎo)7 d對(duì)PPARγ和LPL蛋白水平進(jìn)行檢測(cè),采用Image J對(duì)Western blot條帶進(jìn)行量化。結(jié)果顯示CSSCs組PPARγ和LPL蛋白水平含量低于BMSCs組,以β-actin為內(nèi)參,PPARγ和LPL蛋白水平在BMSCs中的表達(dá)分別是CSSCs的2.5、1.8倍,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖9。

圖9 Western blot檢測(cè)成脂分化相關(guān)基因表達(dá)水平

3 討論

除了生命中的自然更替,骨骼還具有自我修復(fù)能力,以應(yīng)對(duì)損傷或疾病導(dǎo)致的骨質(zhì)流失[11]。大量骨缺損模型研究已證實(shí),間充質(zhì)干細(xì)胞在損傷和疾病造成的骨質(zhì)流失修復(fù)中起了巨大作用[11-13]。長骨骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的來源已被廣泛研究多年,研究發(fā)現(xiàn)其中主要的干細(xì)胞群體駐留在骨髓腔血管周圍[3,14]。目前BMSCs的體外分離培養(yǎng)方法已經(jīng)很成熟,做到無菌操作即可。根據(jù)BMSCs在塑料組織培養(yǎng)瓶中貼壁生長的特性,骨髓貼壁法已成為一種簡(jiǎn)單易行、操作性較強(qiáng)的分離培養(yǎng)方法[15]。所得BMMSCs活力好,貼壁生長以及擴(kuò)增傳代較理想[14]。相比之下,目前對(duì)干細(xì)胞在顱骨修復(fù)中的作用知之甚少。與長骨不同,顱面骨為扁骨,主要由膜內(nèi)成骨形成,而不是軟骨內(nèi)成骨,因此骨髓腔空間極小。先前的研究認(rèn)為,上覆的骨膜和下覆的硬膜為顱骨骨修復(fù)提供骨祖細(xì)胞[16-18],最近的研究發(fā)現(xiàn)顱骨骨縫間充質(zhì)中存在具有多種分化能力和內(nèi)在修復(fù)潛力的干細(xì)胞群[19-20]。骨縫區(qū)骨髓量極少,無法采取常規(guī)方法獲取顱骨骨縫區(qū)骨髓,因此只能采用骨縫區(qū)骨塊進(jìn)行培養(yǎng),將骨縫區(qū)骨塊分離,盡量去除骨縫區(qū)周圍骨,但不破壞骨縫,待細(xì)胞自行爬出,并進(jìn)行相應(yīng)的鑒定。本實(shí)驗(yàn)分別從大鼠的股骨骨髓和顱骨骨縫中分離培養(yǎng)干細(xì)胞,BMSCs約1周后形成集落,多為成纖維細(xì)胞形態(tài),互相融合成片。9~12 d后貼壁細(xì)胞接近80%~90%融合,貼滿瓶底,形態(tài)多為梭形。分離獲取的顱骨骨縫碎塊在培養(yǎng)3~4 d后可見細(xì)胞從骨縫區(qū)爬出。約2周后貼壁細(xì)胞接近80%融合,貼滿瓶底,形態(tài)多為梭形或星形。經(jīng)過細(xì)胞表面標(biāo)志鑒定,BMSCs與CSSCs均高表達(dá)CD90、CD29(表示細(xì)胞處于原始的未分化狀態(tài)),而細(xì)胞表面抗原CD11b、CD45(兩者均屬造血系統(tǒng)細(xì)胞標(biāo)記物)幾乎不表達(dá)CD90[21]。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,可初步確定其即為本研究需要的BMSCs和CSSCs。

分化潛能是間充質(zhì)干細(xì)胞應(yīng)用于組織工程的基本前提。該研究分離的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)體外成骨、成脂誘導(dǎo)后,均可合成I型膠原,形成鈣結(jié)節(jié)、堿性磷酸酶顆粒和脂滴,同時(shí)對(duì)ALP、OCN、RUNX2三個(gè)骨形成相關(guān)因子以及PPARγ和LPL兩個(gè)脂形成相關(guān)因子的蛋白和mRNA分別進(jìn)行western blot和PCR檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有相同的生物學(xué)特性:均可以體外多向誘導(dǎo)分化;且顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化能力更強(qiáng),而骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成脂分化能力更強(qiáng),因此顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞更適用于骨組織工程。近來有研究成功分離培養(yǎng)下頜骨間充質(zhì)干細(xì)胞,并發(fā)現(xiàn)下頜骨間充質(zhì)干細(xì)胞較骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨向分化能力更強(qiáng),而成脂分化能力弱[22],與顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞的多向分化能力相似。目前研究認(rèn)為出現(xiàn)此差異是由于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與顱頜面骨間充質(zhì)干細(xì)胞胚層來源不同,四肢骨骼僅由中胚層來源,通過軟骨內(nèi)成骨形成;顱頜面骨為扁骨,來源于神經(jīng)嵴和軸旁中胚層,通過軟骨內(nèi)成骨和膜內(nèi)成骨形成[10],因此顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞與下頜骨間充質(zhì)干細(xì)胞具有類似的多分化能力,而與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞之間存在一定差異。

干細(xì)胞分化能力對(duì)于適當(dāng)?shù)淖晕倚迯?fù)至關(guān)重要,以此來應(yīng)對(duì)損傷或生理性的骨丟失。目前存在大量關(guān)于干細(xì)胞自我修復(fù)機(jī)制的研究。研究發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞通過建立一個(gè)可再生的造血微環(huán)境來幫助修復(fù),同時(shí)也為所有新形成的骨骼成分提供祖細(xì)胞[23-24]。關(guān)于顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞的招募機(jī)制和顱骨創(chuàng)面修復(fù)過程中的作用,已有研究證實(shí)與之前認(rèn)為參與顱骨修復(fù)的祖細(xì)胞主要位于骨膜的觀點(diǎn)相反,具有再生能力的是組織間質(zhì)內(nèi)的干細(xì)胞,而不是周圍的膜[20,25]。當(dāng)顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞直接移植到損傷部位后可以改善損傷修復(fù),強(qiáng)烈提示對(duì)骨修復(fù)有直接作用[6]。由此可見,顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化能力在組織再生中發(fā)揮了巨大的作用。

綜上,本研究成功分離培養(yǎng)出骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞,并進(jìn)行成骨、成脂誘導(dǎo),發(fā)現(xiàn)顱骨骨縫間充質(zhì)干細(xì)胞成骨能力更強(qiáng),而骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成脂能力更強(qiáng),為其在顱頜面骨組織工程的發(fā)展和臨床應(yīng)用中提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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