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目的: 一直以来,软骨缺损的修复都是骨科领域的难点和热点,因为难以在软骨缺损区重建真正的透明软骨,以实现关节软骨的功能。软骨细胞移植的方法解决了这个问题,可以在软骨缺损区形成透明软骨,实现真正的关节软骨的结构和功能,但这种方法需从自体正常软骨取材,细胞来源有限,且存在多种并发症。间充质干细胞具有高度增殖和多向分化能力,可大量增殖并分化为软骨细胞,解决了自体软骨细胞移植的弊端。目前研究表明,在骨髓、滑膜、脂肪、肌膜等不同组织来源的间充质干细胞中,滑膜间充质干细胞(synovium-derived stem cells,SDSCs)在增殖和软骨分化能力上优于其他来源的间充质干细胞。骨性关节炎(osteoarthritis,OA)是临床中的常见病,以软骨退变和软骨缺损为主要病理表现,常常导致严重的疼痛和功能障碍。如果用SDSCs作为种子细胞治疗OA关节的软骨缺损,需将SDSCs在体外增殖并诱导分化为软骨细胞,再移植回软骨缺损区,必然会处于OA关节内退变性炎症环境中,其软骨形成能力可能会受到炎症环境的影响,如果存在影响?如何影响,是抑制还是促进软骨形成?SDSCs是否可以作为种子细胞治疗OA关节的软骨缺损?以上问题目前仍无答案。本实验旨在研究OA关节的退变性炎症环境是否对SDSCs的软骨分化能力产生影响?如果存在影响,分析其影响方式,是抑制还是促进?探讨SDSCs是否可以作为治疗OA关节软骨缺损的种子细胞? 方法: 本实验首先在临床中随机选取随因膝关节OA行关节置换的病人12例,其中男4例,女8例,平均年龄64.4岁。提取手术中需切除的滑膜组织,并抽取关节液。将滑膜组织中的SDSCs进行分离培养,并传代扩增,绘制MTS细胞增殖曲线,探讨其细胞增殖能力。采用流式细胞术分析其间充质干细胞表面标记物:CD44、CD45、CD90、CD105的表达情况,并向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞诱导分化,采用组织化学染色方法观察诱导结果。成软骨诱导分化采用2种培养方法:平板培养和细胞团悬浮培养。鉴定分离培养的细胞是否为间充质干细胞,并分析其软骨分化形成能力。然后将成软骨诱导分化后的细胞分为实验组和对照组,在实验组细胞培养基中加入OA关节液,模拟OA关节内的退变性炎症环境。然后采用多种方法分析比较2组细胞的软骨形成能力,采用实时定量PCR技术检测常见透明软骨标志性基因的表达情况,包括:COLⅡ、Aggrecan、SOX9基因,然后采用Westemblots方法检测其相应蛋白的合成情况,并测量2组细胞团培养形成的软骨小球的直径。 结果: 本实验在体外条件下,从OA关节滑膜组织中成功分离出SDSCs,MTS细胞增殖曲线显示SDSCs增殖能力强,细胞数量平均72小时扩增1倍。流式细胞术结果显示CD45阴性,CD44、CD90、CD105阳性,多向诱导分化后细胞染色结果显示可以向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞分化,并产生相应的细胞外基质。成软骨诱导分化细胞团悬浮培养可见软骨小球形成,以上说明OA关节滑膜组织中可以分离出SDSCs,并向软骨细胞诱导分化,形成软骨基质。实时定量PCR结果显示实验组细胞Ⅱ型胶原(collagenⅡ,COLⅡ)、Aggrecan、SOX9基因mRNA的表达高于对照组,并具有统计学差异(P<0.05),Western blots结果显细胞COLⅡ、Aggrecan、SOX9蛋白的合成高于对照组,实验组细胞团形成软骨小球的直径明显大于对照组,并具有统计学差异(P<0.05)。说明OA关节液可以促进SDSCs的软骨分化形成能力。 结论: 本实验研究发现,在体外条件下OA关节滑膜组织中可成功分离SDSCs,并进行传代,其增殖能力较强。SDSCs可以向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞诱导分化,其软骨形成能力较强。OA关节液可促进SDSCs的软骨形成能力,SDSCs可以作为细胞移植治疗OA软骨缺损的种子细胞。