关节软骨细胞膜片的制备与生物性能研究

摘要

通过低氧培养动物关节软骨细胞，分析凋亡、自噬与增殖特点，制备髋关节软骨细胞（Hip joint chondrocytes,HJCs）、膝关节软骨细胞（Knee joint chondrocytes,KJCs）和肩关节软骨细胞（Shoulder joint chondrocytes,SJCs）膜片，评价HJCs、KJCs和SJCs 3种细胞膜片的生物化学与物理特性。无菌分离兔HJCs、KJCs和SJCs，在21%、10%和2%氧含量中培养48和96 h，收集的细胞分别标记为48 h-Ⅰ、48 h-Ⅱ、48 h-Ⅲ、96 h-Ⅰ、96 h-Ⅱ、96 h-Ⅲ组，测定细胞横径和纵径、细胞活力及相关基因、蛋白质表达量，制备HJCs、KJCs和SJCs细胞膜片，测定细胞数与活力，分析相关基因和蛋白表达量。结果表明：96 h-Ⅲ组细胞横径和纵径均显著大于48 h-I组（P<0.05）。低氧诱导因子1α（HIF-1α）、性别决定区Y框蛋白9（SOX-9）、Ⅱ型胶原蛋白（COL-Ⅱ）、整合素蛋白α5β1（INTα5β1）、纤维连接蛋白（FNs）和糖胺聚糖（GAG）的基因和蛋白质表达量均逐渐升高；其中，96 h-Ⅲ组表达量显著高于48 h-Ⅰ组和96 h-Ⅰ组（P<0.05或P<0.01）。KJCs的INTα5β1表达量96 h-Ⅲ组比48 h-Ⅰ组和96 h-Ⅰ组分别升高141.82%和68.35%（P<0.05）;HJCs的COL-Ⅱ蛋白表达量96 h-Ⅲ组比48 h-Ⅰ组和96 h-Ⅰ组分别升高127.21%和58.29%（P<0.05）；软骨细胞膜片番红O染色后软骨基质呈红色，软骨细胞核呈蓝色；HJCs、KJCs和SJCs膜片细胞数为6.5×10⁵～7.1×10⁵个·cm^-2;COL-Ⅱ、GAG、FNs及INTα5β1含量升高；而3种细胞膜片软骨寡聚基质蛋白2（MIA-2）、转化生长因子β1（TGF-β1）、Dickkopf相关蛋白1（DKK-1）、基质金属蛋白酶3（MMP-3）含量及COL-Ⅱ、SOX-9、INTα5β1和FNs表达量无显著差异（P>0.05）。研究成功制备SJCs、KJCs、HJCs细胞膜片，细胞活力达96.5%以上，软骨细胞膜片显著增强COL-Ⅱ、GAG、FNs与INTα5β1分泌，细胞膜片具有优良的脆性与韧性。

关键词

关节软骨细胞 / 低氧培养 / Ⅱ型胶原蛋白 / 脆性与韧性 / 软骨细胞膜片

基金资助

国家“十四五”重点研发计划项目（2024YFD1301002）; 南京农业大学横向科研合作项目（2023620005001256）; 中央高校基本科研业务费专项资金项目（31920240045）