关节软骨细胞和骨髓间充质干细胞不同共培养方式对细胞增殖与分化的影响

背景:在关节软骨细胞和骨髓间充质干细胞共培养环境中,软骨细胞功能活跃,增殖速度加快,骨髓间充质干细胞促进了软骨细胞的表型维持,而且少量软骨细胞提供的微环境能够诱导骨髓间充质干细胞成软骨分化,降低了软骨分化过程中出现的肥大表型和软骨内骨化,但是影响共培养系统中细胞增殖分化的因素和细胞间相互作用的机制尚不明确.目的:观察软骨细胞和骨髓间充质干细胞接触共培养对细胞增殖分化的影响,进一步优化共培养方式,为探讨共培养系统中二者的相互作用机制提供依据.方法:分离和培养新西兰兔(南京医科大学实验动物中心提供)软骨细胞和骨髓间充质干细胞,取第2代软骨细胞和骨髓间充质干细胞,以1:3的比例直接混合在24孔板进行接触共培养为接触共培养组,以1:3比例分别在Transwel的上室和下室进行非接触共培养为非接触共培养组,共培养21 d.细胞爬片进行甲苯胺蓝染色、COL2a1及Cx43细胞免疫化学染色.应用CCK8检测共培养系统中细胞的增殖情况,ELISA检测共培养细胞上清液中糖胺聚糖和转化生长因子β3水平,Western blot检测共培养细胞COL2a1和Cx43的表达.然后添加转化生长因子β3进行软骨细胞和骨髓间充质干细胞接触共培养和非接触共培养,比较细胞增殖、糖胺聚糖水平、COL2a1及Cx43蛋白表达的变化.结果与结论:①随着共培养时间的延长,细胞增殖能力逐渐增高,接触共培养组细胞吸光度值明显高于非接触共培养组(P<0.05),糖胺聚糖和转化生长因子β3水平以及COL2a1和Cx43的蛋白表达明显高于非接触共培养组;②添加10μg/L转化生长因子β3共培养21 d,接触共培养组细胞增殖、糖胺聚糖水平、COL2a1及Cx43的表达与未添加转化生长因子β3比较无明显变化(P>0.05),而非接触共培养组的细胞增殖、糖胺聚糖水平、COL2a1及Cx43蛋白表达明显提高(P<0.05),但仍明显低于未添加转化生长因子β3的接触共培养组(P<0.05);③结果表明,接触共培养比非接触共培养明显促进细胞的增殖和分化,Cx43在其中起重要作用.