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关节软骨损伤、缺损所导致的剥脱性骨软骨炎、骨性关节炎这些疾病,一直缺乏有效的治疗手段。主要原因是因为人体关节软骨细胞生长缓慢,难以完成自身修复。
近年来,随着组织工程(Tissue Engineemg)技术的介入,对该病的治疗有了新的突破。自体软骨细胞移植(Autologous Chondrocyte Implantation,ACI)成为目前治疗关节软骨缺损疾病的最佳途径。
ACI通过体外培养、扩增患者自体软骨细胞,然后移植到病损处,修复软骨缺损。传统单层培养(monolaver)方法可以进行软骨细胞体外培养和扩增,但这种方法细胞扩增速度有限,且软骨细胞容易失去其分化表型。因此在体外培养时如何快速获得大量有良好分化表型的软骨细胞,是ACI修复关节软骨的关键问题。
复习文献后发现,旋壁生物反应器(Rotating W_all VesselBioreactor,RWVB)对多种细胞及组织的体外培养,包括软骨细胞,都有优于传统单层培养的效果。于是,进行了使用RWVB作关节软骨细胞体外培养的尝试。
本研究使用生物反应器(Bioreactor)进行兔关节软骨细胞的体外培养,利用细胞培养、免疫组织化学等技术,观察细胞存活率、生长曲线、细胞代谢和组织形态学的改变,并与单层培养作以比较,探讨更加合理的细胞体外培养方式。
目的
选用旋壁生物反应器对兔关节软骨细胞进行体外培养,并与传统单层培养方法作以比较。为改进软骨细胞体外培养方法提供依据。
方法
1 无菌条件下切取3周龄兔关节表面软骨组织,酶消化法分离提取,获得原代(第O代)关节软骨细胞。
2 方瓶培养并传代。收集第l代软骨细胞分为两组,A组使用24孔板单层培养;B组使用旋壁生物反应器三维培养。
3 用倒置相差显微镜、细胞染色等方法对两组细胞生长过程进行观察、监测、鉴定,比较两种培养方法对细胞活力、增殖速度、Ⅱ型胶原产量的影响。在培养开始后每天分别对两组细胞取样,MTT法绘制生长曲线,计算细胞倍增时间,作数据分析。
结果
1 形态学观察显示:两组兔关节软骨细胞体外培养后24h开始贴壁。A组细胞外形为圆形或三角形,随着培养时间延长,细胞体积变大,向梭形发展。B组软骨细胞外形始终保持圆形或椭圆形,细胞呈团簇聚集生长。
2 生长曲线表明,两组细胞均在培养48h左右进入指数生长期,A组细胞相对B组细胞增长缓慢。B组细胞的平均倍增时间显著短于A组细胞,检测数据分析有统计学差异。
3 甲苯胺蓝染色及免疫组化染色提示B组细胞有更丰富的GAG和Ⅱ型胶原产生。
结论:生物反应器扩增与单层培养方法相比,软骨细胞体外培养扩增速度更快,胶原和GAG产量都更高,并且持久保留软骨固有细胞表型,是软骨细胞体外规模化扩增的更佳选择。