成体干细胞的研究目前以造血干细胞和骨髓间充质干细胞(BMSC)为主,但取材困难,获得率低等不利因素使其临床应用受限。继BMSC之后,脂肪源干细胞(ADSC)成为当今干细胞研究领域的又一热点,美国的ZUK及日本的Mizuno等研究小组对此做了深入研究并取得了一定的进展。ADSC与BMSC有许多相似的生物学特性,但ADSC还具有取材方便、易于培养、收获细胞量大的优势。研究表明BMSC在造血调控中起着关键的作用,而BMSC与造血干细胞共移植能够促进造血重建,原因在于分泌基质细胞衍生因子-1(SDF-1)。但ADSC是否可作为滋养层与骨髓细胞共培养刺激造血干/祖细胞(HSPC)增殖却少见报道,为此我们以ADSC体外模拟造血微环境,观察其对自身HSPC增殖的作用。
一、实验方法
1.大鼠ADSC分离培养:本实验鼠为SPF级SD大鼠,SD大鼠腹腔麻醉后,无菌条件下切取双侧腹股沟皮下脂肪,置人含有100 U/ml青霉素和100 U/m1链霉素的PBS液中浸泡10 min,用PBS反复冲洗,去除可见的血管及其他非脂肪组织,将脂肪组织剪成约1 mm3小块,置于10 ml的0.1%I型胶原酶中,37℃摇床120 r/min消化30min,至悬液成糊状,加入3倍体积的PBS终止消化,以1200×g离心10 min,弃上清,沉淀用含10%FBS的LG-DMEM培养液制成单细胞悬液。以2×105/cm2的密度接种于培养瓶中,置37℃、5%CO2培养箱中培养,48 h首次换液,以后每3 d换液1次。细胞汇合达80%时消化传代。
2.用流式细胞术(FCM)检测ADSC免疫表型:分别取第3~6代细胞,用25 g/L胰蛋白酶消化后,PBS洗2次,制成1×106/ml的单细胞悬液,设阴性对照和同型对照组,分别加CD29-PE、CD34-PE、CD44-FITC、CD49d-FITC及CD106-PE单克隆抗体(单抗),室温下避光孵育15 min,FCM检测。
3.成骨细胞诱导分化:①诱导组取第3代ADSC,待细胞融合80%,加入成骨细胞诱导液(加10%FBS、0.1μmol/LJ也塞米松、50 μmol/L抗坏血酸、10 mmol/L β-甘油磷酸钠的LG-DMEM);②对照组:常规培养,每3 d换液1次。诱导7 d后,两组均行茜素红染色。
4.成脂细胞诱导分化:①诱导组:取第3代ADSC,待细胞融合80%,加入成脂细胞诱导液(含10%FBS 1 μmol/L、地塞米松、200μmol/L吲哚美辛、0.5 mmol/L 3-异丁基1-甲基黄嘌呤、10 μmol/L胰岛素的LG-DMEM培养液);②对照组:常规培养,隔日换液。诱导7 d后,两组均用油红O染色。
5.BMSC对骨髓单个核细胞(BMNC)体外长期培养扩增影响的观察:取大鼠骨髓,制成单细胞悬液,用淋巴细胞分离液分离MNC,用LG-DMEM培养液调整细胞密度为5.0×105/ml,置于丝裂霉素C处理的BMSC上,共培养5周后用胰蛋白酶消化后重新接种,3 h后,收集上清中非贴壁细胞,甲基纤维素培养基(购白Stem cell公司)进行细胞集落培养,培养14 d计数分析。
6.ADSC支持HSPC体外扩增能力的观察:将BMNC作为长期培养启动细胞(LTC-IC),大鼠胚胎来源成纤维细胞、BMSC、ADSC作为滋养层。将实验分为四组:A组:单纯BMNC;B组:BMNC加成纤维细胞;C组:BMNC加BMSC;D组:BMNC加ADSC。在5%CO2、37 ℃、饱和湿度条件下进行培养,每7 d换HSPC长期培养液(购自Stem cell公司),并于培养第7、14、28天取培养液中非贴壁细胞进行细胞集落培养和分析,并于35 d收集上清,用ELESA方法检测SDF-1,FCM检测CD34阳性细胞率。
二、结果
1.ADSC的增殖特征:原代细胞培养48 h首次换液,可见有少量细胞贴壁生长,呈短小梭形,随培养时间延长,细胞呈簇状生长并汇合呈漩涡状排列,培养5~7 d传代,传至第6代(P6)细胞形态呈梭形、大小较一致(图1a)。
2.ADSC的免疫表型:经FCM检测,CD34+细胞占(18.9±6.2)%,CD49d+细胞占(0.8±0.2)%,CD29+细胞占(99.1±0.5)%,HCAM+细胞占(1.6±0.7)%,CDl06+细胞占(5.7±2.1)%,对照组均为阴性。
3.成脂细眙诱导升化:加入成脂细胞诱导培养养后2~3d,细胞开始回缩变为多角形,3 d后细胞质可见较少脂质,7 d时汇合为较太的脂质.油红O染包可见细胞脂滴染色呈阳性(图1b,)。
4.成骨细胞诱导分化加:成骨细胞诱导培养基后3 d细胞逐渐停止扩增变成短梭形约,10d形成结节样结构,笫14天茜索红辨色呈阳性(图1 c)。
a:倒置显微镜下ADSC形态(×200);b :ADSC成脂诱导分化后油红O染色(×100);c:ADSC成骨诱导分化后茜素红染色(×200)
图1 第3代脂肪源干细胞(ADSC)形态及成脂、成骨诱导分化后组化染色结果
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