拉伸加载装置的研制及拉伸对骨髓间充质干细胞增殖的调节作用

论文摘要

骨髓间充质干细胞（Marrow Mesenchymal Stem Cells,MSCs）是中胚层来源的具有多向分化潜能的干细胞,存在于不同种属的动物体内（如鸡、鼠、兔、犬、人）,主要分布在全身的结缔组织及组织器官中,以骨髓组织中的含量最为丰富。在不同的诱导条件下,MSCs 具有向成骨细胞、成肌细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和基质细胞等中胚层细胞分化的能力,同时还可分化为外胚层的神经细胞和内胚层的肝细胞。随着组织细胞工程学和基因工程学的发展,利用MSCs 的多向分化的潜能,将其运用于组织工程、细胞因子替代治疗、基因治疗、细胞移植及器官移植等方面的研究已成为热点。然而,MSCs 在体内含量很少,骨髓中每10 万单核细胞中大约有1 个MSCs,且随着年龄的增长,MSCs 数量逐渐减少。显然,如此微量的MSCs 根本难以满足细胞工程的需要。因此,如何摸索一个适宜的体外纯化、扩增的培养条件,对于进一步研究MSCs 的生物学特性、诱导分化和细胞移植就显得尤为重要。体外调节MSCs 增殖的方法有很多种,其中力学刺激是一种重要的途径。近年来,力学因素对细胞和组织生长发育的调节一直是生物力学十分重视的研究领域,国内外学者已经在这一领域作了大量的研究工作,积累了丰富的研究经验。拉伸是力学刺激中的一种有效方法,文献显示:最佳刺激条件的拉伸能促进细胞增殖。但目前利用力学拉伸加载作用调节MSCs 增殖的研究尚未见详细文献报道,其机理更不清楚。本实验拟研制拉伸加载装置,选取大鼠作为实验材料,进行MSCs的原代分离、培养、鉴定。然后在一定条件下对MSCs 的进行拉伸刺激,研究分析拉伸刺激后MSCs 的增殖情况,从中找到在设定范围内,该拉伸装置刺激MSCs增殖的最佳条件,并为以后MSCs 在力学拉伸刺激下的定向分化及进一步研究打下良好基础。本实验的研究方法和主要研究内容包括:首先,研制一套符合实验要求的拉伸加载装置,初步设定拉伸参数,进行相关预实验检测;同时,选取成年大鼠作为实验动物,采用Percoll 梯度离心法结合贴壁筛选法分离提取MSCs,培养传代,进行相关鉴定;然后使用拉伸加载装置,在一定的条件下,对MSCs 进行拉伸刺激,采用MTT 法分析增殖影响,分子生物学相关技术分析与增殖相关的c-fos 基因的表达变化,从中研究不同的拉伸刺激条件对MSCs 增殖的相应影响,并总结出在设定的参数范围内,本实验研制的拉伸加载装置刺激MSCs 增殖的最佳拉伸条件。本实验的研究结果如下:

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 骨髓间充质干细胞的生物学特性及研究现状
• 1.1.1 骨髓间充质干细胞
• 1.1.2 骨髓间充质干细胞的分离、扩增和鉴定
• 1.1.3 骨髓间充质干细胞的多向分化潜能
• 1.1.4 骨髓间充质干细胞的形态特征
• 1.1.5 骨髓间充质干细胞的表面标志物
• 1.2 力学刺激对细胞的影响
• 1.3 问题的提出
• 1.4 研究的目的和内容
• 1.4.1 研究的目的
• 1.4.2 研究的内容
• 2 拉伸加载装置的研制
• 2.1 实验材料
• 2.2 拉伸加载装置的原理和组装
• 2.2.1 拉伸加载装置的力学原理
• 2.2.2 拉伸加载装置的工作原理
• 2.2.3 拉伸加载装置控制电路的研制
• 2.2.4 拉伸加载装置的组装
• 2.3 拉伸加载装置的调试
• 2.3.1 高频率下蠕动泵转速与膜伸长比的关系
• 2.3.2 低频率下蠕动泵转速与膜伸长比的关系
• 2.4 分析讨论
• 2.4.1 力学加载装置的研究现状
• 2.4.2 本实验研制的力学加载装置
• 3 骨髓间充质干细胞的分离培养
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 实验动物
• 3.1.2 主要实验试剂及其配制
• 3.1.3 主要仪器设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 骨髓间充质干细胞的分离培养
• 3.2.2 骨髓间充质干细胞的表面标志物检测
• 3.2.3 骨髓间充质干细胞的成骨诱导及鉴定
• 3.2.4 骨髓间充质干细胞的HE 染色
• 3.2.5 骨髓间充质干细胞的生长曲线测定
• 3.2.6 骨髓间充质干细胞的细胞周期测定
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 骨髓间充质干细胞的分离培养
• 3.3.2 骨髓间充质干细胞的表面标志物检测
• 3.3.3 骨髓间充质干细胞的AKP 鉴定
• 3.3.4 骨髓间充质干细胞的HE 染色
• 3.3.5 骨髓间充质干细胞的生长曲线
• 3.3.6 骨髓间充质干细胞的生长曲线测定
• 3.4 分析讨论
• 3.4.1 骨髓间充质干细胞的分离获得
• 3.4.2 骨髓间充质干细胞的培养和扩增
• 3.4.3 骨髓间充质干细胞的表面标志物及检测
• 4 拉伸加载作用对骨髓间充质干细胞增殖的调节
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 拉伸加载装置的研制组装与调试
• 4.2.2 细胞消化与种膜培养
• 4.2.3 拉伸刺激
• 4.2.4 拉伸刺激骨髓间充质干细胞增殖的结果检测
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 MTT 分析拉伸对骨髓间充质干细胞的增殖影响
• 4.3.2 c-fos 基因表达变化
• 4.4 分析讨论
• 4.4.1 MTT 分析拉伸对骨髓间充质干细胞的增殖影响
• 4.4.2 c-fos 基因表达变化
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间发表论文目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书