羅曼鶴雞骨髓間充質干細胞的分離培養和鑒定

李雙星，樸豐源，戚 媛，劉曉輝，李亞晨，劉 爽，李雙月

(1哈爾濱醫科大學附屬第一醫院，哈爾濱150001;2大連醫科大學)

骨髓間充質干細胞(BMSCs)是一類來源于中胚層、具有多向分化潛能的成體干細胞，可向骨、神經、肝、心肌、內皮等多種胚層細胞分化，已經成為組織工程和細胞移植的重要細胞來源，在組織功能/結構重建、創傷修復及人工器官等領域具有廣闊的應用前景［1，2］。有關BMSCs的研究目前多集中于人、大鼠和小鼠，雞BMSCs相關的研究報道不多見。雞作為首個進行基因組測序的禽類，已揭示了眾多胚胎發育機制，動物腫瘤可由病毒引起亦是以雞為模型首次證明，雞是胚胎發育、腫瘤和免疫系統等研究的重要模型，雞BMSCs已成為相關研究不可替代的體外模型［3～5］。2009年，Mahesh等首次分離培養出雞BM-SCs，但其采用的密度梯度離心法操作繁瑣，同時亦破壞了BMSCs的生長微環境，限制了BMSCs的培養和應用［6，7］。2012年11月～2013年5月，我們利用全骨髓貼壁法對雞BMSCs進行分離培養和鑒定，以期建立一種簡單、高效的雞BMSCs分離、培養體系，為雞BMSCs的進一步研究和應用提供實驗基礎。

1 材料與方法

1.1 材料 羅曼鶴雞，1～14天齡，由大連韓偉集團提供。DMEM培養基、胎牛血清、胰蛋白酶(Hyclone公司)，二苯基四氮唑溴鹽(MTT)、青霉素、鏈霉素(上海生工生物工程有限公司)，地塞米松、β-磷酸甘油、抗壞血酸、谷氨酰胺、胰島素、異丁基甲基黃嘌呤、吲哚美辛(Sigma公司)，FITC-CD29抗體、PE-CD34抗體(e-Bioscience公司)。

1.2 雞BMSCs的分離培養 雞脫臼處死，無菌分離完整的股骨及脛骨，清除附著的肌肉組織，暴露骨髓腔并反復沖洗，尤其是干骺端。將沖出的骨髓細胞過篩網制成單細胞懸液，離心后用含10%FBS的DMEM培養液重懸并接種于培養皿，于37℃、CO2飽和濕度培養箱中培養。接種24 h后全量換液，以后每3 d換液1次。待細胞達到80%～90%融合，0.25%胰酶消化并按1∶2進行傳代，利用差速貼壁特性逐步純化BMSCs。

1.3 雞BMSCs的鑒定

1.3.1 形態學觀察 倒置顯微鏡下觀察細胞形態及貼壁狀況，并記錄。

1.3.2 增殖能力檢測 取生長狀態良好的第3代BMSCs，以4×103/mL接種于96孔板，每組6復孔，每3 d換液1次，采用MTT法檢測其生長增殖能力。從培養第1天到第7天，每天相應復孔加入20μL MTT(5 g/L)溶液，37℃孵育4 h，小心棄去上清液，每孔加入150μL DMSO，微量振蕩器震蕩10 min，使結晶物充分溶解，酶標儀檢測490 nm波長處各孔光密度值(OD值)，以時間為橫坐標，OD值為縱坐標繪制生長曲線。

1.3.3 表面標志物檢測 第3代BMSCs胰蛋白酶室溫消化，離心收集細胞，PBS清洗細胞并制成單細胞懸液。各樣本分別加入抗CD29和CD34的熒光標記抗體，同時設立同型陰性對照，4℃避光孵育，用流式細胞儀進行檢測。

1.4 雞BMSCs分化能力檢測

1.4.1 雞BMSCs成骨誘導分化 將2×108/L生長狀況良好的第3代BMSCs接種于培養板，待細胞長至80%～90%融合時，在各誘導孔加入成骨誘導培養基(DMEM培養液含10%胎牛血清、5μg/mL抗壞血酸、10 mmol/Lβ-磷酸甘油、100 nmol/L地塞米松)，對照孔加入含10%胎牛血清的DMEM常規完全培養液，每3天換液1次。誘導分化第21天進行茜素紅染色。

1.4.2 雞BMSCs成脂誘導分化 選用第3代生長狀態良好的 BMSCs，2×108/L接種，待細胞長至80%～90%融合時，在各誘導孔加入成脂誘導培養基(DMEM培養液含10%胎牛血清、5μg/mL胰島素、1μmol/L地塞米松、10 mmol/L異丁基甲基黃嘌呤、600 nmol/L吲哚美辛)，對照孔加入DMEM常規完全培養液，每3天換液1次。誘導分化第14天進行油紅O染色。

2 結果

2.1 雞BMSCs形態學變化 雞骨髓細胞初始接種時懸浮于培養液中，24 h后部分細胞貼壁，呈短梭形、多角形等形態;6 d后部分細胞形成散在集落，細胞突起變長、變大，并且長短不一、粗細不均(圖1A);14 d左右細胞集落相互靠近并融合成片(圖1B)。傳代后細胞生長速度明顯變快，細胞形態趨向均一，長梭形、束狀或漩渦狀排列(圖1C)。

圖1 雞BMSCs的形態學變化

2.2 雞BMSCs生長曲線 見圖2。由圖2可見，雞BMSCs的生長潛伏期為1～3 d，之后進入對數生長期，第6天以后開始進入平臺期。

圖2 第3代雞BMSCs生長曲線

2.3 雞BMSCs表面標志物 流式檢測結果顯示，BMSCs的表面標志物 CD29的陽性表達率為92.10%，造血系細胞的表面標志CD34表達率僅為0.80%(圖3)，提示第3代貼壁細胞主要是BMSCs。

2.4 雞BMSCs成骨誘導分化情況 成骨誘導第7天可見部分細胞聚集成團、呈放射狀排列，10 d左右出現細胞聚集形成的結節，之后結節逐漸增多，部分細胞輪廓不清、透光性差。雞BMSCs誘導分化進行第21天茜素紅染色，陽性區域呈現鮮紅色，有明顯的礦化結節形成，見圖4。對照孔內未見著色區域。

圖3 雞BMSCs表面標志物表達情況

圖4 雞BMSCs來源的成骨細胞茜素紅染色(×200)

2.5 雞BMSCs成脂誘導分化情況 BMSCs成脂誘導14 d后，細胞密度減低，細胞間空隙增大，可見圓形高亮細胞，有些橢圓形細胞內可見呈串珠樣排列分布的脂樣小滴，脂滴變大并合并呈串珠狀。油紅O染色顯示胞質內有大量鮮紅色串珠樣或大的融合脂滴，細胞體積較大呈圓形(圖5)。對照細胞染色無脂質沉積。

圖5 雞BMSCs來源的成脂細胞油紅O染色(×100)

3 討論

雞胚是發育生物學、腫瘤學、血管藥理學等研究的理想模型，成年雞更是遲發性神經毒性等研究不可替代的動物模型。而有關BMSCs的研究目前多集中于人和嚙齒類動物，家禽中多集中于豬，雞BMSCs的相關報道較少。本研究利用差速貼壁法，從羅曼鶴雞的骨髓中分離培養出高純度、高分化潛能的BMSCs。

目前，BMSCs體外分離培養體系主要包括密度梯度離心法、流式細胞儀分選法、免疫磁珠法、全骨髓貼壁法。密度梯度離心法可根據細胞密度的不同提取出單核細胞進行培養，但操作較繁瑣、細胞獲得量較低。流式細胞術和免疫磁珠法雖可獲得純度較高的BMSCs，但對細胞活性有較大損傷，且價格昂貴，難以普及［8］。差速貼壁培養法是根據BMSCs的貼壁特性，通過定期換液去除骨髓中的不貼壁細胞的分離方法。此種方法篩選出的BMSCs活性高，損傷小，而且骨髓中的其他干細胞和基質細胞能分泌生長因子和細胞外基質，模擬體內微環境，促進BMSCs貼壁生長，BMSCs能較快適應體外培養環境，細胞增殖迅速［9］。要獲得較大數量、活性較高的BMSCs，全骨髓貼壁法更為可取。

各種屬來源的BMSCs目前均缺乏特異性的檢測指標，通常根據細胞形態、細胞增殖特點、相對特異的表面標記和多向分化潛能等方面相結合來對其進行鑒定，雞BMSCs亦是如此。本實驗羅曼鶴雞骨髓中分離的單個核細胞，通過差速貼壁篩選能夠生長形成長梭形或成纖維細胞樣、呈束裝或旋渦狀排列的細胞克隆，與間充質干細胞的形態學特征一致［10］。細胞生長曲線是判斷細胞活性的重要指標。細胞傳代后，一般先是短暫的懸浮然后貼壁，隨后度過長短不同的潛伏期，即進入大量分裂的對數生長期。在細胞達到飽和密度后，停止生長，進入平頂期，然后退化衰亡。本研究用MTT法檢測并繪制了第3代雞BMSCs的生長曲線，經過3～6 d的對數生長期后進入平臺期。田少囡等［11］報道，北京油雞肺間充質干細胞在最佳培養體系內對數生長期可持續約4 d，品系及組織來源可能會影響間充質干細胞的細胞活性。高健等［12］報道，家禽中豬BMSCs的細胞活性也受品系影響，進一步證實了本實驗結果。

BMSCs目前缺乏特異性的表面標記物，一般認為CD29、CD90、CD105等都可作為BMSCs的重要標記物，而CD34、CD45等為造血系細胞的表面標志物，在BMSCs上不表達［13～16］。本實驗參考相關文獻報道，選擇CD29和CD34作為甄別BMSCs的標記物。結果證明，本研究得到了純度較高的BMSCs。

判定BMSCs的另一個重要指標是看其是否具有多向分化能力。分離的雞BMSCs向成骨細胞分化21 d后，細胞出現明顯的鈣化結節，茜素紅染色陽性，顯示細胞分化為成骨細胞并有分泌鈣質的功能。雞BMSCs向脂肪細胞分化14 d后，細胞油紅O染色陽性，細胞內出現明顯的脂質小滴，證明細胞已向成脂細胞分化。

總之，本實驗成功分離培養出羅曼鶴雞BMSCs并進行了相關鑒定，建立了適合雞BMSCs的體外培養和鑒定體系，為進一步深入研究提供了實驗基礎。

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