转化生长因子β1对多孔钽MG63成骨样细胞复合物细胞增殖及分泌功能的影响

中国组织工程研究第20卷第25期2016–06–17出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJune17,2016Vol.20,No.25P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·庞海涛，男，1979年生，汉族，河北省唐山市人，2009年华北理工大学毕业，硕士，主治医师，主要从事骨组织工程研究。通讯作者：李琪佳，教授，硕士生导师，华北理工大学医学实验中心，河北省唐山市063000中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)25-03680-07稿件接受：2016-04-14转化生长因子β1对多孔钽/MG63成骨样细胞复合物细胞增殖及分泌功能的影响庞海涛1，甘洪全2，王茜3，崔逸爽4，赖振权4，周国龙4，潘祥宇4，王志强2，李琪佳4(1华北理工大学附属骨科医院手科(唐山第二医院)，河北省唐山市063000；2华北理工大学附属医院骨科，河北省唐山市063000；华北理工大学，3基础医学院，4医学实验中心，河北省唐山市063000)引用本文：庞海涛，甘洪全，王茜，崔逸爽，赖振权，周国龙，潘祥宇，王志强，李琪佳.转化生长因子β1对多孔钽/MG63成骨样细胞复合物细胞增殖及分泌功能的影响[J].中国组织工程研究，2016，20(25):3680-3686.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.25.005ORCID:0000-0003-4093-9058(李琪佳)文章快速阅读：文题释义：转化生长因子β：是一组多功能蛋白质，属于转化生长因子超家族成员。可以影响多种细胞的生长，分化、细胞凋亡及免疫调节等功能。转化生长因子β包括3个亚型，转化生长因子β1、转化生长因子β2和转化生长因子β3，3种亚型功能相似，一般来说，对间充质起源的细胞起刺激作用，而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用。多孔钽材料：有着与其他金属材料不同的独特性质，即三维立体空间构型，良好的力学性能，其弹性模量介于皮质骨和松质骨之间，在体内有较小的应力遮挡，利于骨传导及骨骼重塑。摘要背景：前期研究已得出国产多孔钽无毒性，具有良好的生物相容性，具有促成骨作用。目的：观察转化生长因子β1对国产多孔钽/MG63成骨样细胞复合物中成骨细胞生长增殖、细胞周期及分泌功能的影响，方法：取生长状态良好的第3代MG63成骨样细胞悬液，按1×109L-1的细胞浓度接种于多孔钽材料上，分别以含0，0.5，5，10µg/L转化生长因子β1的培养基培养。CCK-8法检测培养1-13d成骨细胞增殖水平；培养5，9d，扫描电镜及透射电镜观察培养细胞形态及超微结构，检测细胞分泌Ⅰ型胶原水平。结果与结论：①0.5，5，10µg/L转化生长因子β1均可促进多孔钽上成骨细胞的增殖，其中以5µg/L转化生长因子β1的促增殖作用最明显；②在5µg/L转化生长因子β1作用下，成骨细胞在多孔钽支架表面及微孔内形成叠层黏附生长，向材料表面伸出较多的伪足，细胞分泌的基质基本覆盖多孔钽表面，胞浆内可见大量粗面内质网、游离核糖体及致密分布的线粒体，高尔基复合体较发达，并且胞质内出现较多基质小泡；③5µg/L转化生长因子β1组培养5，9d的Ⅰ型胶原水平高于0.5及10µg/L转化生长因子β1组(P0.05)；④结果表明：转化生长因子β1可促进国产多孔钽表面MG63成骨样细胞的增殖，其中以5µg/L转化生长因子β1对成骨细胞的促增殖及Ⅰ型胶原分泌作用最明显。关键词：生物材料；骨生物材料；多孔钽；转化生长因子β1/多孔钽/MG63成骨样细胞；Ⅰ型胶原；成骨细胞主题词：成骨细胞；钽；转化生长因子β1；组织工程转化生长因子β1对多孔钽上成骨样细胞增殖及分泌的影响MG63成骨样细胞株多孔钽材料接种分别以含0，0.5，5，10µg/L转化生长因子β1的培养基培养CCK-8法检测培养1-13d成骨细胞增殖水平培养5，9d，扫描电镜及透射电镜观察培养细胞形态及超微结构培养5，9d，检测细胞分泌Ⅰ型胶原水平庞海涛，等.转化生长因子β1对多孔钽/MG63成骨样细胞复合物细胞增殖及分泌功能的影响ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH3681(TangshansecondHospital),Tangshan063000,HebeiProvince,ChinaCorrespondingauthor:LiQi-jia,Professor,Master’ssupervisor,MedicalExperimentalCenter,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063000,HebeiProvince,China基金资助：国家科技部科技支撑课题(2012BAE06B03)；河北省科技支撑课题(16277776D)；河北省医学科学研究重点课题计划资助项目(20160225)；华北理工大学大学博士科研启动基金资助项目Effectoftransforminggrowthfactorbeta1onproliferationandsecretionofosteoblastsonporoustantalum/MG63osteoblast-likecellcompositesPangHai-tao1,GanHong-quan2,WangQian3,CuiYi-shuang4,LaiZhen-quan4,ZhouGuo-long4,PanXiang-yu4,WangZhi-qiang2,LiQi-jia4(1DepartmentofHandSurgery,AffiliatedOrthopedicsHospitalofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology(TangshansecondHospital),Tangshan063000,HebeiProvince,China;2DepartmentofOrthopedics,AffiliatedHospitalofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063000,HebeiProvince,China;3BasicMedicalSchool,4MedicalExperimentalCenter,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063000,HebeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:PreviousstudieshavedemonstratedthattheChineseporoustantalummadeinChinahasnon-toxicityandgoodbiocompatibility,whichcanpromoteosteogenesis.OBJECTIVE:Toinvestigatetheeffectsoftransforminggrowthfactorβ1onproliferation,cellcycleandsecretionofosteoblastsonporoustantalum/MG63osteoblast-likecellcomposites.METHODS:Passage3MG63osteoblast-likecellsuspension(1×109/L)wasseededontotheporoustantalum,thenthecellcompositeswereinoculatedinthemediumwith0,0.5,5and10µg/Ltransforminggrowthfactorβ1,respectively.Theproliferationofosteoblastswasdetectedbycellcountingkit-8assayat1-13daysafterinoculation;thecellmorphologyandultrastructureobservedbyscanningelectronmicroscopeandtransmissionelectronmicroscopy;andlevelofcollagentypeIdetectedbyenzyme-linkedimmunosorbentassay.RESULTSANDCONCLUSON:0.5,5,10µg/Ltransforminggrowthfactorβ1couldpromotetheosteoblastproliferation,andcellproliferationinthe5µg/Ltransforminggrowthfactorβ1groupwashigherthanthatintheothergroups;inthe5µg/Ltransforminggrowthfactorβ1group,laminatedosteoblastsadheredonthesurfaceandgrewintoinnerofporoustantalum,whichextendedmorepseudopodiatowardthescaffold;osteoblasts-secretedmatrixcouldcoverthescaffoldandnumerousroughendoplasmicreticulum,freeribosomes,densemitochondria,Golgiapparatusaswellasmatrixvesiclescouldbefoundinthecytoplasm.Inaddition,thelevelofcollagentypeIinthe5µg/Ltransforminggrowthfactorβ1groupwassignificantlyhigherthanthatintheothergroups(P0.05).Theseresultsindicatethattransforminggrowthfactorβ1canpromoteproliferation,andcollagentypeIsecretionofosteoblastsonporoustantalum/MG63osteoblast-likecellcomposites,andtheoptimummassconcentrationoftransforminggrowthfactorβ1is5µg/L.Subjectheadings:Osteoblasts;Tantalum;TransformingGrowthFactorbeta1;TissueEngineeringFunding:theProjectSupportedbyStateCommissionofScienceTechnologyofChina,No.2012BAE06B03;theScienceandTechnologyProjectofHebeiProvince,No.16277776D;theMedicalResearchKeyPlanningProjectofHebeiProvince,No.20160225;SupportedbyResearchFundfortheDoctoralProgramofNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyCitethisarticle:PangHT,GanHQ,Wang