摘要目的:因创伤、肿瘤、炎症等造成的关节软骨缺损是当前临床的治疗难点。近年来,支架材料、种子细胞、生物活性物质三要素结合的组织工程材料为软骨缺损修复提供了新策略。本研究将具有促成软骨作用的小檗碱(berberine,BBR)(生物活性物质)刺激后的小鼠软骨细胞系ATDC5(种子细胞)接种于磷酸肌酸修饰的壳聚糖水凝胶(支架材料)材料上,探究该新型仿生软骨材料修复小鼠膝关节软骨缺损的效果及可能机制。<br> 方法:1.CCK8实验筛选脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)(0、2、4、6Hg/mL)和BBR(0、3、6、12、24、36nmol/L)刺激ATDC5细胞的最适作用浓度。随后,将细胞实验分为Control组、LPS组和BBR+LPS组。通过AM/PI和EdU染色检测ATDC5细胞活性。RT-qPCR和WB检测SIRT1/BMP信号通路和成软骨相关因子如SOX9、COLII和AGC的表达。免疫荧光检测SIRT1和BMP4的表达情况。<br> 2.构建小檗碱/ATDC5细胞/磷酸肌酸修饰壳聚糖水凝胶新型仿生软骨材料。AM/PI染色检测材料上ATDC5细胞的存活情况。随后在C57BL/6小鼠右膝股骨髁间窝非负重区构建软骨缺损模型,缺损组分为:B组软骨缺损组、C组水凝胶组、D组水凝胶+ATDC5细胞组、E组新型仿生软骨材料组(水凝胶+BBR+ATDC5细胞组),每只小鼠左膝关节作为A组对照组,每组6只,术后4、8、12周取材。通过大体标本和Micro-CT宏观观察软骨缺损的修复情况,苏木素-伊红(HE)、番红0-固绿染色、甲苯胺蓝染色和Masson三色染色微观观察软骨缺损的修复情况,免疫组化染色检测SIRT1/BMP信号通路及成软骨相关蛋白S0X9、C0LII和AGC的表达。<br> 结果:1.CCK8实验表明LPS和BBR的最佳作用浓度分别为2昭/mL和24pmol/L。AM/PI与EdU结果显示BBR+LPS组能够缓解LPS造成的细胞毒性并促进细胞增殖。RT-qPCR和WB结果表明与LPS组相比,BBR+LPS组不仅成软骨因子S0X9、COLII和AGC表达上调,而且SIRT1和BMP4的表达也上调;免疫荧光染色显示SIRT1和BMP4的表达在BBR+LPS组中的表达较LPS组升<br> 2.术后4、8、12周收集标本。大体标本观察发现,与B组、C和D组相比,术后新型仿生软骨材料组小鼠软骨缺损修复较好。同样,组织染色显示与其他组相比,新型仿生软骨材料组有软骨下骨重建,软骨缺损趋于修复,与周围组织连接更多。此外,免疫组化结果表明新型仿生软骨材料组中S0X9、COLII、AGC、SIRT1和BMP4的蛋白表达量较其他组增加明显。<br> 结论:<br> (1)BBR能够缓解LPS对ATDC5细胞造成的炎症刺激,改善细胞活性,并上调成软骨基因的表达。<br> (2)BBR/ATDC5细胞/磷酸肌酸修饰壳聚糖水凝胶新型仿生软骨材料可促进小鼠膝关节软骨缺损修复。<br> (3)BBR通过调节SIRT1/BMP信号通路保护软骨细胞并修复小鼠软骨缺。
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