不同电刺激波形对脂肪间充质干细胞定向排列的影响

目的 探讨不同电刺激波形对脂肪间充质干细胞(adipose derived mesenchymal stem cells,ADSCs)定向排列和细胞存活率的影响.方法 取5周龄SD大鼠(体质量100 ～ 150 g)体外分离培养ADSCs.用第3～5代细胞制备细胞爬片,放入自制电场生物反应器中,分别施以电场强度为1、2、3、4、5、6 V/cm的直流电刺激(分别设为A1、A2、A3、A4、A5、A6组);电场强度6 V/cm、占空比50％、频率1 Hz和2 Hz的方波电刺激(分别为B1、B2组);电场强度6 V/cm、脉宽2 ms、频率1 Hz和2 Hz的双相脉冲波电刺激(分别为C1、C2组).对照组(D组)不施加电刺激.采用倒置显微镜定时拍照法观察ADSCs在电场作用过程中的形态学变化,计算细胞排列的平均对齐指数(orientation factor,OF);采用罗丹明-鬼笔环肽荧光染色分析电场刺激后细胞的骨架排列;活死染色法分析细胞存活率;钙离子荧光染色标识电刺激中细胞内钙离子分布,分析细胞钙离子活动功能.结果 ADSCs对直流电刺激的响应与电场强度相关,电场强度越高,形成垂直排列的细胞越多;各时间点B1、B2组及C1、C2组均未发现明显的细胞定向排列现象.除A5、A6组平均OF显著高于D组(P＜0.05)外,其余各组平均OF与D组比较差异均无统计学意义(P＞0.05).细胞骨架染色分析表明,A5、A6组细胞形成紧密的束状细胞骨架结构,且趋向于垂直电场矢量方向排列.细胞活死染色显示,除A4、AS、A6组细胞存活率显著低于D组(P＜0.05)外,其余各组细胞存活率与D组比较差异均无统计学意义(P＞0.05).钙离子荧光染色显示,A4、A5、A6组细胞内的钙离子荧光强度稍高于D组,其余各组细胞内的钙离子荧光强度与D组比较无显著差别.结论 直流电场强度5 V/cm和6 V/cm刺激可引起ADSCs定向排列,直流电场强度低于5 V/cm以及方波和双相脉冲波均未引起细胞定向排列;电刺激后细胞存活率与电场强度成负相关.