超顺磁氧化铁纳米微粒促进大鼠骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化

目的 探讨超顺磁氧化铁(SPIO)纳米微粒对SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)成软骨分化的影响并探讨背后可能的机制.方法 体外培养SD大鼠BMSCs,Caspase-8比色测定工具包(CCK8法)检测SPIO(1和5 μg/mL)对BMSCs细胞毒性;SP1O(1和5μg/mL)与成软骨培养基混合培养9d,普鲁士蓝染色和自发荧光检测验证SPIO与BMSCs结合情况;荧光定量聚合酶链反应检测成软骨相关因子mRNA的表达量,如:二型胶原α2、聚集蛋白聚糖、基质金属蛋白酶13;体外行阿利新蓝染色及二型胶原α2免疫荧光染色检测BMSCs成软骨量;Western blot检测软骨标记蛋白二型胶原α2,聚集蛋白聚糖和基质金属蛋白酶13表达量以及Ihh/PTHrP信号通路蛋白Ihh、PTHrP表达量明确机制.结果 体外CCK8法检测提示SPIO(1和5μg/mL)对BMSCs细胞活性无影响,差异无统计学意义(P＞0.05);荧光定量聚合酶链反应检测二型胶原α2和聚集蛋白聚糖的mRNA表达提示,和对照组(单纯加入溶剂)相比,1 μg/mL SPIO的mRNA量明显增加,5μg/mL SPIO的mRNA量大于1μg/mL SPIO,基质金属蛋白酶13的mRNA表达出现浓度依赖抑制,和对照组相比1μg/mL SPIO表达减少,5 μg/mL SPIO的mRNA量小于1μg/mL SPIO;体外阿利新蓝染色和二型胶原α2免疫荧光染色提示阳性细胞随着SPIO浓度增加而增加,且均大于对照组(P＜0.05);蛋白免疫印迹提示二型胶原α2和聚集蛋白聚糖蛋白表达随SPIO升高而升高,且均大于对照组,但基质金属蛋白酶13表达量随SPIO升高而降低,且均小于对照组,Ihh和PTHrP蛋白表达量随SPIO浓度增加而升高,且均大于对照组(P＜0.05).SPIO促进Ihh/PTHrP信号通路,除CCK8法检测结果外均出现浓度依赖性.结论 超顺磁氧化铁纳米微粒在体外实验促进BMSCs向软骨细胞分化,并上调Ihh/PTHrP信号通路,为治疗软骨退变相关疾病提供可能的治疗手段.