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第一部分:建立大鼠骨髓间充质干细胞体外分离、培养与鉴定的稳定体系 目的:根据大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)的生物学特性和生长环境,选取两种体外分离骨髓间充质干细胞的方法对SD大鼠进行骨髓间充质干细胞培养,分析比较两种方法获取的骨髓间充质干细胞的纯度、数量和功能,为本研究建立稳定的大鼠骨髓间充质干细胞体外分离培养条件。 方法:通过全骨髓培养法和免疫磁珠分选法,以5周龄SPF级SD大鼠为实验动物,体外分离纯化rBMSCs,对原代到第五代(P5)细胞进行生长密度的记录进而绘制生长曲线;通过MTT实验和台盼蓝拒染实验比较两种培养方法的效率;通过成骨和成脂诱导来鉴定rBMSCs的分化能力来确定所培养细胞的分化潜能。 结果:rBMSCs大约5天形成成纤维细胞样集落,14天融合至80%-90%,第一代细胞(P1)至第五代细胞(P5)生长过程中,每生长约5天即可传代,细胞生长曲线呈“S”型,rBMSCs可定向分化为成骨细胞和成脂细胞,全骨髓培养法获得的第三代骨髓间充质干细胞(P3)生长能力较强,诱导效率高。 结论:通过全骨髓培养法体外获得的rBMSCs生长活力高并且细胞分化能力强,可作为后期骨髓间充质干细胞的稳定培养方案。 第二部分:改良诱导法体外诱导rBMSCs分化为雄性生殖细胞样细胞 目的:通过体外诱导rBMSCs分化成为雄性生殖细胞样细胞,比较传统生殖细胞诱导法和改良生殖细胞诱导法的差别,从而优化骨髓间充质干细胞体外定向分化为雄性生殖细胞样细胞的条件。 方法:结合现有的诱导方法的优点和缺点,用单纯的全反式维甲酸诱导液诱导细胞3天后换为改良的FSH、LH和T诱导液诱导rBMSCs至7天、14天和21天,选取Stra8、Ddx4(Vasa)等作为不同时期雄性生殖细胞的标志物进行RT-qPCR检测,分析其mRNA的表达量差异。通过Westernblot和免疫荧光染色法检测诱导的细胞表达雄性生殖细胞特异性标志STRA8和VASA的蛋白水平。 结果:RT-qPCR检测结果显示改良诱导法诱导后的细胞Stra8、Ddx4和Tex14三种mRNA表达量均高于传统诱导法的表达量。Westernblot检测到两种诱导方法诱导后的rBMSCs均表达STRA8、VASA,但传统诱导法诱导rBMSCs后的STRA8和VASA4两种蛋白的表达量低于改良诱导法的表达量。 结论:骨髓间充质干细胞在体外可通过两种不同的方法诱导为雄性生殖细胞样细胞,而改良诱导法的诱导效率高于传统的生殖细胞诱导法。 第三部分:体外诱导的雄性生殖细胞样细胞(mGCLCs)体内移植实验 目的:将改良诱导法诱导大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)生成的mGCLCs移植入无精子症大鼠模型的睾丸内,观察细胞的生长能力及评价无精症动物模型的生殖功能。 方法:50mg/kg环磷酰胺通过腹腔注入大鼠体内建无精子症模型,然后将10μl诱导后的雄性生殖细胞样细胞通过DAPI标记经睾丸输出小管移植入无精子症大鼠,阴性对照组将同等剂量的生理盐水注射入无精子症大鼠腹腔,空白对照组为正常未处理大鼠,分别按照标准饲养方法对移植入mGCLCs细胞后的动物继续饲养21天后,对各组大鼠行睾丸冰冻切片后,在荧光显微镜下观察移植的细胞生长情况及生殖系统评估。 结果:经睾丸输出小管移植的雄性生殖细胞样细胞可以在无精子症模型的大鼠睾丸内存活并增殖。 结论:改良诱导法诱导骨髓间充质干细胞体外定向分化的雄性生殖细胞样细胞可以在无精子症大鼠的睾丸内存活并增殖。