软骨细胞体外增殖去分化的拉曼光谱分析

金璐頔 徐晶晶 张勇 余跃洲 刘畅 赵东平 叶安培

引用本文: 金璐頔,  徐晶晶,  张勇,  余跃洲,  刘畅,  赵东平,  叶安培. 软骨细胞体外增殖去分化的拉曼光谱分析[J]. 物理化学学报, 2017, 33(12): 2446-2453. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706133 shu
Citation:  JIN Lu-Di,  XU Jing-Jing,  ZHANG Yong,  YU Yue-Zhou,  LIU Chang,  ZHAO Dong-Ping,  YE An-Pei. Raman Spectroscopic Analysis of Chondrocyte Dedifferentiation during in vitro Proliferation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(12): 2446-2453. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706133 shu

软骨细胞体外增殖去分化的拉曼光谱分析

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(U1636110),科技部“科技支撑计划”(2012BAF14B14)及北京大学“医学-信息”交叉研究种子基金(2014-MI-19)资助项目

摘要: 基于显微拉曼光谱技术,对组织工程的软骨种子细胞在传代增殖过程中的去分化进行单细胞分析。首先,对体外单层培养的第1-4代(P1-P4)大鼠软骨细胞样本进行了单细胞拉曼光谱检测,由此识别出软骨细胞中各种碱基、糖基、氨基酸等主要物质分子结构的特征峰集合。随后,分析拉曼光谱中若干重点特征峰强度随细胞传代次数的变化,发现软骨细胞体外增殖过程中核酸(789、1094、1576 cm-1)含量降低、II型胶原(特异组分为羟脯氨酸,1207 cm-1)和蛋白聚糖(特异组分为糖胺聚糖,1042、1063、1126、1160 cm-1)合成下降、脂质(1304 cm-1)及磷酸盐(957 cm-1)含量增加等分子水平变化,从而在活体单细胞层次初步揭示了去分化引起软骨细胞增殖变缓、分泌减弱、形态纤维化等现象的分子机制。

English

    1. [1]

      (1) von der Mark, K.; Gauss, V.; von der Mark, H.; Muller, P. Nature 1977, 267, 531. doi: 10.1038/267531a0

    2. [2]

      (2) Freed, L. E.; Marquis, J. C.; Nohria, A.; Emmanual, J.; Mikos, A. G.; Langer, R. J. Biomed. Mater. Res. 1993, 27, 11. doi: 10.1002/jbm.820270104

    3. [3]

      (3) Vacanti, C. A.; Kim, W. S.; Schloo, B.; Upton, J.; Vacanti, J. P. Am. J. Sports Med. 1994, 22, 485. doi: 10.1177/036354659402200408

    4. [4]

      (4) Freed, L. E.; Marquis, J. C.; Langer, R.; Vunjak-Novakovic, G.; Emmanual, J. Biotechnol. Bioeng. 1994, 43, 605. doi: 10.1002/bit.260430710

    5. [5]

      (5) Sato, T.; Chen, G. P.; Ushida, T.; Ishii, T.; Ochiai, N.; Tateishi, T. Mater. Sci. Eng. C-Biomimetic Supramol. Syst. 2001, 17, 83. doi: 10.1016/S0928-4931(01)00313-7

    6. [6]

      (6) Mayne, R.; Vail, M. S.; Mayne, P. M.; Miller, E. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1976, 73, 1674. doi: 10.1073/pnas.73.5.1674

    7. [7]

      (7) Benya, P. D.; Padilla, S. R.; Nimni, M. E. Cell 1978, 15, 1313. doi: 10.1016/0092-8674(78)90056-9

    8. [8]

      (8) Benya, P. D.; Shaffer, J. D. Cell 1982, 30, 215. doi: 10.1016/0092-8674(82)90027-7

    9. [9]

      (9) Dominice, J.; Levasseur, C.; Larno, S.; Ronot, X.; Adolphe, M. Mech. Ageing Dev. 1987, 37, 231. doi: 10.1016/0047-6374(86)90040-0

    10. [10]

      (10) Knutsen, G.; Drogset, J. O.; Engebretsen, L.; Grøntvedt, T.; Isaksen, V.; Ludvigsen, T. C.; Roberts, S.; Solheim, E.; Strand, T.; Johansen, O. J. Bone Joint Surg.-Am. Vol. 2007, 89, 2105. doi: 10.2106/JBJS.G.00003

    11. [11]

      (11) Shelbourne, K. D.; Jari, S.; Gray, T. J. Bone Joint Surg.-Am. Vol. 2003, 85 (Suppl. 2), 8. doi: 10.2106/00004623-200300002-00002

    12. [12]

      (12) Binette, F.; McQuaid, D. P.; Haudenschild, D. R.; Yaeger, P. C.; McPherson, J. M.; Tubo, R. J. Orthop. Res. 1998, 16, 207. doi: 10.1002/jor.1100160208

    13. [13]

      (13) Claus, S.; Aubert-Foucher, E.; Demoor, M.; Camuzeaux, B.; Paumier, A.; Piperno, M.; Damour, O.; Duterque-Coquillaud, M.; Galéra, P.; Mallein-Gerin, F. J. Cell. Biochem. 2010, 111, 1642. doi: 10.1002/jcb.22897

    14. [14]

      (14) Liu, G. Y.; Kawaguchi, H.; Ogasawara, T.; Asawa, Y.; Kishimoto, J.; Takahashi, T.; Chung, U. I.; Yamaoka, H.; Asato, H.; Nakamura, K.; Takato, T.; Hoshi, K. J. Biol. Chem. 2007, 282, 20407. doi: 10.1074/jbc.M608383200

    15. [15]

      (15) Feng, S. Y.; Wang, W. B.; Tai, I. T.; Chen, G. N.; Chen, R.; Zeng, H. S. Biomed. Opt. Express 2015, 6, 3494. doi: 10.1364/BOE.6.003494

    16. [16]

      (16) Wu, L.; Li, F.; Jin, Z. Y.; Li, Y. T.; Hu, W. Prog. Biochem. Biophys. 2016, 43, 281. [吴 雷, 李 菲, 金周雨, 李雨婷, 胡 薇. 生物化学与生物物理进展, 2016, 43, 281.] doi: 10.16476/j.pibb.2015.0341

    17. [17]

      (17) Vo-Dinh, T.; Wang, H. N.; Scaffidi, J. J. Biophotonics 2010, 3, 89. doi: 10.1002/jbio.200910015

    18. [18]

      (18) Sirimuthu, N. M.; Syme, C. D.; Cooper, J. M. Anal. Chem. 2010, 82, 7369. doi: 10.1021/ac101480t

    19. [19]

      (19) Dochow, S.; Krafft, C.; Neugebauer, U.; Bocklitz, T.; Henkel, T.; Mayer, G.; Albert, J.; Popp, J. Lab Chip 2011, 11, 1484. doi: 10.1039/C0LC00612B

    20. [20]

      (20) Banerjee, H. N.; Zhang, L. Mol. Cell. Biochem. 2007, 295, 237. doi: 10.1007/s11010-006-9278-4

    21. [21]

      (21) Stone, N.; Kendall, C.; Shepherd, N.; Crow, P.; Barr, H. J. Raman Spectrosc. 2002, 33, 564. doi: 10.1002/jrs.882

    22. [22]

      (22) Kunstar, A.; Leijten, J.; van Leuveren, S.; Hilderink, J.; Otto, C.; van Blitterswijk, C. A.; Karperien, M.; van Apeldoorn, A. A. J. Biomed. Opt. 2012, 17, 116012. doi: 10.1117/1.JBO.17.11.116012

    23. [23]

      (23) Kumar, R.; Singh, G. P.; Grønhaug, K. M.; Afseth, N. K.; de Lange Davies, C.; Drogset, J. O.; Lilledahl, M. B. Int. J. Mol. Sci. 2015, 16, 9341. doi: 10.3390/ijms16059341

    24. [24]

      (24) Cheng, W. T.; Liu, M. T.; Liu, H. N.; Lin, S. Y. Microsc. Res. Techniq. 2005, 68, 75. doi: 10.1002/jemt.20229

    25. [25]

      (25) Faoláin, E. Ó.; Hunter, M. B.; Byrne, J. M.; Kelehan, P.; McNamara, M.; Byrne, H. J.; Lyng, F. M. Vib. Spectrosc. 2005, 38, 121. doi: 10.1016/j.vibspec.2005.02.013

    26. [26]

      (26) Ellis, R.; Green, E.; Winlove, C. P. Connect. Tissue. Res. 2009, 50, 29. doi: 10.1080/03008200802398422

    27. [27]

      (27) Bonifacio, A.; Beleites, C.; Vittur, F.; Marsich, E.; Semeraro, S.; Paoletti, S.; Sergo, V. Analyst 2010, 135, 3193. doi: 10.1039/C0AN00459F

    28. [28]

      (28) Pudlas, M.; Brauchle, E.; Klein, T. J.; Hutmacher, D. W.; Schenke-Layland, K. J. Biophotonics 2013, 6, 205. doi: 10.1002/jbio.201200064

    29. [29]

      (29) Frank, C. J.; McCreery, R. L.; Redd, D. C. Anal. Chem. 1995, 67, 777. doi: 10.1021/ac00101a001

    30. [30]

      (30) Lakshmi, R. J.; Kartha, V. B.; Krishna, C. M.; Solomon, J. G. R.; Ullas, G.; Devi, P. U. Radiat. Res. 2002, 157, 175. doi: 10.1667/0033-7587(2002)157[0175:TRSFTS]2.0.CO;2

    31. [31]

      (31) Notingher, I.; Green, C.; Dyer, C.; Perkins, E.; Hopkins, N.; Lindsay, C.; Hench, L. L. J. Roy. Soc. Interface 2004, 1, 79. doi: 10.1098/rsif.2004.0008

    32. [32]

      (32) Ruiz-Chica, A. J.; Medina, M. A.; Sánchez-Jiménez, F.; Ramírez, F. J. J. Raman Spectrosc. 2004, 35, 93. doi: 10.1002/jrs.1107

    33. [33]

      (33) Fung, M. F. K.; Senterman, M. K.; Mikhael, N. Z.; Lacelle, S.; Wong, P. T. T. Biospectroscopy 1996, 2, 155. doi: 10.1002/(SICI)1520-6343(1996)2:3<155::AID-BSPY2> 3.0.CO;2-7

    34. [34]

      (34) Tarnowski, C. P.; Ignelzi, M. A.; Morris, M. D. J. Bone Miner. Res. 2002, 17, 1118. doi: 10.1359/jbmr.2002.17.6.1118

    35. [35]

      (35) Verrier, S.; Notingher, I.; Polak, J. M.; Hench, L. L. Biopolymers 2004, 74, 157. doi: 10.1002/bip.20063

    36. [36]

      (36) Vacanti, C. A.; Langer, R.; Schloo, B.; Vacanti, J. P. Plast. Reconstr. Surg. 1991, 88, 753. doi: 10.1097/00006534-199111000-00001

    37. [37]

      (37) Rosenberg, L. J. Bone Joint Surg.-Am. Vol. 1971, 53, 69.

    38. [38]

      (38) Huang, Z. W.; Lui, H.; Chen, X. K.; Alajlan, A.; McLean, D. I.; Zeng, H. S. J. Biomed. Opt. 2004, 9, 1198. doi: 10.1117/1.1805553

    39. [39]

      (39) Potter, K.; Kidder, L. H.; Levin, I. W.; Lewis, E. N.; Spencer, R. G. S. Arthritis Rheum. 2001, 44, 846. doi: 10.1002/1529-0131(200104)44:4<846::AID-ANR141> 3.0.CO;2-E

    40. [40]

      (40) Anderson, D. E. J.; Athanasiou, K. A. Ann. Biomed. Eng. 2008, 36, 1992. doi: 10.1007/s10439-008-9572-2

    41. [41]

      (41) Yoon, Y. M.; Kim, S. J.; Oh, C. D.; Ju, J. W.; Song, W. K.; Yoo, Y. J.; Huh, T. L.; Chun, J. S. J. Biol. Chem. 2002, 277, 8412. doi: 10.1074/jbc.M110608200

    42. [42]

      (42) Mogilner, I. G.; Ruderman, G.; Grigera, J. R. J. Mol. Graph. 2002, 21, 209. doi: 10.1016/S1093-3263(02)00145-6

    43. [43]

      (43) Dehring, K. A.; Crane, N. J.; Smukler, A. R.; McHugh, J. B.; Roessler, B. J.; Morris, M. D. Appl. Spectrosc. 2006, 60, 1134. doi: 10.1366/000370206778664743

    44. [44]

      (44) Yin, J.; Yang, Z.; Cao, Y. P.; Ge, Z. G. Chin. Med. J. 2011, 124, 4245. doi: 10.3760/cma.j.issn.0366-6999.2011.24.022

    45. [45]

      (45) Takahashi, Y.; Sugano, N.; Takao, M.; Sakai, T.; Nishii, T.; Pezzotti, G. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2014, 31, 77. doi: 10.1016/j.jmbbm.2013.02.014

    46. [46]

      (46) Dehring, K. A.; Smukler, A. R.; Roessler, B. J.; Morris, M. D. Appl. Spectrosc. 2006, 60, 366. doi: 10.1366/000370206776593582

    47. [47]

      (47) Kang, S. W.; Yoo, S. P.; Kim, B. S. Bio-Med. Mater. Eng. 2007, 17, 269.

    48. [48]

      (48) Gremlich, H. U.; Yan B. Infrared and Raman Spectroscopy of Biological Materials; CRC Press: Boca Raton, 2000; pp 421-476.

    49. [49]

      (49) Kumar, R.; Grønhaug, K. M.; Afseth, N. K.; Isaksen, V.; de Lange Davies, C.; Drogset, J. O.; Lilledahl, M. B. Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407, 8067. doi: 10.1007/s00216-015-8979-5

    50. [50]

      (50) Chua, K. H.; Aminuddin, B. S.; Fuzina, N. H.; Ruszymah, B. H. Eur. Cells Mater. 2005, 9, 58. doi: 10.22203/eCM.v009a08

    51. [51]

      (51) Kino-Oka, M.; Yashiki, S.; Ota, Y.; Mushiaki, Y.; Sugawara, K.; Yamamoto, T.; Takezawa, T.; Taya, M. Tissue Eng. 2005, 11, 597. doi: 10.1089/ten.2005.11.597

    52. [52]

      (52) Furukawa, K. S.; Imura, K.; Tateishi, T.; Ushida, T. J. Biotechnol. 2008, 133, 134. doi: 10.1016/j.jbiotec.2007.07.957

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  1020
  • HTML全文浏览量:  126
文章相关
  • 收稿日期:  2017-05-02
  • 修回日期:  2017-06-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章