注册
ISSN 1000-6818CN 11-1892/O6CODEN WHXUEU
物理化学学报 >> 2017,Vol.33>> Issue(12)>> 2446-2453     doi: 10.3866/PKU.WHXB201706133         English Abstract
软骨细胞体外增殖去分化的拉曼光谱分析
金璐頔1, 徐晶晶2, 张勇3, 余跃洲2, 刘畅3, 赵东平3, 叶安培1,3
1 北京大学前沿交叉学科研究院, 北京 100871;
2 北京大学-清华大学生命科学联合中心, 北京 100871;
3 北京大学信息科学技术学院, 纳米器件物理与化学教育部重点实验室, 北京 100871
Full text: PDF (1881KB) HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS)

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。



关键词: 软骨细胞   去分化   单细胞分析   显微拉曼光谱   分子机制  
收稿日期 2017-05-02 修回日期 2017-06-05 网出版日期 2017-06-13
通讯作者: 叶安培 Email: yap@pku.edu.cn

基金资助: 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

引用文本: 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.
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 Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(12): 2446-2453.    doi: 10.3866/PKU.WHXB201706133

(1) von der Mark, K.; Gauss, V.; von der Mark, H.; Muller, P. Nature 1977, 267, 531. doi: 10.1038/267531a0
(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) 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) Freed, L. E.; Marquis, J. C.; Langer, R.; Vunjak-Novakovic, G.; Emmanual, J. Biotechnol. Bioeng. 1994, 43, 605. doi: 10.1002/bit.260430710
(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) 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) Benya, P. D.; Padilla, S. R.; Nimni, M. E. Cell 1978, 15, 1313. doi: 10.1016/0092-8674(78)90056-9
(8) Benya, P. D.; Shaffer, J. D. Cell 1982, 30, 215. doi: 10.1016/0092-8674(82)90027-7
(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) 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) 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) 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) 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) 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) 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) 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) Vo-Dinh, T.; Wang, H. N.; Scaffidi, J. J. Biophotonics 2010, 3, 89. doi: 10.1002/jbio.200910015
(18) Sirimuthu, N. M.; Syme, C. D.; Cooper, J. M. Anal. Chem. 2010, 82, 7369. doi: 10.1021/ac101480t
(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) Banerjee, H. N.; Zhang, L. Mol. Cell. Biochem. 2007, 295, 237. doi: 10.1007/s11010-006-9278-4
(21) Stone, N.; Kendall, C.; Shepherd, N.; Crow, P.; Barr, H. J. Raman Spectrosc. 2002, 33, 564. doi: 10.1002/jrs.882
(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) 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) Cheng, W. T.; Liu, M. T.; Liu, H. N.; Lin, S. Y. Microsc. Res. Techniq. 2005, 68, 75. doi: 10.1002/jemt.20229
(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) Ellis, R.; Green, E.; Winlove, C. P. Connect. Tissue. Res. 2009, 50, 29. doi: 10.1080/03008200802398422
(27) Bonifacio, A.; Beleites, C.; Vittur, F.; Marsich, E.; Semeraro, S.; Paoletti, S.; Sergo, V. Analyst 2010, 135, 3193. doi: 10.1039/C0AN00459F
(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) Frank, C. J.; McCreery, R. L.; Redd, D. C. Anal. Chem. 1995, 67, 777. doi: 10.1021/ac00101a001
(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) 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) 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) 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) 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) Verrier, S.; Notingher, I.; Polak, J. M.; Hench, L. L. Biopolymers 2004, 74, 157. doi: 10.1002/bip.20063
(36) Vacanti, C. A.; Langer, R.; Schloo, B.; Vacanti, J. P. Plast. Reconstr. Surg. 1991, 88, 753. doi: 10.1097/00006534-199111000-00001
(37) Rosenberg, L. J. Bone Joint Surg.-Am. Vol. 1971, 53, 69.
(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) 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) Anderson, D. E. J.; Athanasiou, K. A. Ann. Biomed. Eng. 2008, 36, 1992. doi: 10.1007/s10439-008-9572-2
(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) Mogilner, I. G.; Ruderman, G.; Grigera, J. R. J. Mol. Graph. 2002, 21, 209. doi: 10.1016/S1093-3263(02)00145-6
(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) 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) 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) Dehring, K. A.; Smukler, A. R.; Roessler, B. J.; Morris, M. D. Appl. Spectrosc. 2006, 60, 366. doi: 10.1366/000370206776593582
(47) Kang, S. W.; Yoo, S. P.; Kim, B. S. Bio-Med. Mater. Eng. 2007, 17, 269.
(48) Gremlich, H. U.; Yan B. Infrared and Raman Spectroscopy of Biological Materials; CRC Press: Boca Raton, 2000; pp 421-476.
(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) Chua, K. H.; Aminuddin, B. S.; Fuzina, N. H.; Ruszymah, B. H. Eur. Cells Mater. 2005, 9, 58. doi: 10.22203/eCM.v009a08
(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) Furukawa, K. S.; Imura, K.; Tateishi, T.; Ushida, T. J. Biotechnol. 2008, 133, 134. doi: 10.1016/j.jbiotec.2007.07.957

版权所有 © 2006-2016 物理化学学报编辑部
地址:北京大学化学学院 邮政编码:100871
服务热线:(010)62751724 传真:(010)62756388 Email:whxb@pku.edu.cn
^ Top